测试自动化的未来
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自动测试系统的建立,往往包括由于测试的一台或多台的仪器,主控计算机和测试软件,测试夹具以及系统总线。系统总线就像是中枢神经系统,负责控制指令和测试数据的传送。从历史上看,在自动测试领域,总线技术大概经历了从GPIB, VIX, PXI 几个阶段。
国际LXI 联盟 (LXI Consortium)曾经在众多系统集成商和工程师中作过调查,得到几乎一致的需求结论:
首先要降低系统集成的成本和复杂性,采用容易使用的人机界面。其次在保证系统紧凑的同时要保证仪器的性能和兼容性,减少复杂的联线。希望有多种高速的触发方式,高速的I/O,减少机箱和机架的空间的浪费,还要非常容易的发现系统的故障。在编程的时候希望使用自己最熟悉的软件。利用通用的PC 接口和总线,而不是昂贵的测试测量专用接口总线。
LXI (LAN eXtension for Instrument) 是成熟的以太网技术在测试自动化领域应用的拓展。其具体的设想是将非常成熟的以太网技术利用到自动测试系统中,以替代传统的测试总线技术,如VXI, PXI, GPIB等。目前已经得到绝大多数仪器行业的领先的厂家的支持。主要原因是:
以太网、标准PC和软件在测试行业中的广泛使用,技术已经是非常成熟,而且得到众多计算机厂家不断的研发的投入和升级支持。
IEEE1588 网络同步标准的实施, 可以在实验室环境中得到纳秒级的时钟同步误差。
标准的网络接口已经极为普遍。
基于LXI 技术的仪器从几年前已经开始在市场上销售,LAN的最主要的作用是替代GPI。作为LXI标准的制定,要保证系统中所有LXI的单元能够在同一个网络中和平共处。 LXI标准要求LXI单元支持IEEE802.3 和TCP/IP标准,提供一个一致的应用方式以便于用户使用。这样,LXI就提供了一个新的自动测试系统的架构,从而克服传统的架构的复杂低效的控制方式。而基于LXI的仪器能够有更快的速度和更为简单的编程方式。
安捷伦的第一台基于LXI的仪器出现在2003年,是20MHz 的函数发生器33220A,也是世界上第一台同时具备GPIB,USB 和 LAN 接口的仪器。我们称之为系统就绪(System Ready)的仪器。作为系统就绪的仪器,首先需要具备仪器的所用性能,更小的体积,更快的速度,备有通用的计算机接口,GPIB接口,网络服务器支持,IE游览器的操作等等。在近几年,安捷伦又陆续推出了众多的系统就绪的仪器,如N6700/N5700 系列电源,34980A 开关和测量单元。34980A 开关和测量单元是一套模块化的系统,达到了560个通道的最大测试能力,测量分辨率达到了61/2,而且可以配备不同的通用开关,射频和微波开关,数字通道,夺路模拟输出等等,在应用上可以替代很多的LXI/PIX的应用,而价格只有LXI/PXI的50-60%。如果将仪器的前面板和按键拿去,再进行简单的优化,将外部尺寸设计成标准的全机架宽度或半机架宽度,高度为标准的1U或整倍数,这样就构成了标准的LXI模块化仪器。
与传统的卡式仪器相比,LXI 模块化仪器具备了许多优势:
可以保证仪器的全部性能。
集成更为方便,不需要专用的机箱和0槽计算机。
可以利用网络界面精心操作,无需编程和其他虚拟面板。
连结和使用更为方便,可以利用通用的软件进行系统编程。
非常容易实现校准计量和故障诊断。
灵活性强,可以作为系统仪器,也可以单独使用。
国际LXI协会初步将基于LXI的仪器分为以下三个等级:
等级C:具有通过LAN的编程控制能力,可以与其他厂家的仪器很好的协同工作。
等级B:拥有等级C的一切能力,并且加上了IEEE1588 网络实践同步标准。
等级A:拥有登记B的一切能力,同时具备硬件触发能力。
总之,作为测试系统发展的未来,以太网将扮演重要的角色。在工业界,在未来几年中我们将看到更多的“混合系统”, 既包括基于GPIB仪器和机架的堆栈式系统,也有VXI, LXI, PXI的系统,或是他们的组合。LXI 技术以更低的成本提供更好的性能,兼容性和易用性。
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