测试工程从来就不是一项容易的任务今天的测试系统

测试工程从来就不是一项容易的任务。今天的测试系统既需要灵活，又需要价廉。此外，它们的生命周期也必须与被测产品相适应—很多都会超过十年。对于这样的要求，作出有关新测试系统体系结构的决策也许是相当艰难的!隧道尽头有光明。测量行业存在着一种趋势，即告别专用的解决方案，转而接纳IT世界中人们熟知的开放标准。在硬件方面，一个非营利性的制造商联盟，即LXI(LAN对仪器的扩展)联盟正从事把EthernetLAN作为测试仪器通信接口的标准化工作。LXI引入了其它领域一些我们熟悉和赞赏的组件，例如把网络浏览器用于仪器的配置。在软件方面，我们也看到这一发展趋势，.NET成为所选择的平台。有趣的是这一趋势也与通信接口的现代化相关，软件组件包括测量应用软件、仪器驱动程序和数据库系统。采用久经考验的IT标准无疑会有利于接口的长期适应性和支持能力，既包括硬件，也包括软件。LXILAN对仪器的扩展缩写为LXI，这是测试工具的一项最新标准。它是一项引入标准，还是一项另外的标准呢?回溯标准的发展历史，就能容易了解LXI标准的价值:它同时植根于GPIB和VXI(见图1)。隧道尽头有光明作者:StefanKopp,AgilentTechnologies1972年引入的GPIB是适用于测试和测量中仪器控制的第一个独立于提供商的标准。它在今天仍然流行的事实源于它无与伦比的稳定性和易用性。但近年来急剧增长的处理器速度和存储器深度使GPIB成为许多应用的通信瓶颈，例如对于现代示波器或逻辑分析仪的海量采集数据，用GPIB传输是不实际的。正是其在吞吐率上的弱点导致1980年代中期VXI的出现。系统控制器和仪器通过直接在计算机总线上通信(这里是VME)消除了这一通信瓶颈。它另外增加了一个总线连接器，以用于扩展测量能力，如触发总线和10MHz时钟线等。VXI由于有性能扩展空间而在许多领域仍有价值，但它也不能避免所有基于卡箱式系统的缺点:与独立仪器相比的复杂程度和相对高的价格。我们为什么需要LXI?LXI有可能组合GPIB和VXI的优点。新仪器将会是稳定和易用的(类似GPIB)，并且有性能扩展空间，而过去只有像VXI或PXI这类卡箱式系统才能得到这样的空间。从而实现了所获甚丰而须发无损!看来确实不错，让我们了解LXI后面的一些促其而成的技术。GigabitEthernetLXI标准推荐使用GigabitEthernet。显然，仪器将会是向下兼容的，许多仪器只需要10或100MegabitEthernet。然而GigabitEthernet是可用的，并且为数据集约应用和仪器提供所必须的原始性能。Ethernet的另一优点是价格。LAN中的基本设施，如电缆、开关、路由器等均已齐全。从仪器制造商看来，芯片组、模块、协议栈软件和专门技术也已具备。Ethernet也可在传感器和仪器相隔甚远的远地应用中启用新的使用方式。LXI仪器还包括一个内置的网络服务器，它通过网络浏览器配置和维护。这是一个强大的功能特性，特别是对于没有前面板，即没有显示和旋钮的仪器。19IEEE1588LXI的未来AgilentTechnologies和VXITechnology两公司于2004年9月建立了LXI联盟。在创立一年后的今天就有将近40名成员，并发布了LXI规范的第一个版本。许多协会成员已发布了LXI基仪器，第一台仪器将已经出货。LXI被测试和测量行业迅速接纳和最终用户对它的强烈兴趣说明这是一项人们盼望已久的标准。只有LXI能提供易用性、高性能和适用性的组合。由于这些特点，LXI仪器和模块成为构筑合成仪器的理想积木块:基本测量模块和软件组合构成更高级的合成仪器。例如由下变频器和数字化仪组合构成一台矢量信号分析仪或频谱仪。软件给予一组模块不同的功能性和操作界面。LXI由于LAN通信提供的灵活性而对合成仪器极富吸引力。有了LAN，模块不仅能通过控制器通信，而且彼此间能直接通信。同样，几台仪器也能同时通信。