测试工程不是一件简单的事情，今日的测试系统必须要同时满足平价与弹性的需求，而且测试系统的使用期限也必须与所要测试之产品的存在期限相符 － 有时候可能长达十年以上。在这样的要求下，想要决定一种新的测试系统架构着实不是一件容易的事情。

不过，在隧道的尽头或许终究会有一线曙光，因为目前量测业界的发展趋势是逐步告别特殊而专用的解决方案，转而采用开放且众所周知的标准，这些标准在IT产业已经成熟地运行了许多年。

在硬件端，由制造商所组成的一个联盟正在发展一套采用以太网络LAN做为测试仪器通讯接口的标准：LXI（LAN Extensions for Instrumentation）。LXI采用了已经熟知且在其它领域也已广泛使用的一些技术，例如使用网页浏览器进行仪器的设定。

在软件端，则看见了.Net成为首选平台的趋势。有意思的是，这样的趋势也与通讯接口的现代化发展有关，这里指的是诸如量测应用软件、仪器驱动程序或数据库系统等软件组件之间的通讯接口。

无庸置疑地，采用已然成熟的IT标准对接口的长期可用性（availability）以及可获得的支持来说，都是正面而有利的，不论是硬件端或软件端皆然。

LXI

仪器用的LAN延伸规格（简称LXI）是测试仪器的最新标准，但推行另一种新的标准有其意义吗？LXI提出的价值其实非常简单，而且如果回顾标准的发展史：LXI同时兼具了GPIB和VXI的优点，如(图一)，因此这项新标准的形成再必然不过了。

《图一 LXI同时兼具了GPIB和VXI的优点》

1972年推出的GPIB是量测产业用以进行仪器控制的第一套开放式标准，不会因不同厂牌的仪器而异。事实上，GPIB至今仍然相当常见，主要归功于它具有的稳固可靠性与使用的方便性。虽然如此，经过了这么多年，处理器的速度和内存的容量都已不断地提升，使得GPIB在许多的应用中都成了通讯上的瓶颈。举例来说，透过GPIB来传送新型示波器或逻辑分析仪撷取到的大量数据已经不可行了。

GPIB在数据传输速率上的弱点正是1980年代中期发明VXI的缘由，VXI透过计算机总线（这里指的是VME），让系统控制器与仪器直接进行通讯，而消除了GPIB的通讯瓶颈。另外也增加了一种总线接头，做为量测的延伸，例如支持触发总线、10MHz频率线等功能。VXI因性能十分充裕，所以在许多领域中仍然深具价值，但是VXI也摆脱不了所有卡槽箱式系统的典型缺点：与单机式仪器相较之下，其复杂度与价格都偏高。

为何需要LXI？因为LXI具有综合GPIB和VXI两者之优点的潜力，新型的仪器不但稳固可靠、容易使用（类似于GPIB），而且性能上也具备更充裕的空间（过去只有VXI或PXI等卡槽箱式的系统才能具备），简而言之，拥有更多好处却不必付出太大的代价。本文接着将介绍LXI背后的几项主要促成技术。

Gigabit以太网络

LXI标准建议使用Gigabit以太网络。虽然新的仪器显然可以向下兼容，且很多只需要用到10或100Megabit的以太网络，但是Gigabit以太网络目前已经推出了，而且可以提供数据密集的应用及仪器所需的原始效能。

以太网络的另一项优点是成本。LAN的基础设备，如缆线、交换器、路由器等，几乎已经存在每一个角落，从仪器制造商的角度来看，芯片组、模块、通讯协议堆栈软件以及所需的经验和知识都已经完全具备了。

在远程的应用上，也就是传感器或仪器相互间的距离很远时，以太网络也提供了新的使用模式。

LXI仪器内建了网页服务器，可透过网页浏览器进行仪器的设定与维护。这是一项相当强大的功能，对没有面板、显示屏和旋钮的仪器来说，特别重要。

《图二 LXI类别》

IEEE1588

IEEE 1588是LXI的另一项重要技术，包含在类别A和类别B的仪器中，请参考(图二)的LXI类别。这项标准可透过LAN将仪器的时钟相互同步，目前，许多仪器内部都有时钟，当事件发生或执行量测时，可以储存时间戳。透过IEEE 1588，这些时钟可以与一个主时钟进行同步处理，让系统中不同部份取得的事件与时间戳可以相互关联，请参考(图三)。不同于网络时间通讯协议（NTP），IEEE 1588可以将时间同步到10ns的准确度，视LAN基础设备的距离和复杂度（延迟时间）而定。

这项技术可提供新的触发方法，称为定时炸弹触发（time bomb triggering）。在这种方式中，可以预先设定几部仪器在特定的时间点，开始执行特定的任务或动作，实际的触发则是依据各部仪器自身（经过同步）的时钟，在其内部进行。

