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测试对任何电子产品都是很重要的一个方面，测试贯穿产品设计的整个过程，从初始阶段的元件建模到第一个样品测试，直到生产线上的功能测试等等。本文讨论测试系统的发展趋势，介绍如何从昂贵的大型专用设备向小巧灵活的通用桌面系统转移。 对于大批量生产和非常复杂的电路，传统上采用基于专用技术的高级自动测试设备(ATE)，但是这种专用ATE解决方案有很多缺点，如生产测试应用的复杂ATE系统价格一般在几十万美元左右，要花数月时间进行研制，并且不能根据将来产品的需要而进行修改。尽管存在这些缺陷，对产量和错误检测范围的要求还是使不少人选择这种专用解决方案。 然而随着技术的不断发展，目前通用测试设备的性能已赶上并超过了专用ATE。正如计算机曾经大到整个房间，现在不仅尺寸缩小而且性能也稳定提高一样，复杂的ATE现在也推出了在桌面上应用的型号，其成本、灵活性和性能可满足大多数电子测试应用的需要。 过去用高端自动化测试系统时没有什么选择余地，一般测试系统主要都建立在专用硬件和软件上，这些系统不仅庞大昂贵，而且使用户高度依赖于供应商。 ATE市场的现状很像100年前的汽车市场。1907年，亨利·福特大胆地提出了他对汽车工业的设想，那时的福特在30多家汽车制造厂中还只是个相对比较小的公司。福特认为：“汽车价格应非常低，使挣钱不多的人都能买得起...马会从公路上消失，而汽车则大行其道。”福特的确实现了他的目标，他是通过改变汽车的生产方式达到的。福特利用规模生产的革命性技术改变了汽车工业的成本结构，大大拓宽了汽车市场，他把这称作是“汽车大众化”。 专用ATE类似1907年前的汽车。当然很多场合还是需要高档的定制ATE，就如同当时赛车和时尚运动汽车仍旧采用手工制作一样，但是世界上绝大多数应用需要的是更加灵活成本更低的测试方法，且充分利用当前成熟的商用化技术，这类技术本质上就是要使ATE大众化，使得广大科学家和工程师都能用上自动化测试。 大众化ATE的研制首先始于通用接口总线(GPIB)与仪器连接的标准化。1975年，IEEE标准488-1975确定了GPIB，现在它仍作为PC和独立仪器之间的标准接口。在应用GPIB之前，使用自动化测试仪器被认为是一项令人生畏的工作，因为给每个需要实现自动化的仪器都需开发昂贵的定制硬件和底层软件，光是这项任务就会轻易用掉几个月时间。 到了二十世纪80年代，PC软件革命开始。从苹果公司的MacOS起，用户可以利用复杂的图形用户接口与计算机交流，而不只是低级的文本和汇编语言。工程师和科学家很快从针对特殊应用的生产软件中获益，引入的图形测试开发工具使自动仪器应用软件开发上升到一个新水平。 有了图形开发及其它效率增强工具后，开发自动化测试系统不再需要经验丰富的计算机专家，只需待测电路或技术方面的专家利用其专业知识即可。 随着图形开发工具的发展，它现在包含比传统仪器更多的控制功能，可广泛用于数据采集、图象处理、动态控制和工厂自动化等应用的建立。利用强大的图形开发能力，ATE系统已扩展到以前认为的外围功能中，如视觉检查、动态控制和企业集成。 1987年，VXI的引入为仪表确定了一个模块平台。VXI旨在提供一种格式，使工程师可以从不同的供应商那里选择所需要的测量模块，构建一个高度定制的可升级测试系统。但是VXI保持的软件结构很像GPIB，每个供应商为各模块确定功能和通信规范。所以尽管VXI给出的是一种模块式硬件架构，但每个模块的软件属于模块内部，和其它模块没有关系，也没有编程上的通用性。这使得创建VXI系统成为一个艰巨的任务，结果VXI作为一种模块化硬件平台从未取得广泛的工业认可，仅仅限于一些高端应用中，主要为价格昂贵的大型ATE供应商所使用。 