NI:2009年測試與測量發展趨勢

軟件定義的儀器系統將是本年度最重要的儀器發展趨勢，用以提升性能和降低成本

如今全球經濟現狀對于預算成本有著嚴格的限制，測試工程師現今面臨的挑戰將是如何尋找更高效的測試方法。美國國家儀器有限公司（National Instruments，簡稱NI），作為全球測試測量行業的領導者，指出2009年將極大改進測試測量系統效率的三大趨勢——軟件定義的儀器系統，并行處理技術以及無線和半導體測試新方法。它們將幫助工程師在減少測試總成本的條件下，開發更快、更靈活的自動化測試系統；全球各公司以及所有的工業部門都將認識到通過使用這些方法和技術而獲得的巨大優勢。

“現今不容樂觀的全球經濟現狀使得越來越多的公司尋求現有測試工程技術的替代品。工程師們逐漸傾向于借助于以軟件定義的儀器系統和最新商業技術，在減少測試總成本的條件下獲得更高性能和靈活性的效果。”
NI市場部（測試與測量）副總裁 Eric Starkloff

軟件定義儀器系統的廣泛應用將是2009年測試測量的最重要的發展趨勢。通過使用軟件定義的儀器系統，工程師們可以在測試系統中使用諸如多核處理、現場可編程門陣列(FPGA)等最新技術，以滿足無線和協議感知測試等新應用的需求，并獲得更好的測試水平同時降低測試成本。通過在項目中采用軟件定義的儀器系統所獲得的快速資本回報在整個系統鏈中都是非常顯著的。

軟件定義儀器系統的發展
軟件定義的儀器系統也稱作虛擬儀器，包含了模塊化硬件和用戶自定義的軟件，使工程師可以通過通用硬件模塊將標準儀器與包含數據處理的用戶自定義的測試設備整合起來。對于某些電子設備，如下一代導航系統以及集成不同功能并能快速應用新通信協議的智能電話，儀器的靈活性就顯得尤為重要。利用軟件定義的儀器系統，工程師可以通過更新軟件算法，快速對測試設備進行重新配置，以滿足不斷改變的測試需求。

得益于它的靈活性以及高性價比，數以千計的公司如今正采用基于NI LabVIEW圖形化開發平臺和開放式的、多廠商支持的PXI硬件標準為基礎的軟件定義的儀器系統。根據PXI系統聯盟（PXI Systems Alliance）的統計，至2009年末，將有超過100, 000 臺PXI系統用于各個項目，并在未來10年內，這個數字將有希望翻倍。

“開放式、模塊化架構的自定義的儀器系統，如PXI系統儀器，已被證實使廣泛的工業領域受益。同時，預計至2014年，PXI在測量與自動化領域的營利將有望一直保持17.6%的復合年增長率(CAGR)。PXI平臺所帶來的高性能已在諸如雷達測試的射頻應用，移動電話測試以及利用其他儀器無法測試的無線應用中得到具體體現。”

Jessy Cavazos
Frost & Sullivan公司測試與測量行業經理

日益增長的并行技術應用
多核技術如今已成為自動測試系統的一個標準特性，同時也是如今電子設備應對海量數據處理所不可或缺的技術。軟件定義的儀器系統充分利用最新多核技術以及高速數據總線來生成、捕捉、分析和處理電子設備設計和測試所需的千兆（gigabyte）級的數據。傳統的基于文本的編程環境不能無縫支持并行、同時需要進行復雜的底層編程技巧，因此在多核編程方面面臨巨大挑戰。然而，測試工程師可以通過擁有天生并行編程環境的LabVIEW，自動地在多個計算機核中分配多線程應用以獲取高性能和高吞吐量，快速體驗多核技術的好處。

另一個軟件定義儀器系統所廣泛應用的領域是系統級FPGA開發工具的應用。如今許多新的模塊化儀器都是帶有FPGA的，近幾年推出的一些模塊更是具備了高性能的Xilinx Virtex-5 FPGA。這些以FPGA為基礎的儀器能夠幫助測試工程師以更快速度實現相比以往更復雜的數字信號處理算法。LabVIEW可以使測試工程師無需具備VHDL的經驗即可在FPGA上進行編程，這使得FPGA的高性能不僅僅局限于少部分具備充分數字設計經驗的硬件工程師。

無線測試和協議感知（Protocol-Aware）測試的迅速擴展
除了上述的新興技術發展，軟件定義的儀器系統已被證實是諸如無線測試和協議感知測試等快速發展領域的理想的選擇。比如，某些用戶電子設備，如移動電話和汽車內置娛樂系統，通常整合多個通信協議和標準，如GPS，WiMAX, WLAN等。使用傳統儀器的測試工程師需要等待統一主導的標準出現后，再由供應商開發出一款專用的、獨立的臺式儀器來測試此標準。然而，利用軟件定義的儀器系統，無需等待新推出的無線標準成熟，工程師們即可使用通用的模塊化硬件，應用用戶自定義的無線協議和算法對多種無線標準進行測試。

此外，半導體行業中復雜的片上系統(SoCs)和系統級封裝(SiPs)的出現，使得對于協議感知ATE或者通過仿真真實信號并連接芯片的測試系統的需求變得越來越大。針對半導體測試的不斷增加的需求以及減少測試總成本的趨勢，工業組織如半導體測試聯盟(Semiconductor Test Consortium)和半導體測試合作聯盟（Collaborative Alliance for Semiconductor Test）正在致力于創建一種開放式的測試架構標準，使得工程師能夠將模塊化、軟件定義的儀器系統（如PXI）集成到傳統的半導體ATE中。通過在半導體測試系統中使用軟件定義的、基于FPGA的模塊化儀器，工程師們可以利用傳統ATE中常用到的標準電路引腳來獲取實時反饋，并通過更合適的使用規范來降低測試總成本，以及提高用戶的調試能力。