工程师们如何设计新一代自动化测试系统

结构层次四：应用开发软件

在测试系统结构中，应用开发环境(ADE)，例如NI公司的LabVIEW和LabWindows/CVI等，扮演了关键角色。利用这些工具，测试系统开发者可以与各种各样的仪器通信、集成测量、显示信息、与其它应用连接等等......理想的用于开发测试和测量应用的ADE需要提供易用性、高效编译性能、与多种I/O集成以及编程灵活性等一系列的应用要求。易用性不仅在于可以多么迅速地上手和使用。利用易于使用的ADE，开发者可以容易地把处理例程和多种测量设备集成在一起，创建复杂的用户接口，部署和维护应用程序，并且在产品设计改良和系统需要扩展时修改应用程序。

如需更多信息，请查阅《Choosing the Right Software Application Development Environment》白皮书。

结构层次三：测量和控制服务

测量和控制服务提供了对系统中各种硬件资源的连接、系统配置和诊断工具等，至关重要。例如，NI Measurement and Automation Explorer (MAX)可以对硬件资源进行自动检测，包括数据采集、信号调节硬件；GPIB、USB和局域网控制型仪器；PXI系统、VXI设备；模块化仪器......，因此开发者可以在一个地方对它们进行配置。集成诊断测试保证了设备功能正常，而测试面板为开发者在开始编程前检查硬件的功能提供了快捷的方法。测量和控制服务还通过应用编程接口(API)提供了对应用开发软件层的集成，这样开发者可以容易的对他们的设备进行编程。实际上，这种服务软件的部件--硬件驱动程序，应用编程接口(API)和配置管理器必须无缝集成到ADE中，从而使得性能最大化、提高开发生产率，减少总维护成本。

需要更多信息，请查阅Developing a Modular Software Architecturewhitepaper.

结构层次二：计算和测量总线

每个自动化测试系统的核心部件都是计算机(形式有台式个人计算机、服务器工作站、便携式电脑或者嵌入式计算机等不同与PXI和VXI配合使用)。使用计算式平台的一个重要方面就是可以与测试系统中各种各样的仪器进行连接(和通信)。现在有多种不同的仪器总线用于单独或模块化仪器，包括GPIB、USB、LAN、PCI和PCI Express等。这些总线有着不同的能力，对于特定应用来说，一些总线比另一些更加合适。例如，GPIB总线在仪器控制中有着广泛的应用，对于仪器来说有着广泛的可用性；USB总线提供了广泛的可用性、易于连接性和高吞吐量；局域网总线对于分布式系统十分合适，而PCI Express总线则提供了最高效的性能。

个人电脑的广泛使用促成了高性能内部总线的不断进步，其中包括PCI和PCI Express总线，它们具有最低的延时和最高的数据吞吐量或带宽。PCI总线提供了高达132MB/s的总线带宽，而PCI Express总线作为PCI总线的进化版，可提供4GB/s的带宽，来满足不断增长的带宽需求，同时在软件上对PCI总线完全兼容。图3解释了最流行的仪器控制总线的延时和带宽性能。

图3：对于各种仪器控制总线的比较。PCI和PCI Express总线提供了较好的带宽和延时，即较好的总吞吐性能。

需要更多信息，请查阅《Hybrid Systems: Integrating Your Multi-Vendor, Multi-Platform Test Equipment》白皮书和《Instrument Bus Performance: Making Sense of Competing Bus Technologies for Instrument Control》白皮书。

结构层次一：测量和设备I/O

从根本上讲，目前有两种类型的仪器构架--传统仪器和虚拟仪器。图4解释了这两种架构的相似性。两种都具有测量硬件、机箱、电源、总线、处理器、操作系统和用户接口。

图4：传统仪器和虚拟仪器的构架拥有相似的硬件部分；两个构架间最主要的区别是软件存在于哪里以及用户是否能访问到它。

从硬件的角度上讲，最明显的区别在于部件是如何组织的。对于每个分离的仪器，传统的或者独立的仪器把所有的部件都放在同一个箱子里。测量功能、分析、显示以及对仪器的控制都是由供应商定义的。

相反的是，模块化软件定义型虚拟仪器集成了通用的测量硬件来帮助用户除了使用标准功能外，还可以在软件中定义自己的测量和用户接口。利用模块化的方法，工程师们可以定义测试系统的测量功能，并且构建可扩展的系统来满足将来的需求。通过模块化的、软件定义的方法，用户可以进行自定义测量、为新兴的标准进行测量或者当需求改变(例如，添加仪器、通道或者新型测量)时修改系统。这种灵活的、用户定义型软件与可扩展的硬件组合是模块化仪器的核心。

需要更多信息，请查阅《Understanding a Modular Instrumentation System for Automated Test 》白皮书和《PXI: The Industry Standard Platform for Instrumentation》白皮书。