1997年推出了PXI，它将最新的商用硬件和软件技术与ATE的概念技术结合在一起，如高性能测量用的复杂时序和触发。通过商用PC和数字转换器技术，PXI具有专用ATE的高性能，但是价格却很低。 正如其它电子产品能够在越来越小体积里使性能提高几个数量级一样，PXI也能在很小的空间提供超过VXI和GPIB的性能，如有种PXI测量仪大小只有100×160mm。PXI真正能使尖端的ATE走向桌面。 此外PXI还提供了多种测量和控制功能，包括视频、动画和实时控制，把重要的功能集成到与传统电气测量一样的平台上。PXI的小尺寸、低成本和灵活性使其可运用于各种应用，包括研究、台式ATE、现场测量及高端制造测试。 为保证PXI提供一个集成严密的测量与控制平台，必须让软件结构给不同类型的硬件确定一个公共接口，而不是用供应商自己定义的“管道”与PXI系统各模块进行通信。这种软件层位于测试开发环境和硬件之间，称作测量与控制服务，它包括驱动器引擎、灵活的高级应用编程接口(API)和一个配置管理器。虽然软件经常埋藏在系统里，但它为集成硬件电路提供连接，最后也常成为系统最重要的单元之一。 大多数专用ATE系统的另一特点是测试管理软件，通常称为Test Executive，该软件功能包括： ·组织测试程序； ·测试过程的排序、分支和循环； ·收集和组织测试结果； ·为不同测试提供一致的用户接口。 因为这种软件一般是为一种测试仪创建的，缺乏灵活性和升级性，且并没有被广泛应用，所以它不为大多数用户、集成商和第三方所采纳。 现在已有一些供应商能提供Test Executive，它们一般能够连接到多个不同的测试开发工具并具有一系列报告和数据库能力。这些程序将创建、维护和记录测试程序的单调重复工作拿走，最终使我们在创建测试系统时效率更高。 如果能推出具有专用ATE常见软件主要特性的测试管理环境，则可将重要的ATE技术带给广大用户，这样所有人都能对测试程序传来的信息进行组织、执行和记录，完成自动测试任务。 和测试管理软件一样，开关管理系统也一直在ATE系统上使用。它用于对信道进行命名和组织，有助于开关布线和通过开关矩阵管理布线。在有效使用中大型开关矩阵并管理开关布线时这种功能很重要，特别是在多个待测产品中。但是与专用测试管理软件一样，专用开关管理系统通常只能在一个供应商的测试系统上工作，缺乏灵活性和可升级性。 现在，市场上可购到的直观型开关管理和布线软件已缓解了这个问题。开关管理和布线软件直接从开发环境或测试管理系统中提供，这样系统中的开关对测试开发人员几乎是透明的。例如National Instrument的Switch Executive，它是一种综合型开关管理工具，与多个平台开关模块一起工作，包括PXI、VXI和GPIB。 充分利用商用技术造就的自动化测试系统，能够满足更多科学家和工程师对自动化测试的需求，从ATE系统大众化中受益最大的两类工程师是生产测试工程师和设计工程师。 多年来，生产测试系统一直是专用ATE系统的主要用户，随着电路复杂度的增加，测试这些电路的系统成本迅速上升，使测试成本在许多产品生产成本中占到较大比重。由于这种发展趋势，人们越来越关注降低生产应用的测试成本。现在的商用技术通过提高测试系统性能和开发效率，同时大幅度降低整个投资成本，为最终用户和测试系统集成商提供极低的测试成本。 对电子设计来说，台式ATE为测试产品从开始设计到最后的验证提供了一种灵活的低成本平台。过去20年里PC作为一种重要技术使设计过程发生了革命性的变化，电子设计师也非常熟悉了这种新型电子设计工具，台式ATE可以为设计工程师在效率上带来一种类似的革命性效果。充分利用成熟的商用技术和高效率测试软件工具，测试工程师将可以花费较少的时间测试产品而用更多的时间进行设计。 作者： Eric Starkloff PXI与仪器控制平台经理 National Instruments