EDA环境衔接测量软件 电子产品开发周期大幅缩短
复杂度的不同,往往须实际测量DUT,才能透过衡量标准(如LTE错误向量幅度(EVM)与邻近通道洩漏比(ACLR))的"标准规格"而取得测量资料。但现在由于EDA软件与自动化软件可衔接,让工程师可于模拟装置上建构EDA环境,进而使用完整的测量演算法。也因为如此,工程师在设计初期即可找出复杂产品或系统相关的问题,亦等于缩短设计时间。
行为模型助力 设计/测量同时进行
在整合设计与测试实例的第二个趋势,就是利用EDA所产生的行为模型,加速开发产品检验/认证,并製作测试软件。在此之前,让产品设计程序效率低落的塬因之一,就是特定产品的测试程序代码开发缓慢,甚至要等到首次测试实体塬型之后。不论是特性描述或生产测试程序代码,若要能加快开发程序,最好透过软件製作既定设计的塬型并直接做为DUT。透过此方式,工程师将可以于产品设计期间同时,开发特性描述与生产测试软件,进而加速上市时间。
以美敦力(Medtronic)为例,该公司最近就针对心率调节器开发而选用此设计方式。美敦力透过特殊设计的新软件套件衔接EDA环境与测量软件,连接软件环境之后,工程师可于製作实际硬件之前就开发出测试工作台,而透过此设计方式而达到的平行机制,让工程师能因此加速产品上市时间。
在提升工程设计完整度的过程中,整合"设计实例"与"测试实例"的重要度将越来越被突显。由于EDA与测量软件间越来越紧密,工程师将能于未来数年之内更有效利用EDA软件,以取得更完整的模拟作业,并让EDA模拟功能强化检验与生产测试的程序。
FPGA启动下世代测量仪器革命
过去20多年来,"微处理器架构、可由使用者设计程式的测量演算法"已成主流概念,让测试系统可迅速接受不断变动的客製化测试需求。此方法亦即所谓的虚拟仪控,且供应商亦继续设法设计其他仪器优势--更高效能、提高客製化程度、更广泛采用现成技术、降低测试系统成本等。
如果说微处理器带动虚拟仪控的革命,那么现场可编程闸阵列(FPGA)就又启动了下个阶段。FPGA用于仪器之中已有数年,举例来说,目前高频宽示波器虽可蒐集大量资料,但使用者并无法迅速分析所有资料。这些装置上的硬件定义演算法一般均建置于FPGA,以执行资料分析与缩减(平均、触发、波形数学)、运算统计(平均值、标准差、最大值、最小值)、处理资料以利显示,最后为使用者呈现有意义的结果。这些功能虽然确有其价值,但却无法突显FPGA潜在功能,在大部分条件下,使用者并无法将客製化测量演算法部署至FPGA。
测量硬件上的开放式FPGA,可为仅有处理器的系统提供多项优势。基于FPGA的强大运算功能,将可达到更高的测试传输率与更广的测试範围,进而缩短测试时间并降低投资成本。微处理器所无法达到的测试作业,亦可透过FPGA的低延迟特性而建置。FPGA既有的平行机制,可达到真正的多执行序测试,甚至超越多核心处理器。在即时测试的硬件排序与待测物控制程序中,FPGA更扮演关键角色。
由产业研究公司Frost & Sullivan所发表的2011年模组化仪控市场研究指出,由Altera与赛灵思(Xilinx)等公司对FPGA功能的提升,将对测试与测量应用影响深远,对需要高精确度与快速处理功能的客户而言尤为如此,目前市场上有越来越多的开放式FPGA产品。
虽然市面上已有许多硬件可供选择,但大多数的测量演算法都是针对虚拟仪控的微处理器部分所开发。基于资料形态、程式设计模型、特定硬件属性(如时序限制) 等的不同,并无法简单移至FPGA继续使用。厂商要开发专业且稳定的FPGA测量硅智财(IP)须具备专业知识并耗上大量时间,因此,目前仪控硬件中的大多数FPGA仅使用供应商定义的固定演算法,无法由使用者自行设计程式。
2011年业界就已经开始讨论异质运算(Heterogeneous Computing),意即将演算法分配至多种运算架构(中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、FPGA、云端系统)中,找出最佳的演算法建构资源。除硬件架构本身的强大功能考量之外,异质运算代表各种系统的程式设计难题,且测量演算法难以在系统之间"携带",复杂度确实有所影响。
业界最近针对测试工程领导厂商的全球调查指出,约有54%受访者认为未来技术发展将可提升测试传输率并降低系统成本,进而缩短开发时间。为克服此难题,产业界正积极开发相关工具,以期能跨硬件系统使用演算法,并且让FPGA可普及于测试系统。
此种跨硬件的系统将可提供硬件描述语言(HDL)抽象化。HDL是以文字方式描述逻辑闸层(Gate)与讯号层(Signal-level)的行为,而 HDL抽象化(Abstra
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