设计下一代自动化测试系统

测试管理人员和工程师们为了保证产品的质量和可靠性，从设计验证，生产线测试到设备维修诊断，从简单的通过／失败测试应用，到执行全套的产品特性测试，都离不开自动化测试系统的设计与构建。本文要讨论的下一代自动化测试系统正是基于测试测量行业发展的趋势和工程师团队所面临的挑战，通过构建以软件为核心的模块化系统架构帮助工程师们以创新的思维提高测试效率，满足用户自定义的需求。

　　自动化测试系统面临的设计挑战

　　随着客户需求的不断提高和产品的日新月异，测试工程师们正面临着前所未有的设计压力，概括来看，测试测量行业正呈现着以下两大发展趋势。

　　1 可自定义的系统需求

　　现在的客户对于测试系统的灵活性和可定制性的要求已经变得越来越高。可自定义的系统需求包括为了适应复杂测试需求的系统配置的可自定义性，为了实现特定分析要求的数据处理的可自定义性，以及为了实现更好人机交互体验的用户界面的可自定义性等。总而言之，用户需要对测试系统拥有更大的控制权和定制权，这不仅体现在硬件系统配置上，更体现在对于原始测量数据的获取和分析上。

　　2 复杂系统的模块化解决之道

　　如今的产品设计变得日益复杂，层出不穷的标准（如射频标准）更是烦扰着测试工程师们。测试系统为了达到更好的灵活性和可升级性，正逐渐朝着模块化、小体积的方向发展，就是将复杂的测试系统简化成模块化的硬件和软件去逐一实现，需要增加测试项目时只需增加相应的功能模块即可满足未来的升级需求。被认为是最保守客户之一的美国国防部也在2002年向国会提交的报告中强调下一代测试系统（NxTest）必须是基于现成可用商业技术（COTS）的模块化的软硬件，以便于设备的互换和升级。

　　在发展的大趋势下，广大测试工程师对下一代自动化测试系统提出了一系列更具体的需求：

　　● 更高的系统灵活性：可扩展至多种应用、业务部门，以及产品研发和生产的各个阶段。

　　● 高性能的架构：可以显著提高系统的吞吐量和测试质量，并提供与不同仪器厂商之间的密切联系和集成。

　　● 更低的系统投资：保存现有的资本投资和降低维护成本，同时提高设备的利用率。

　　● 更长的系统寿命：基于广泛采纳的工业标准，允许技术升级来改进性能并满足将来的测试需求。

　　解决方案：以软件为核心的模块化系统架构

　　应对上述挑战的最好的方式就是有一个系统的解决方案：一个以软件为核心的模块化的系统架构，使得工程师们能够从原始的测量数据中获取自定义的结果。

　　通过突出软件的核心地位，可以满足用户对自定义的系统需求，通过软件来定义模块化硬件的功能，同样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的功能；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最新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，确保人机交互的友好性。

　　相比于传统仪器固定的功能配置和只是"测试结果"的呈现，模块化的仪器技术能够赋予用户更多自定义的测量功能，基于商业的高速总线确保了大量原始数据的传输，一旦获取了原始数据，就能发挥软件的强大功能，获取准确而可靠的测试结果。

　　具体而言，一个细化的以软件为核心的模块化测试系统架构可以如图1所示。基于这样架构设计的自动化测试系统，可以满足用户对灵活性、高性能、低成本和长期使用性等一系列的需求。该架构共分为系统管理软件、应用开发软件、系统服务和驱动、处理总线平台以及仪器和设备I/O五个层次，下面将逐一介绍各层次的功能和特点。

图1 以软件为核心的模块化测试系统架构

　　结构层次五：系统管理软件

　　让我们先来看一下作为模块化测试软件架构最高层的系统管理软件层。

　　对于一个自动化测试系统，有些测试任务会根据待测设备（DUT）的不同而不同，如仪器的配置、结果的分析等；而有些对于所有的待测设备则是通用的，如测试流程的管理、测试报告的生成等。为了提升测试效率和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显得尤为重要。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工程师大幅缩短软件开发时间，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。

　　为了达到生产效率的最大化，工程团队应该利用商业可用的测试管理软件，例如NI TestStand软件等，来快速构建可扩展的测试框架和进行系统管理。TestStand作为行业领先的测试管理软件，不仅可以调用多种语言编写的测试模块，拥有丰富的测试流程配置功能，而且内建的并行和自动协调测试工具可以帮助用户大幅提升测试效率，增加系统的吞吐率。