设计下一代自动化测试系统

结构层次四：应用开发软件

　　应用开发软件（ADE）在测试软件架构中扮演着很关键的承上启下的作用。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，而系统服务和驱动则与最终的I/O设备连接。不仅如此，用于开发测量和自动化应用的ADE，需要为各个应用领域提供易于使用的设计模型、编译性能和应用层的编程灵活性。

　　随着软件在系统实现中重要性的不断提高，开发者会花费大部分的时间在应用程序的开发上。因此，一个应用开发软件的好坏直接影响着整个系统开发的成功与否，下面列出的因素都是选择应用开发软件时所必须要考虑的：

　　● 功能强大，且兼备易用性和灵活性

　　● 与系统服务和驱动的良好集成性

　　● 集成强大的数据分析和再现功能

　　● 广受业界采用，具有长生命周期的主流软件

　　基于工程师所熟悉的数据流的编程模式，图形化的编程软件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，配合无缝连接的NI设备驱动和内建强大的信号处理算法，用户可以从仪器I/O获取原始的测量数据，通过应用分析函数获取准确的测量结果。同样，对于习惯于文本编程的用户，基于ANSI C的LabWindows/CVI和基于Microsoft Visual Studio的Measurement Studio也是不错的选择。

　　结构层次三：系统服务和驱动

　　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，应该有更多关于硬件配置管理、诊断测试等功能涵盖在在这一层中，这也是我们称之为系统服务和驱动层的原因。例如，NI Measurement and Automation Explorer(MAX) 软件可以帮助开发者对所有的NI硬件和众多传统仪器（通过总线相连）进行统一的自动检测和配置，其集成的诊断测试功能保证了设备的正常运作，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。

　　常见的系统服务和驱动包括NI-DAQ、虚拟仪器软件架构(VISA)、NI LabVIEW即插即用驱动、可互换虚拟仪器(IVI)驱动等，它们都提供了模块化的硬件接口，帮助用户进行测试的配置和编程。

　　系统服务和驱动还通过应用编程接口（API）提供了对应用开发软件层的集成，这样开发者可以很容易的实现设备的编程。实际上，硬件驱动程序、应用编程接口和配置管理器等都必须无缝的集成到ADE中，从而使得性能最大化，提高开发效率，减少维护成本。

图2 系统服务和驱动层连接了ADE和硬件设备

　　结构层次二：处理总线平台

　　谈到总线平台，往往会让人联想到GPIB、USB、LAN/LXI、PXI和PXI Express等仪器总线。每一种仪器总线都有其适合的测试应用，例如，GPIB总线目前还是最常见的台式仪器控制总线；USB总线源于其即插即用性和较高的吞吐量，目前得到了广泛的应用；LAN/LXI总线特别适合于分布式的系统；PXI和PXI Express在带宽和传输延迟方面均提供了最高的性能指标（见图3）。可见，为了发挥不同总线的优势，达到系统性能的最优化，未来的测试系统会是一个混合总线的测试系统。

　　作为一个开放的、基于PC的测试测量和控制平台，PXI和PXI Express提供了业界最好的数据带宽性能和背板集成的定时和同步功能，它同时拥有和多种其他总线互联的软硬件接口支持，使得PXI和PXI Express成为最理想的混合总线测试平台的核心，更是成为了全世界成千上万家公司首选的自动化测试平台。

　　结构层次一：仪器和设备I/O

　　作为系统架构的最底层，仪器和设备I/O层将直接接触到实际的物理信号，完成信号调理、A/D和D/A转换等信号数字化的工作。由于我们在处理总线平台层提到下一代的测试系统将会是一个混合总线的测试系统，因此仪器和设备I/O层也会分为模块化的I/O和外部仪器控制两个部分来介绍。

　　模块化的I/O主要是基于PXI和PXI Express总线的仪器，通过软件定义模块化测量硬件的功能，用户可以进行完全自定义的测量，并根据测试需求的改变而随时更新测试系统。模块化仪器提供的灵活性、用户自定义性与可扩展性，配合软件的强大能动作用，体现出了传统仪器所无法比拟的巨大优势。现在，有超过70家的PXI系统联盟（PXISA）的成员提供超过1500种的PXI模块化仪器，其中包括Agilent、Rhode & Schwarz、Keithley和NI在内的众多知名公司，产品覆盖从数字化仪、信号发生、RF、电源到开关模块等各种I/O模块。

图3 PXI和PXI Express总线在带宽和传输延迟上占据明显的优势

基于模块化的软件架构和PXI/P