測(cè)試/測(cè)量(T&M)用戶在進(jìn)行系統(tǒng)配置以最大程度地匹配其測(cè)試要求時(shí)，往往面臨較大的挑戰(zhàn)。而適合各種新興應(yīng)用的種類繁多的測(cè)試裝置，以及用于測(cè)試裝置互連的眾多總線的出現(xiàn)，使得這些挑戰(zhàn)有望得到解決。

用于將所有測(cè)試部件整合成一個(gè)“混合”系統(tǒng)的軟件就是在這種情況下出現(xiàn)的。這種軟件通過向用戶提供對(duì)測(cè)試功能的簡(jiǎn)單訪問，從而使用戶充當(dāng)驅(qū)動(dòng)器的角色。

測(cè)試系統(tǒng)前期成本的最大部分是T&M用戶用于系統(tǒng)控制所花的編程時(shí)間和精力。當(dāng)為設(shè)計(jì)驗(yàn)證系統(tǒng)產(chǎn)生測(cè)試代碼時(shí)，用戶必須將代碼重用性以及從其它測(cè)試程序利用這些代碼的編碼工作考慮在內(nèi)。最為重要的是，代碼程序應(yīng)與具體的測(cè)試設(shè)備部件無關(guān)。

正確的軟件驅(qū)動(dòng)程序和配置實(shí)用程序?qū)τ?strong>混合系統(tǒng)來說至關(guān)重要，它們可以通過用戶選擇的總線從PC計(jì)算中心來控制眾多的T&M設(shè)備。這樣，T&M用戶可以針對(duì)靈活性、易使用性和成本效益，對(duì)其測(cè)試解決方案進(jìn)行最優(yōu)化配置。模塊化測(cè)試設(shè)置以及對(duì)測(cè)試功能的軟件控制為硬件測(cè)試裝置的專用部件提供了前所未有的靈活性。

以軟件為中心的趨勢(shì)

針對(duì)現(xiàn)在以及未來的需求，“軟件就是儀器”。NILabVIEW及其許多工具箱和模塊以及Agilent VEE Pro等基于PC的友好圖形用戶環(huán)境的推出，更是推動(dòng)了這種趨勢(shì)的發(fā)展。

需要控制的另外一個(gè)因素是日益增加的T&M硬件成本，這是由于高性能測(cè)試設(shè)備的開發(fā)引起的，這種設(shè)備的成本是注重成本的設(shè)計(jì)項(xiàng)目所無法控制的。對(duì)于一個(gè)現(xiàn)代的測(cè)試設(shè)備，100,000美元的成本是司空見慣的。

 

 

T&M設(shè)備用戶將需要更多的能力，但這些用戶不希望成本太高。這就是為什么基于PC的低成本設(shè)備興起的原因，這種設(shè)備可以提供在用戶定義的軟件中實(shí)現(xiàn)高級(jí)功能的靈活性。

隨著標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試要求的不斷變化，當(dāng)這種變化速度超過測(cè)試設(shè)備的功能跟上這些變化的速度時(shí)，T&M用戶發(fā)現(xiàn)他們需要能夠快速、準(zhǔn)確地以低成本定制其測(cè)試功能的靈活性。

當(dāng)任務(wù)(比如分析一些不斷變化的最新無線通信技術(shù)協(xié)議)可以在軟件中更加快速、準(zhǔn)確且低成本地完成時(shí)，另外再購買價(jià)格昂貴的新測(cè)試設(shè)備是毫無意義的。事實(shí)上，對(duì)于中度復(fù)雜的終端產(chǎn)品而言，比如汽車信息系統(tǒng)以及3.5G和4G手機(jī)，甚至也需要進(jìn)行大量的測(cè)試工作。

 

圖1：除非你有一個(gè)強(qiáng)大的軟件架構(gòu)，否則你只需要通過不同的總線將各個(gè)硬件通信設(shè)備連接起來即可。該方案依賴于主要由軟件驅(qū)動(dòng)的混合T&M設(shè)置。

 

混合連接性

通用串行總線(USB)、局域網(wǎng)(LAN，如以太網(wǎng))以及PCI Express等一些基于通信總線的新興儀器控制標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)備連接性方面給T&M用戶帶來了越來越多的選擇，而這些選擇方案也各有利弊。這無疑給用戶指出了最佳設(shè)置，而最佳設(shè)置理所當(dāng)然取決于用戶應(yīng)用。

