目前科技产业对测试的需求越来越大。随着创新的脚步加快，将新产品推进市场的压力也与日俱增。消费者的期待不断地提高；举例来说，在电子产品市场中，必须以低成本将多种独立的功能整合在一个小巧的电子产品中。在过去三年里，经济走下坡并未减少对创新的需求，只对更少的资源加添更多的限制。现在满足这些需求已经成为企业成功的因素之一；任何人若能最迅速、最完整，而且最可靠地满足这些需求，就可以在竞争中获得绝对的优势。

这样的环境推动了对验证及制造测试的新需求。能够赶上创新脚步的测试平台已经不是选择性的配备；而是必要配备。这个平台必须包括具有足够弹性的快速测试开发工具，在整个产品开发流程中都能使用。为了让产品迅速量产，并以有效率的方式进行制造，需要高处理量的测试。要测试消费者所要求的复合功能产品，需要精确、同步的量测功能。而且当你加入新功能更新自己的产品时，你的测试系统必须迅速进行调整，以处理新的量测需求。

虚拟仪控是这些创新挑战的解决方案。虚拟仪控结合了快速开发软体及具弹性的模组化硬体，可以建立由使用者定义的测试系统。虚拟仪控可提供您以下功能：

快速的测试开发软体

由于自动化已经渐渐成为迅速测试复杂产品的要求之一，因此软体在所有的测试系统中都成为一项基本要素：──从设计验证，到高度自动化的制造测试皆然。为了迅速推出能够配合测试新功能的测试系统，需要一组整合的测试开发工具。如图一所示，这些工具包括测试管理、测试开发，以及I/O驱动程式。

《图一 新一代测试软件技术完整架构》

测试管理软体提供高度自动化测试系统架构，包括排序、分支／回路、产生报告，以及资料库整合。测试管理工具也必须密切整合应用测试程式，以建立完善的测试开发环境。 National Instruments TestStand是业界顶尖的测试管理环境，它能够连结所有常见的测试开发环境，而且可以自由地将资料在这些环境中传送，以建立完全整合的系统。 TestStand的技术如图二所示。由于测试管理环境的许多需求会因应用环境不同而改变，因此它是一个有弹性的架构──举例来说，操作界面、报表格式以及执行模型都可以自行设定，以配合个别应用的需要。

《图二 TestStand测试管理技术》

就许多自动化测试应用而言，因为有大量的感测器及量测通道，因此需要一个矩阵切换器，将I/O连接至接受测试的设备（(device under test； , DUT）)。随着设备的复杂性增加，这些系统的通道数亦随之增加。为了有效管理大量的路由切换，以及迅速改变以配合新的产品设计，切换器的管理软体便显得非常重要。

「NI Switch Executive」是业界惟一的商用交换切换器的管理环境，提供一个环境作为设定及记录自动化测试系统中的路由切换。 Switch Executive与NI TestStand的连结能力极佳，因此路由切换可以连接于某个特别的测试步骤，让使用者可以在测试系统中实现所谓的「连结、测试和断线」模组化测试架构。

测试开发环境是满足快速测试运用需求中最重要的元件。这个环境必须提供迅速开发测试所需之「程式码」或程序的工具。在过去几年间，有一项协助更快速开发的重要软体技术出现，就是图​​形化程式设计。图形化程式设计使用「图示」或符号函数，以图形的方式呈现即将执行的动作。这些符号透过「接线」来连接，接线负责传送资料及判断执行次序。

由于测试程序可以用观察的方式来观看，而不需要阅读程式码，因此能够加快测试整体的开发及强化速度。 NI LabVIEW是业界最常用、功能最完整的图性化开发环境，其中LabVIEW的阶层式资料流语言更是让不同测试软体可以重复使用同样的原始码，达到减少开发时间的效果。

I/O驱动程式软体虽然经常被忽略，它却是迅速测试开发策略中最重要的元件之一。这个软体提供测试开发软体和负责量测及控制硬体之间的连接功能。它包括仪器驱动程式、组态设定工具，以及可迅速开发程式的「I/O小帮手」。

仪器驱动程式提供一组人类能够阅读的高阶函数，用来与仪器沟通。每一个仪器驱动程式都是针对某个机型的仪器特别设计，做为其独特功能的界面。仪器驱动程式最重要的是与测试开发环境的整合，如此一来，仪器的指令即为测试开发中完整程序的一部份。做为一名测试开发人员，你需要针对你所使用的开发环境进行最佳化的仪器驱动程式界面。举例来说，NI的网站: ni.com的Instrument Driver Network中即提供四千多种不同仪器的驱动程式，可以和LabVIEW, C, C++以及Visual Basic沟通。

