基于NI TestStand和LabVIEW開發(fā)模塊化的軟件架構(gòu) - 全文

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行業(yè)趨勢(shì)：當(dāng)今市場(chǎng)上的挑戰(zhàn)
當(dāng)今企業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)之一是測(cè)試成本越來越高。由于設(shè)備的復(fù)雜性不斷增加，所以測(cè)試這些設(shè)備的成本也在不斷提高。因?yàn)闇y(cè)試對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要,而更加復(fù)雜的電子設(shè)備需要更新式、更先進(jìn)的測(cè)試儀器，所以產(chǎn)品的測(cè)試成本過高，無法與其較低的制造成本保持一致。

當(dāng)今，測(cè)試工程師身處在這樣一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境之中：

產(chǎn)品設(shè)計(jì)比前幾代更加復(fù)雜
為保持競(jìng)爭(zhēng)力并滿足市場(chǎng)需求，開發(fā)周期不斷縮短
預(yù)算不斷縮減，但產(chǎn)品測(cè)試卻越來越昂貴
模塊化測(cè)試框架：軟件定義的測(cè)試方法
為了滿足縮短開發(fā)周期、實(shí)現(xiàn)較大范圍的產(chǎn)品組合、減少預(yù)算以及完成更復(fù)雜產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，測(cè)試工程師們不得不放棄專一的、針對(duì)特定應(yīng)用的交鑰匙測(cè)試系統(tǒng)。這些系統(tǒng)缺少靈活性，難以適應(yīng)和添加新功能來更新測(cè)試更新、更復(fù)雜的產(chǎn)品，因此，傳統(tǒng)解決方案，例如靜態(tài)機(jī)架式儀器或?qū)Ｓ玫摹癰ig iron”ATE系統(tǒng)都無法有效地滿足當(dāng)今的市場(chǎng)需求。

為滿足這些需求，測(cè)試經(jīng)理和工程師們轉(zhuǎn)向了基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的模塊化、軟件定義的測(cè)試架構(gòu)，它可以提供：

增加測(cè)試系統(tǒng)的靈活性，能夠添加新的功能并適應(yīng)它們所需要的新技術(shù)
可擴(kuò)展性，根據(jù)需要增加新的功能（和儀器）
通過減少前期投資成本及維護(hù)成本來降低測(cè)試系統(tǒng)成本，同時(shí)增加設(shè)備和代碼的重用率
通過硬件抽象層降低硬件折舊的風(fēng)險(xiǎn)
設(shè)計(jì)高效的模塊化測(cè)試系統(tǒng)需要的架構(gòu)是能夠分離出測(cè)試系統(tǒng)（圖1）的不同組成部分--主要是將測(cè)試代碼和儀器之間以及測(cè)試代碼和總體測(cè)試管理架構(gòu)之間解耦。這種將測(cè)試系統(tǒng)模塊化地解耦為不同的組成部分，以及通過軟件定義儀器功能的能力是更快更經(jīng)濟(jì)地開發(fā)靈活測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。

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圖1. 測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)

測(cè)試管理軟件：NI TestStand
一個(gè)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)需要執(zhí)行諸多任務(wù)和測(cè)量操作步驟，其中有些操作是針對(duì)特定的被測(cè)設(shè)備（Device under test, DUT），而其它的則是適用于各種被測(cè)設(shè)備。傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)通常將兩種操作類型整合到同一個(gè)單一的軟件層。在這種范式下，當(dāng)項(xiàng)目的要求發(fā)生變化時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)的每個(gè)部分都需要更改，并且代碼的重用變得非常繁瑣。

一個(gè)模塊化的測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)需要明確劃分系統(tǒng)級(jí)任務(wù)與DUT級(jí)任務(wù)。系統(tǒng)級(jí)任務(wù)對(duì)于每一個(gè)設(shè)備（測(cè)試管理軟件）通常是相同的，而DUT級(jí)任務(wù)對(duì)于每個(gè)測(cè)試設(shè)備（測(cè)試代碼）是不同的。如圖表1所示即為DUT級(jí)和系統(tǒng)級(jí)任務(wù)間的區(qū)別。這種劃分使得測(cè)試工程師們能夠快速地重用、維護(hù)和修改測(cè)試管理軟件的組件，而不會(huì)影響實(shí)際的測(cè)試代碼，反之亦然。

表1. 測(cè)試管理軟件任務(wù)與測(cè)試開發(fā)軟件任務(wù)

NI TestStand是NI推出的一款功能強(qiáng)大、可立即執(zhí)行的測(cè)試管理軟件，用于開發(fā)、部署及執(zhí)行測(cè)試系統(tǒng)軟件（如圖2所示）。其核心在于NI TestStand是一個(gè)測(cè)試執(zhí)行程序，允許測(cè)試人員按照序列調(diào)用測(cè)試代碼，而且該代碼可以由任何編程語言編寫。此外，NI TestStand 還提供了現(xiàn)成可用的常見測(cè)試管理軟件功能，如下所列：