最后，与卡箱式仪器不同，LXI组件易于重新配置，而这正是合成仪器的一项基本要求。IEEE1588是LXI的另一重要组件，它包含在“A类”和“B类”仪器中(见图2中的LXI类)。这一标准使能通过LAN的仪器中时钟的同步。今天的许多仪器都有本地时钟，以及保存事件发生和读取测量结果时的时戳。有了IEEE1588，这些时钟就能与主时钟同步，允许系统不同部分中的事件和时戳相关联(见图3)。与网络时钟协议(NTP)不同，IEEE1588允许低至10ns的同步，但实际应用中要取决于LAN基础设施的距离和复杂度(反应时间)。这项技术能执行被称为定时炸弹触发的新触发方法。此时有一些仪器被预先编程，用以初始化给定时间点的特定任务或动作。实际触发在基于本地(同步)时钟的个别仪器中进行。在异步触发事件发生时也获取时戳，由于有严格的同步，IEEE1588使这类信息的后处理和分析实际可行。LXI触发总线除已描述的触发机制外，A类LXI仪器上还有起重要作用的硬件触发总线连接器。使用触发总线时，仪器能用类似于VXI的高精度和高速度触发。该触发总线是高质量的8线宽双绞线M-LVDS(多点LVDS)链路。每条线可用于触发或分配10MHz时钟信号。与VXI或PXI相比。这一概念提供更高的灵活性。连接仪器的方式包括星形链接、菊花链或混合方式。20软件方面有何创新?有趣的是测试软件也经历了与LXI硬件类似的开发步骤。如果觉得奇怪，可考虑如测试系统硬件一样，软件也由若干模块或积木块(用户界面、序列器、测试例程、仪器驱动程序、数据库等)构成。与硬件相似，对这些模块的链接也有严格的要求!例如，用作软件积木块的WindowsDLL(动态链接库)多年来一直是最流行的格式，兼容性始终是一个固有的问题。像数据类型、错误处理、命名习惯等都取决于建立DLL所使用的程序语言。其结果是比如在C++中建立的库并不总能由BASIC容易调用(反之亦然)。注意这是IT中常遇的一个问题，而不仅仅是在测试和测量应用中。过去只在有限范围内解决了这一问题。例如VXI即插即用仪器驱动程序包括一个适用于C和BASIC的头文件(声明驱动程序DLL中的功能)，从而能从这些流行的本文语言容易地使用驱动程序。对不兼容问题的真正解决办法源自1995年推出的COM和2000年推出的.Net。这两项标准包括独立于特定程序语言和严格定义的接口格式。这样，根据定义在不同语言中或由不同供应商编写的软件模块就能实现兼容。在90年代后期，测量行业利用COM优点建立了IVI仪器驱动程序(IVI-COM)的COM基版本。这些驱动程序在最终用户和制造商两方都得到流行，因为这样一个驱动程序能适应所有现代程序语言(文本语言和图形语言)。此外，与经典DLL相比，基于COM的驱动程序在现代面向对象语言中的使用也更为容易。它们的功能组织在分级的和分界面的层次结构中(合乎逻辑地包含相关功能)。这样的结构将便于使用者了解驱动程序和找到适宜功能。通过引入.Net，Microsoft在软件模块的互操作性上向前迈进了一大步。.Net把COM的价值扩展到分布式的基于网络的应用。在测试工程师看来，它的主要好处是一种仪器驱动程序或工具集能适应所有程序语言。它对于提供通用驱动程序的制造商也极富诱力。.Net语言在测试和测量的日益普及还有另一理由。现在，工具集和库让VisualBasic这类通用IT语言进入了测试和测量环境。例如Agilent的程序师工具集为VisualStudio环境增加了一套工具和功能。功能包括送入、处理和显示波形和频谱这类测量数据。工具包括分析仪器和转换器通信的监视器，这使.Net仍可使用遗存的代码。总结测量行业正在硬件和软件这两方面转向人们熟知和经过考验的IT标准。LXI为测量仪器引入EthernetLAN的当代先进通信接口。基于COM驱动程序和.NET成为新测试应用的选择平台。LXI和.Net帮助我们应对当前测试工程的挑战:以更低的价格得到更高的灵活性，更容易的维护和长期支持。隧道尽头有光明。21