组态设定工具（例如NI Measurement 及 Automation Explorer）中包括用于设定及测试I/O的工具，并能储存比例（(Scaling）)、校正和设定通道别名资料。这些工具对于迅速进行第一次量测，以及对测试系统进行故障排除和维护而言，都是十分重要的。

「I/O小帮手」是一种互动式工具，可以非常迅速地建立量测或模拟应用程式。这方面的例子包括LabVIEW 7 Express中的「I/O小帮手」及「DAQ小帮手」。 DAQ小帮手（图三）为使用者提供一个面板，用以设定常见的资料撷取参数，而不需要撰写程式。将容易使用的「小帮手」及强大的程式设计环境结合起来，是提供快速开发能力及满足应用需求时不可或缺的组合。

《图三 DAQ小帮手提供一个交互式工具，可以在LabVIEW中迅速设定数据撷取作业》

模组化I/O

测试的第二项重要技术是模组化I/O，其中包括模组化仪器及资料撷取等技术。这种量测硬体是一块电路板，可以插到PC或PXI底架上。模组化I/O仰赖商用晶片技术，才能够以低价位建立高效能的虚拟仪控系统。被广泛采用的商用技术（例如ADC、DAC、FGPA以及DSP）大量出现，所以模组化I/O的功能及效能亦迅速成长。 (图四)显示以频率（它们可以把讯号数位化的速度）和位元（数位化的准确度）为轴所显示的模组化数位器的目前效能。在许多情况下，虚拟仪器的准确度已经超过传统仪器的准确度。

《图四 虚拟仪控的量测能力已超越传统仪器》

由于模组化I/O使用汇流排及处理器技术，因此可以进行高速量测，以及将大量资料传送给PC记忆体。举例来说，PCI汇流排的资料流通率可以达到132 MB/s ------，比用于连接大部份传统仪器的GPIB汇流排快了一百倍以上。在虚拟仪控系统中，使用速度达GHz的PC处理器，透过软体分析资料及进行量测，其结果较完全采用传统仪器（其中包括内建的厂商自订韧体及应用专用的处理器）的测试系统快了十倍至一百倍。

在许多系统中，多测试项目是一个量测瓶颈，因此必须使用多部仪器，才能满足资料流动量的需求；日渐紧缩的预算使得这种昂贵又复杂的解决方法受到限制。但是，使用PXI模组I/O的系统可以用100 MB/s以上的速度不断地将数位器资料送给PC，或是每秒取得高达3000 5 1/2 位数的DMM量测。今天对于大量测试的需求更使得这种高资料流通率及节省成本成为保持竞争力的必要条件。

使用PC为基础的测试平台

时至今日，所有的现代测试系统中都包含一台PC。但是渐渐地，PC不只是测试系统的一部份，而是基本的整合平台－－也就是测试系统的中心。速度以GHz计的处理器、高速汇流排、众多可用的软体、不断提升的效能、以及极低的价格，使得PC成为理想的测试平台。就以过去二十年间PC的效能演进历史（图五）为例：在测试系统的其它元件中，在效能上惟一经历过这种大幅度成长的，或许就是DUT本身。

《图五 PC平台的效能在过去二十年间提高了10000倍以上》

虚拟仪控采用PC及其相关技术，提供测试应用系统更佳的效能。在虚拟仪控的系统中，当你升级PC时，整个测试系统都可以获益于更快速的处理器、记忆体及周边。

PXI（ (CompactPCI eXtensions for Instrumentation))是模组化I/O的一项标准，它是以PC技术为基础。 PXI为以PC为基础的技术加入整合时脉控制及同步化、工业级的坚固结构，以及更多的通道数。 PXI是一项多厂商的标准，获得65六十五家以上的厂商支援。

PXI提供的时脉控制及同步化技术是测试的另外一项必要技术。利用这些功能，多部模组化I/O设备可以正确地同步化，以获得大幅改善的准确度和资料流量。一部PXI骨干包括共享的触发器、一个共享的低偏斜（(low-skew))时钟，以及一组低偏斜星状触发器（(star-trigger))线路，如(图六)所示。

