NI:2009年测试与测量发展趋势

NI:2009年测试与测量发展趋势

软件定义的仪器系统将是本年度最重要的仪器发展趋势，用以提升性能和降低成本

如今全球经济现状对于预算成本有着严格的限制，测试工程师现今面临的挑战将是如何寻找更高效的测试方法。美国国家仪器有限公司（National Instruments，简称NI），作为全球测试测量行业的领导者，指出2009年将极大改进测试测量系统效率的三大趋势——软件定义的仪器系统，并行处理技术以及无线和半导体测试新方法。它们将帮助工程师在减少测试总成本的条件下，开发更快、更灵活的自动化测试系统；全球各公司以及所有的工业部门都将认识到通过使用这些方法和技术而获得的巨大优势。

“现今不容乐观的全球经济现状使得越来越多的公司寻求现有测试工程技术的替代品。工程师们逐渐倾向于借助于以软件定义的仪器系统和最新商业技术，在减少测试总成本的条件下获得更高性能和灵活性的效果。”
NI市场部（测试与测量）副总裁 Eric Starkloff

软件定义仪器系统的广泛应用将是2009年测试测量的最重要的发展趋势。通过使用软件定义的仪器系统，工程师们可以在测试系统中使用诸如多核处理、现场可编程门阵列(FPGA)等最新技术，以满足无线和协议感知测试等新应用的需求，并获得更好的测试水平同时降低测试成本。通过在项目中采用软件定义的仪器系统所获得的快速资本回报在整个系统链中都是非常显著的。

软件定义仪器系统的发展
软件定义的仪器系统也称作虚拟仪器，包含了模块化硬件和用户自定义的软件，使工程师可以通过通用硬件模块将标准仪器与包含数据处理的用户自定义的测试设备整合起来。对于某些电子设备，如下一代导航系统以及集成不同功能并能快速应用新通信协议的智能电话，仪器的灵活性就显得尤为重要。利用软件定义的仪器系统，工程师可以通过更新软件算法，快速对测试设备进行重新配置，以满足不断改变的测试需求。

得益于它的灵活性以及高性价比，数以千计的公司如今正采用基于NI LabVIEW图形化开发平台和开放式的、多厂商支持的PXI硬件标准为基础的软件定义的仪器系统。根据PXI系统联盟（PXI Systems Alliance）的统计，至2009年末，将有超过100, 000 台PXI系统用于各个项目，并在未来10年内，这个数字将有希望翻倍。

“开放式、模块化架构的自定义的仪器系统，如PXI系统仪器，已被证实使广泛的工业领域受益。同时，预计至2014年，PXI在测量与自动化领域的营利将有望一直保持17.6%的复合年增长率(CAGR)。PXI平台所带来的高性能已在诸如雷达测试的射频应用，移动电话测试以及利用其他仪器无法测试的无线应用中得到具体体现。”

Jessy Cavazos
Frost & Sullivan公司测试与测量行业经理

日益增长的并行技术应用
多核技术如今已成为自动测试系统的一个标准特性，同时也是如今电子设备应对海量数据处理所不可或缺的技术。软件定义的仪器系统充分利用最新多核技术以及高速数据总线来生成、捕捉、分析和处理电子设备设计和测试所需的千兆（gigabyte）级的数据。传统的基于文本的编程环境不能无缝支持并行、同时需要进行复杂的底层编程技巧，因此在多核编程方面面临巨大挑战。然而，测试工程师可以通过拥有天生并行编程环境的LabVIEW，自动地在多个计算机核中分配多线程应用以获取高性能和高吞吐量，快速体验多核技术的好处。

另一个软件定义仪器系统所广泛应用的领域是系统级FPGA开发工具的应用。如今许多新的模块化仪器都是带有FPGA的，近几年推出的一些模块更是具备了高性能的Xilinx Virtex-5 FPGA。这些以FPGA为基础的仪器能够帮助测试工程师以更快速度实现相比以往更复杂的数字信号处理算法。LabVIEW可以使测试工程师无需具备VHDL的经验即可在FPGA上进行编程，这使得FPGA的高性能不仅仅局限于少部分具备充分数字设计经验的硬件工程师。

无线测试和协议感知（Protocol-Aware）测试的迅速扩展
除了上述的新兴技术发展，软件定义的仪器系统已被证实是诸如无线测试和协议感知测试等快速发展领域的理想的选择。比如，某些用户电子设备，如移动电话和汽车内置娱乐系统，通常整合多个通信协议和标准，如GPS，WiMAX, WLAN等。使用传统仪器的测试工程师需要等待统一主导的标准出现后，再由供应商开发出一款专用的、独立的台式仪器来测试此标准。然而，利用软件定义的仪器系统，无需等待新推出的无线标准成熟，工程师们即可使用通用的模块化硬件，应用用户自定义的无线协议和算法对多种无线标准进行测试。

此外，半导体行业中复杂的片上系统(SoCs)和系统级封装(SiPs)的出现，使得对于协议感知ATE或者通过仿真真实信号并连接芯片的测试系统的需求变得越来越大。针对半导体测试的不断增加的需求以及减少测试总成本的趋势，工业组织如半导体测试联盟(Semiconductor Test Consortium)和半导体测试合作联盟（Collaborative Alliance for Semiconductor Test）正在致力于创建一种开放式的测试架构标准，使得工程师能够将模块化、软件定义的仪器系统（如PXI）集成到传统的半导体ATE中。通过在半导体测试系统中使用软件定义的、基于FPGA的模块化仪器，工程师们可以利用传统ATE中常用到的标准电路引脚来获取实时反馈，并通过更合适的使用规范来降低测试总成本，以及提高用户的调试能力。