軟件設(shè)計儀器與傳統(tǒng)方法的對比

　　在射頻測量系統(tǒng)中運(yùn)用基于FPGA的硬件可以帶來從低延時待測設(shè)備的控制到減少CPU負(fù)載等諸多好處。在下文中將介紹更多不同應(yīng)用的詳細(xì)情況。

　　使用交互式待測設(shè)備控制方法，提高測試系統(tǒng)的整合度

　　在許多射頻測試系統(tǒng)中，需要使用數(shù)字信號或自定義協(xié)議來控制需要被控制的設(shè)備和芯片。傳統(tǒng)的自動化測試系統(tǒng)可以通過待測設(shè)備的模式進(jìn)行排序，在每一個不同的階段進(jìn)行所需的測量工作。有些智能型的自動化測試儀器（ATE）系統(tǒng)可以根據(jù)接收到的測量值在待測設(shè)備設(shè)置之間進(jìn)行排序。

　　對于任意兩種情況，包含了FPGA的軟件設(shè)計儀器都可以降低成本并減少測試時間。將測量處理和數(shù)字控制整合至一個儀器中可以降低系統(tǒng)對其他數(shù)字I/O的需求，并且也無需在儀器間對觸發(fā)進(jìn)行配置。對于有些必須根據(jù)接受到的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行控制的待測設(shè)備，軟件設(shè)計儀器可以在硬件中關(guān)閉循環(huán)，以減少因在軟件中進(jìn)行決策所帶來的高延時。

　　使用硬件測量減少測試時間，提高測試可靠性

　　雖然當(dāng)今基于軟件的測試系統(tǒng)只能對有限數(shù)量的測量進(jìn)行并行處理，但只要通過FPGA邏輯，軟件設(shè)計儀器可以毫無限制地實現(xiàn)并行處理。通過硬件并行機(jī)制可以處理大量的測量任務(wù)或數(shù)據(jù)通道，而無需對指定的測量任務(wù)進(jìn)行挑選。諸如快速傅里葉變換、濾波、調(diào)制和解調(diào)等計算，可以在硬件中進(jìn)行，由此可以減少CPU的數(shù)據(jù)傳送量和處理量。諸如實時頻譜屏蔽之類的功能，使用軟件設(shè)計儀器，可以比使用傳統(tǒng)封裝儀器獲得更高的速率。

　　此外，在硬件中執(zhí)行測量任務(wù)的低延時意味著在同樣的時間內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)可能只能要求完成一個測量任務(wù)，但其卻可以同時進(jìn)行數(shù)十個甚至上百個實時測量任務(wù)，從而提高測試結(jié)果的質(zhì)量并增加射頻測試的可靠程度。而且，由于測量任務(wù)可以在硬件中連續(xù)執(zhí)行，并周期性地從主機(jī)測試程序中進(jìn)行采樣，用戶可以完全不用擔(dān)心遺漏任何重要的數(shù)據(jù)。

圖2. 使用軟件設(shè)計儀器，用戶可以連續(xù)采集數(shù)據(jù)并執(zhí)行測試（定期采樣測試結(jié)果），而無需停止采集過程來傳輸信息。

　　通過閉環(huán)反饋快速達(dá)到最理想的測試條件

　　某些射頻測試要求待測設(shè)備設(shè)置或環(huán)境和生產(chǎn)處理的數(shù)量需要根據(jù)所接收到的測量任務(wù)進(jìn)行改變；這就需要一個閉環(huán)系統(tǒng)，但其常常由于軟件棧的延時而受到限制。在許多情況下，可以在硬件中直接閉環(huán)，從而使得CPU無需再計算下一個定位點。這樣可以將閉環(huán)測試時間從數(shù)十秒減少至零點幾秒。

　　通過用戶自定義觸發(fā)來處理特定的數(shù)據(jù)

　　使用儀器型硬件已解決了觸發(fā)行為的延時問題。然而，通過使用軟件設(shè)計的儀器，用戶可以將自定義觸發(fā)功能集成到設(shè)備中，從而可以在特定情況下快速執(zhí)行命令。靈活的基于硬件的觸發(fā)意味著用戶可以在捕捉重要的測量數(shù)據(jù)或激活其他的儀器設(shè)備時，將自定義頻譜屏蔽或其他復(fù)雜的條件設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)。并且，通過選擇硬件中特定的數(shù)據(jù)可以使得用戶解放CPU以用于其他重要的任務(wù)。

　　在設(shè)計過程中合理運(yùn)用軟件投資

　　雖然本文內(nèi)容主要有關(guān)射頻測試，但工程師也越來越多地在設(shè)計和測試階段反復(fù)地使用IP，縮短產(chǎn)品上市周期并大幅減少測試總體費(fèi)用。通過LabVIEW FPGA，可以對數(shù)字信號處理算法進(jìn)行定義，并可將其視為設(shè)備的一部分或元件確認(rèn)而重復(fù)運(yùn)用，從而無需再從頭開始編寫測試代碼。這能夠加速測試的開發(fā)（在設(shè)計環(huán)節(jié)的初期即可開始進(jìn)行測試），同時也使得測試覆蓋的范圍更加完整。

圖3. IP可以在設(shè)計和測試階段反復(fù)使用，從而減少測試的開發(fā)時間并提供更加完整的測試范圍

　　永不過時的軟件設(shè)計儀器

　　在未來幾年中，廠商定義的儀器和功能固定的即用儀器將毫無疑問地繼續(xù)存在。然而，越來越多復(fù)雜的射頻設(shè)備和產(chǎn)品上市時間的壓力已推動了基于軟件的儀器系統(tǒng)的不斷增加，這些趨勢的延續(xù)意味著在不久的將來，軟件設(shè)計儀器將逐漸在射頻測試，乃至在所有的測試儀器中，扮演一個不可或缺的重要角色。

　　軟件設(shè)計儀器提供了高度的靈活、優(yōu)質(zhì)的性能，以及采用即時可用硬件而具備的永不過時性。當(dāng)系統(tǒng)要求改變時，軟件設(shè)計儀器的軟件投資將通過不同的模塊化I/O得以保留，而現(xiàn)有的I/O也可以根據(jù)實際應(yīng)用而隨時改變。