《图六 PX平台包括供计时及同步化使用的专用资源。》

时脉控制和同步化功能是如何增进测试系统产出效能的呢？我们以使用DMM和切换器来扫描一组直流量测为例来说明。扫描切换器和DMM的特色之一就是能在测试多个测试点的同时还能进行连结沟通，比方说，DMM会从切换器接收一个​​数位脉冲（「扫描器已前进」）、执行量测，然后再产生一个数位脉冲（「量测完成」）。当切换器收到「量测完成」讯号，它就会依扫描清单前进到下一个待测元件。

待切换器模组的继电器就定位，切换器就会再次送出「扫描器已前进」的脉冲，触发DMM进行下一个测试，这样子周而复始。整个程序会不断的重复，直到完成扫描清单上所有的项次，此时连结沟通的讯号会直接送过PXI触发汇流排。利用这样的方式，以PXI技术为基础的交换器／DMM系统可比用软体控制的方式节省下一半以上的测试时间。

虚拟仪控正当红

已经有数千家公司成功地将虚拟仪控纳入其设计实验室及制造厂中，证明以上所讨论的增加效能、弹性以及生产力。以下的每一个例子都说明这些技术对于那些已经明白如何令测试成为策略优势的公司而言有多么重要。

Lexmark提高墨水匣测试的准确度

Lexmark是全球知名的列印产品开发及制造厂商，出产包括喷墨印表机、雷射印表机、还有相关的产品。为了满足他们对于高流通量及低量测试的需求，Lexmark采用PC为架构的测试解决方案，并选择使用NI的LabVIEW及模组化仪器。

Lexmark得以随着需求的变动而扩大其测试方案。 1997年时，系统使用一部8位元、20 MS/s数位示波器（NI PCI-5102）及LabVIEW 4.1。但是当喷墨印表机列喷头的技术改变时，Lexmark对于速度和解析度的要求亦随之提高。今天的制造系统使用LabVIEW 7 Express以及一部PXI系统，内含最新的14位元、100 MS/s数位示波器（(NI PXI-5122))及100 MHz数位波形产生器／分析器(NI PXI- 6552)。在提高测试系统效能的同时，Lexmark已经使用最新的量测技术来降低设备的成本。最重要的是，透过使用软体的虚拟仪控架构，他们可以随着需求的变动而升级系统，软体只需要极少的更改。

美国空军使用虚拟仪控提高战备力

在2002年时，ManTech Test Systems获得一笔数百万美元的合约，进行LANTIRN系统的测试设备的开发、生产及支援。 LANTIRN（夜间红外线瞄准及低空导航）是美国空军先进战斗机使用的系统，包括F-15E鹰式战斗机以及F-16C/D战隼战斗机。 LANTIRN显著地提升这些飞机的战斗效能，让它们能够在低空、在夜间，以及在恶劣天候下使用多种精确导引及无导引武器攻击地面目标。

最初的LANTIRN测试系统可回溯至1980年代晚期，使用MicroVAX电脑配合独立仪器使用。该系统不仅庞大，需要七个完整的机架空间，而且由于测试系统元件渐渐被淘汰，美国空军也面临许多稳定性及维护的问题。

ManTech使用PXI及NI模组仪器，以现有的商用技术使测试系统的体积缩小一半以上，同时也符合军方对于作战及非作战环境下的要求。

降低3G手机的制造测试成本

Xin Wei Co. LTD是一家中国的电信公司，率先合作开发SCDMA标准。 SCDMA协定是TD-SCDMA（中国开发的3G协定）的基础之一。 Xin Wei的SCDMA使用1.8 GHz频宽操作，并为小城市提供低价位的无线存取及讯息服务。

和Xin Wei Co. Ltd合作，VI Services（NI Alliance Partner之一）成功地使用PXI-5660 RF讯号分析器、LabVIEW，以及VI Services的Wireless Test Toolset开发出一个SCDMA行动电话线上测试站。在每一道行动电话生产线上，Xin Wei将采用独立之通讯测试组的测试系统更换为以虚拟仪控为基础的新款测试站。同时，每一道生产线的测试工作量几乎加倍，因此选择虚拟仪控后，整体效能几乎提高四倍。

由于系统使用软体来进行讯号分析，因此当新的行动通讯标准出现时，即可加以更新，而不需要购买额外的测试设备。

---本文由NI美商国家仪器提供---