当异步的触发事件发生时，也会加上时间戳。由于时间同步得很精确，因此采用IEEE 1588标准后，就可以对这些信息进行后处理及分析了。

LXI触发总线

除了以上介绍的触发机制之外，类别C的LXI仪器也具有硬件触发总线的接头。使用触发总线时，可以用很高的准确度和速度来触发仪器，类似于VXI。

触发总线是一种高质量、8线宽的屏蔽式（shielded）双绞线M-LVDS（多点式LVDS）链接，每一条线都可以用来进行触发，或是传送10MHz的频率信号。

相较于VXI或PXI，这种概念提供了极大的弹性，可以星状、串接（daisy chain）或混合的方式来安排配置仪器。

《图三 系统时钟透过IEEE 1588与主时钟进行同步处理》

LXI的未来发展

安捷伦科技与VXI Technology于2004年9月成立LXI联盟，目前已经有将近40个会员，且成立不过一年的时间，就发表了第一版的LXI规格。许多位联盟的会员都已经宣布要推出支持LXI标准的仪器，而且第一批的LXI仪器很快就要问世了。

LXI迅速席卷了整个量测产业，终端用户也展现出高度的兴趣。 LXI可以结合容易使用、高性能以及价位平实等优点，而LXI仪器及模块具备这些优点，非常适合做为合成式仪器的建构区块，也就是结合基础的量测模块及软件，即可构成更高阶的合成式仪器。举例来说，一个降频器加上一个数字转换器可以组成一部向量信号分析仪，而软件则负责提供特定应用所需的外观及功能。

LAN通讯提供的弹性也是LXI对合成式仪器来说极具吸引力的原因，因为模块之间可以透过LAN直接进行通讯，不一定要透过控制器来进行，同样地，好几部仪器间也可以同时进行通讯。最后，LXI模块与卡槽箱式仪器不同的地方在于，LXI模块很容易重新配置设定，这也是合成式仪器相当重要的精髓。

软件端有何新发展？

有意思的是，测试软件的部份也经历了与LXI硬件端类似的发展步骤。如果这种说法听起来有点奇怪，可以试想：软件就像测试系统的硬件一样，是由不同的模块或建构区块（用户操作接口、序列编排器、测试例程、仪器驱动程序、数据库等）所组成的，如同硬件一样，有时候要将这些模块相互连接起来也是很困难的事情。

举例来说，Windows DLL（动态链接库）多年来一直是最常用的软件建构区块格式，但也一直存在兼容性的问题。诸如数据型态、错误处置与命名法则等都是问题点所在，会因用以产生DLL的程序语言而异，如此一来，例如使用C++产生的链接库就不一定可以轻易地在BASIC中呼叫（反之亦然）。值得注意的是，这种问题在IT界也很常见，不只有在量测应用中才会发生。

过去，这种问题只解决了一小部份，例如：VXIplug&play的仪器驱动程序中就包含了表头（header）档（宣告驱动程序DLL中的函式），可于C和BASIC语言中使用，便于在这些常用的文字式程序语言中呼叫。

这种不兼容的问题一直到1995年提出COM以及2000年推出.Net之后，才获得真正的解决。这两项标准都包含定义完善的接口格式，可独立于任何特定的程序语言之外，如此一来，以不同程序语言撰写的软件模块或是不同供货商所提供的软件模块，在本质上就可以达到兼容的要求了。

1990年代末期，量测产业也决定采用COM标准，而发展出COM-based版本的IVI仪器驱动程序（IVI-COM）。这些驱动程序愈来愈受到终端用户以及生产制造商的青睐，因为只要使用单一驱动程序，就可以适用于所有现代的程序设计语言（文字式与图形式）。

此外，相较于旧式的DLL，COM-based的驱动程序在现代面向对象的语言中，也容易使用得多。COM-based驱动程序的函式是以阶层式的类别与接口结构（包含逻辑上相关的函式）来提供的，这样的结构比较容易了解驱动程序和找到合用的函式。

微软因为.Net的推出，将软件模块的兼容互运性往前推进了一大步，.Net将COM的价值延伸到分布式与网页式的应用中。从测试工程师的角度来看，.Net的主要优点仍然是单一仪器驱动程序或工具组程序可以适用于所有的程序设计语言，对仪器制造商来说也更具吸引力，因为只要提供这样一套标准的驱动程序就可以了。

.Net语言在量测产业愈来愈受欢迎还有另外一个原因，那就是透过.Net提供的工具组和链接库，即可将诸如Visual BASIC等通用型的IT程序设计语言转变成量测环境中也可以使用的语言。例如在程序设计工具组（Programmer’s Toolkit）加入一组完备的工具和函式到Visual Studio的开发环境中，所提供的函式可包括量测数据（如波形或频谱）的撷取、处理和显示。这套工具还能包含一个监视器，可用以分析与仪器的通讯动作，以及可以将旧式的程序代码转换为可以在.Net中使用的转换器。

P-Si的直线偏亮度异方特性

这套工具还能包含一个监视器，可用以分析与仪器的通讯动作，以及可以将旧式的程序代码转换为可以在.Net中使用的转换器。

（作者为Agilent安捷伦科技测试自动化和测试系统组件顾问）

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