除非你有一個(gè)強(qiáng)大的軟件架構(gòu)，否則你只需要通過不同的總線將各個(gè)硬件通信設(shè)備連接起來即可。該方案依賴于主要由軟件驅(qū)動(dòng)的混合T&M設(shè)置(圖1)。這種系統(tǒng)整合了來自開放式模塊化儀器平臺(tái)的各種元器件，包括面向儀器系統(tǒng)的PCI擴(kuò)展(PCI eXtensions for Instrumentation，PXI)和面向儀器系統(tǒng)的VME擴(kuò)展(VMEeXtensions for Instrumentation, VXI)總線，以及連接通用接口總線(GPIB)、USB和 LAN(如以太網(wǎng))等接口的獨(dú)立儀器。另外，還可以通過MXI(多系統(tǒng)擴(kuò)展接口總線)接口總線進(jìn)行連接。

在最大程度地提高現(xiàn)有設(shè)置的復(fù)用的同時(shí)，混合系統(tǒng)還可以增加用戶的儀器選擇。這種基于軟件的框架明確支持多總線和平臺(tái)技術(shù)。

測(cè)量和控制服務(wù)層是軟件框架的組成部分。該單元包括可以簡(jiǎn)化硬件配置和硬件與測(cè)試代碼集成的靈活的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序(圖2)。最佳的軟件工具不再需要考慮有關(guān)總線和設(shè)備的注意事項(xiàng)。

 

圖2：測(cè)量和控制服務(wù)層是軟件框架的組成部分。該單元包括可以簡(jiǎn)化硬件配置和硬件與測(cè)試代碼集成的靈活的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

 

例如，VISA使用相同的應(yīng)用編程接口(API)，無需考慮開發(fā)套件是否與USB、以太網(wǎng)或者通用接口總線(GPIB)儀器連接，以及該儀器是數(shù)字萬用表(DMM)還是示波器。

被測(cè)硬件很大程度上確定了準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性等測(cè)試參考特征。通信總線確定吞吐和延遲性能。此外，系統(tǒng)內(nèi)核為PC或PXI系統(tǒng)。而軟件架構(gòu)確定系統(tǒng)元器件的集成度。

任何測(cè)量的有效性及效率都會(huì)受到所選T&M總線的影響。此外，每種總線都有其自身優(yōu)缺點(diǎn)(見圖3和上表)。理解每種總線的屬性非常關(guān)鍵。

 

圖3：任何測(cè)量的有效性及效率都會(huì)受到所選T&M總線的影響，每種總線都有其自身優(yōu)缺點(diǎn)。

 

明智地選擇總線

通用接口總線(GPIB，也稱為IEEE 488標(biāo)準(zhǔn))已經(jīng)制定很久了，該總線標(biāo)準(zhǔn)具有極寬的安裝儀器基礎(chǔ)。LAN以太網(wǎng)是分布式系統(tǒng)的理想選擇。另外，USB可以提供具有熱插拔特性和自動(dòng)檢測(cè)功能的連接性。PCI和PCI Express等高速內(nèi)部總線可以實(shí)現(xiàn)最佳帶寬和延遲性能。

帶寬和延遲是測(cè)試/測(cè)量用戶遇到的兩個(gè)最重要的測(cè)量參數(shù)。帶寬是一個(gè)可觀測(cè)參數(shù)，它影響數(shù)據(jù)通過總線的發(fā)送速率。而延遲的可觀測(cè)性則較低，它對(duì)數(shù)字萬用表(DMM)測(cè)量、交換和儀器配置等應(yīng)用有直接的影響。

延遲參數(shù)由單個(gè)命令從PC或PXI控制器等總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送速率、到達(dá)另一節(jié)點(diǎn)(如儀器)的速率，以及被該節(jié)點(diǎn)處理的速率確定。

隨著電子技術(shù)向許多新興市場(chǎng)的蔓延，軟件在T&M用戶的工具列表中的地位已經(jīng)越來越重要。這些應(yīng)用的測(cè)試需要靈活而快速的，具有成本效益的測(cè)試方法，而這些方法僅通過構(gòu)建于PC或PXI計(jì)算中心的基于軟件的儀器建立過程來實(shí)現(xiàn)。