將結(jié)果記錄到任何OLEDB或ODBC數(shù)據(jù)庫
報(bào)告可以生成多種格式，包括HTML、文本、XML和ATML
管理不同訪問級(jí)別的用戶
測(cè)試限制管理
簡(jiǎn)單和高級(jí)的操作界面
并行測(cè)試功能，允許在一個(gè)單一的DUT上同時(shí)測(cè)試多種產(chǎn)品或運(yùn)行多個(gè)測(cè)試
此外，NI TestStand本身具有非常模塊化的軟件架構(gòu)，它允許工程師們使用這些組件，或完全自定義它們。想要了解NI TestStand架構(gòu)的更多信息，請(qǐng)參閱NI TestStand測(cè)試管理軟件架構(gòu)指南。

圖2. NI 測(cè)試管理軟件

有些公司已經(jīng)編寫了自己的測(cè)試執(zhí)行程序，并花費(fèi)了相當(dāng)大的工程資源來重新開發(fā)測(cè)試管理軟件。這種戰(zhàn)略往往導(dǎo)致生產(chǎn)力下降、長(zhǎng)時(shí)間軟件維護(hù)帶來的資源緊缺。相反，如果使用市場(chǎng)上現(xiàn)成可用的測(cè)試管理軟件，如NI TestStand，將讓您減少設(shè)備常見功能的開發(fā)，使您專注于每個(gè)設(shè)備不同操作的測(cè)試代碼，從而最大限度地提高生產(chǎn)效率。

測(cè)試開發(fā)語言: LabVIEW
NI Teststand可以調(diào)用幾乎所有語言所編寫的程序，包括：LabVIEW、NI LabWindowsTM/CVI、C/C++、 .NET 甚至腳本語言。然而，大部分的通用編程語言并非針對(duì)測(cè)試測(cè)量應(yīng)用而優(yōu)化，因此很難寫出具有與儀器通信、分析數(shù)據(jù)以及按照有意義的方式展示數(shù)據(jù)等功能的程序代碼。

LabVIEW是一種直觀的圖形化編程語言，幫助程序員或者非程序員開很快地開發(fā)強(qiáng)大的測(cè)試應(yīng)用軟件。圖3所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的LabVIEW VI（虛擬儀器或程序）的范例，它可以用來從一個(gè)儀器采集信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后將結(jié)果生成報(bào)表給用戶。

圖3. LabVIEW圖形化編程語言，專為測(cè)試測(cè)量應(yīng)用而優(yōu)化

除了通過減少測(cè)試應(yīng)用開發(fā)時(shí)間以外，LabVIEW還能夠通過以下措施提高測(cè)試開發(fā)人員的效率：

通過免費(fèi)的儀器驅(qū)動(dòng)程序與儀器通信，從而可以控制任意儀器
通過數(shù)千個(gè)內(nèi)置的函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并展示數(shù)據(jù)
專門針對(duì)測(cè)試測(cè)量應(yīng)用而開發(fā)的用戶界面控件，如：圖表、LED、按鈕以及儀表盤
可以自動(dòng)利用多核處理的優(yōu)勢(shì)，提供更高的性能
欲了解更多信息，請(qǐng)閱讀自動(dòng)化測(cè)試與驗(yàn)證系統(tǒng)時(shí)選用NI LabVIEW的10大理由一文。

National Instruments 還提供基于文本編程語言開發(fā)測(cè)試代碼的工具。LabWindows/CVI是一個(gè)ANSI C開發(fā)環(huán)境，而NI Measurement Studio則Visual Studio的一個(gè)插件，為使用ANSI C, .NET 和 Visual C++編程語言提供測(cè)試測(cè)量界面控件和分析函數(shù)。

選擇一種針對(duì)測(cè)試測(cè)量而進(jìn)行了專門優(yōu)化的編程語言，可以減少你開發(fā)測(cè)試代碼的時(shí)間，讓你更加專注于自己的特定應(yīng)用。 欲了解更多信息，請(qǐng)閱讀選擇正確的軟件應(yīng)用開發(fā)環(huán)境白皮書。

總結(jié)
隨著設(shè)備復(fù)雜性的增加、開發(fā)周期的縮短、預(yù)算減少等諸多挑戰(zhàn)的出現(xiàn)，讓工程人員有機(jī)會(huì)重新審視他們現(xiàn)有的自動(dòng)測(cè)試策略，并尋找新的途徑，在提高效率的同時(shí)減少成本。在設(shè)計(jì)下一個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，使用新的策略，從而提高系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)更高的性能、更低系統(tǒng)成本、更長(zhǎng)的生命周期。

模塊化的軟件定義自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)客服了以往的基于獨(dú)立儀器或者昂貴的專有ATE系統(tǒng)的方案中的缺點(diǎn)。通過對(duì)測(cè)試系統(tǒng)中不同部分解耦，并通過軟件定義儀器功能，工程師能夠使用這種模塊化的儀器提供具有更高的靈活性、擴(kuò)展性，并且成本更低的解決方案，以應(yīng)對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)中的挑戰(zhàn)。使用NI TestS測(cè)試管理軟件和LabVIEW圖形化編程語言構(gòu)建的模塊化測(cè)試軟件架構(gòu)被證證明能夠優(yōu)化測(cè)試系統(tǒng)并降低成本，其應(yīng)用領(lǐng)域中既有最新的智能手機(jī)、3D電視，也有極其關(guān)鍵的下一代的國(guó)防系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備。