以软件为核心的测试系统设计

以软件为核心的自动化测试系统的软件定义，对于构建整个测试系统的作用和地位不言而喻。相比于传统仪器固定的功能配置和只有"测试结果"的呈现，软件定义可以满足用户对测试系统的完全自定义。通过软件来定义模块化硬件的功能，同一块数字化仪可以实现示波器，频谱分析仪和视频分析仪等不同功能；另外，可以通过软件来实现自定义的数据分析，例如：基于模块化的RF硬件通过设计不同的调制解调方式，就可以满足多种射频标准的测试需求；通过软件还可以创建自定义的用户界面，来确保人机交互的友好性。

可以看出，软件定义贯穿于构建整个自动化测试系统的始终。使用结构清晰、灵活易用的软件工具可以加速整个开发过程，缩短开发周期。如图1所示，构建以软件为核心的自动化测试系统的架构包含了三个层次。

系统服务和驱动层是连接软件开发环境和硬件设备的纽带。除了起到设备驱动的作用，这一层还包含了硬件设备管理和诊断测试等功能。例如：NI的测量与自动化浏览器(Measurement and Automation Explorer，MAX)软件，可以帮助开发者对所有的NI硬件和众多通过仪器总线连接的传统仪器，进行统一的自动检测和配置管理。其集成的诊断测试功能，可以帮助开发者将软件和硬件分离进行调试，迅速找到问题的症结。同时，测试面板则可以帮助用户快速检查硬件功能。系统服务和驱动还通过应用编程接口(API)，提供了对测试应用开发软件层的集成。这样，开发者可以很容易地实现针对设备的编程，从而提高开发效率，减少维护成本。

测试应用开发软件(ADE)在测试软件架构中扮演着承上启下的作用。系统开发者在进行系统的设计与组合时，需要借助ADE实现具体的测量应用程序，向最终用户显示必要的信息以及连接其他应用程序等多项功能；同时，ADE需要与系统服务和驱动层紧密集成，从而实现与硬件无缝连接。不仅如此，用于开发测量和自动化应用的ADE，需要为各应用领域提供易于使用的设计模型和现成的处理算法，从而进一步提高开发者效率。

随着软件在系统实现中的重要性不断提高，开发者会花费大部分时间在应用程序的开发上。因此，一个应用开发软件工具的好坏，直接影响着整个系统开发的成功与否。NI图形化编程软件LabVIEW，为用户提供了高效而直观的测试测量应用程序开发工具，结合无缝连接的NI设备驱动和内置信号处理算法，用户可以从仪器I/O获取原始的测量数据，通过各种现成可用的分析函数工具包得到测量结果。此外，对于习惯文本编程的用户，可以选择基于ANSI C的NI LabWindows/CVI或基于Microsoft可视化工作室(Visual Studio)的NI测量工作室(Measurement Studio)软件。另外，针对具体应用，NI也提供了一些基于配置的开发软件，以加速用户开发的过程。比如，针对视频测试的NI VideoMASTER，针对实时测试与硬件在环仿真的NI VeriStand，针对自动检测的NI视觉生成器(Vision Builder for Automated Inspection)等。基于这些软件工具，用户可以无需编程而实现快速开发，也可以结合LabVIEW进行更加深入的自定义。NI不仅提供了这些软件的开发环境，而且针对不同的应用，提供了加速开发的现成算法IP，从而进一步加速工程应用的开发。此外，基于NI开放的软件平台，也可以使用各种第三方软件环境开发的现成算法。

系统管理软件层位于软件架构层次中的最顶层。对于一个自动化测试系统，有些测试任务会根据被测设备(DUT)的不同而不同，例如：仪器的配置，结果的分析等；而有些测试任务则为通用，例如：测试流程的管理，测试报告的生成等。为了进一步提升测试效率，降低软件维护的成本，将DUT级别的任务与系统级别的任务相分离的测试策略就显得尤为关键。通过快速创建测试流程，集成报告生成和数据库管理功能，以及建立不同级别用户的人机界面，测试管理软件能够帮助用户大幅缩短软件的开发时间，并可以在整个开发周期中迅速地重用、修改和维护测试程序(或者模块)，来满足从DUT测试到整个ATE系统测试等不同的需求。专业测试管理软件(如：NI TestStand)除提供上述功能，其内置的并行和自动协调测试工具，还可以帮助用户大幅提升测试效率和增加系统吞吐量。

本文小结

如今，数以万计的公司采用以软件为核心的自动化测试系统获得了成功。比如：霍尼韦尔公司基于NI PXI和LabVIEW开发的新型FCT系统，大幅降低了测试仪器成本，系统尺寸和工程师的负担；微软公司基于LabVIEW和模块化仪器，为Xbox 360控制器设计的测试系统的速度，是前一代测试系统的两倍；华录松下使用NI TestStand，NI LabVIEW和模块化仪器，为新型