NI LabVIEW und PXI verringern Testdauer für Controller der Xbox 360 um 50 Prozent

D.J. Mathias, Microsoft

"Mit den neuesten modularen Messgeräten von NI, darunter der Digitalisierer NI PXI-5124 mit 12 bit Auflösung und 200 MS/s, war es möglich, die erhöhten Anforderungen an die Funktionsprüfung der Controller zu erfüllen."

- D.J. Mathias, Microsoft

Die Aufgabe:

Erstellung eines umfangreichen und dennoch kostengünstigen Produktprüfsystems für Wired- und Wireless-Controller für die Xbox 360

Die Lösung:

Überprüfung der funktionellen Leistung der kabelgebundenen und kabellosen Controller der Xbox 360 mithilfe eines flexiblen automatisierten Prüfsystems auf Basis von Microsoft Windows XP, Microsoft SQL Server, LabVIEW von National Instruments und PXI-basierten modularen Messgeräten.

 

Entwicklung leistungsstarker Controller für ein ganz neues Spielerlebnis

Im Jahr 2001 setzte Microsoft ein Funktionsprüfsystem für die Endprüfung der ursprünglichen Xbox-Controller ein, das auf PXI-gestützten modularen Messgeräten und NI LabVIEW basierte. Das System prüfte die Gerätekommunikation und überwachte Datenpakete auf Bitebene um zu gewährleisten, dass alle funktionalen Nachrichten des Controllers den Spezifikationen entsprechen. Das System überwachte auch Signale auf Chipebene, um Parameter von elektrischen Signalen, wie etwa Anstiegs-/Abfallzeiten, minimale/maximale Spannungswerte sowie die Stromaufnahme, zu analysieren.

 

Im Mai 2005 kündigte Microsoft seine neueste Innovation im Bereich der Unterhaltungselektronik an, die Xbox 360, zu der auch neue kabelgebundene und kabellose Controller gehören. Die kabelgebundenen Controller für die Xbox 360 nutzen eine vielseitige, kostengünstige USB-Schnittstelle für die Kommunikation mit der Hauptkonsole. Dank der USB-Schnittstelle können zusätzliche Peripheriegeräte wie etwa Dance-Pads und Lenkräder problemlos an das System angeschlossen werden. Das Funktionsprüfsystem für die Controller der Xbox 360 sollte ähnliche Tests durchführen wie schon das Prüfsystem für die bisherigen Controller. Jedoch erforderte es leistungsfähigere Signalerfassung, um die Signalintegrität der neuen Controller und damit ein qualitativ hochwertiges Spielerlebnis zu gewährleisten. Mit den neuesten modularen Messgeräten von NI, darunter der Digitalisierer NI PXI-5124 mit 12 bit Auflösung und 200 MS/s, war es möglich, die erhöhten Anforderungen an die Funktionsprüfung der Controller zu erfüllen. Mit der grafischen Entwicklungsumgebung LabVIEW wurden über 100 Testschritte entwickelt, Ethernet-Kommunikation implementiert und eine Schnittstelle für die Datenspeicherung in die Datenbank auf Basis eines Microsoft SQL Servers integriert.

 

PXI-gestützte modulare Messgeräte für Designvalidierung und Produktionsprüfung            

Das Prüfsystem wurde im Labor für Designvalidierung entwickelt und seitdem in der Produktion eingesetzt. Folgende Komponenten bilden dabei die Basis des automatisierten Testsystems:

  • PXI-5124: hoch auflösender Digitalisierer für die Analyse der Kommunikationsschnittstellen
  • PXI-4472 : Modul zur Erfassung dynamischer Signale für die Schwingungsanalyse
  • PXI-basierte Datenerfassungsmodule für universelle Analog-I/O-Messungen
  • PXI-6509 Digital-I/O-Modul für die Ein- und Ausgabe digitaler Signale

Dabei konnten die Fähigkeiten des Prüfsystems schnell an die Anforderungen an Validierung und Produktionsprüfung angepasst werden, indem die umfassende Funktionalität, die Modularität und die softwarebasierte Messmethodik von PXI genutzt wurden..

 

Der hochauflösende Digitalisierer PXI-5124 ist dabei eine Schlüsselkomponente im Funktionsprüfsystem für die Endprüfung der Controller der Xbox 360. Die Abtastrate von 200 MS/s und die Auflösung von 12 bit ermöglichen die Verifizierung der Integrität der Signale bei der Kommunikation zwischen Controller und Konsole über USB. Der hoch auflösende Eingang und die hohe Abtastrate sind wichtige Eigenschaften, die den Digitalisierer zu einer kostengünstigen Lösung von hoher Qualität machen. Im Vergleich zu teureren Oszilloskopen mit weniger Auflösung ist er eindeutig die bessere Option für die Erfassung, Überwachung und Analyse der USB-, Audio- und seriellen Signale.

 

LabVIEW-Schnittstelle zum Microsoft SQL Server, TCP/IP und ActiveX-Steuerelementen

Die Funktionsprüfung ist ein wichtiger Schritt in jedem Produktionsprozess. Die Herausforderung bei der Entwicklung eines Funktionsprüfsystems für die Produktion besteht darin, so viele parallele Testszenarien wie möglich in den für den Produktionszyklus vorgegebenen Zeitrahmen zu integrieren. Das neue Prüfsystem für die Controller der Xbox 360 ermöglichte Microsoft die Implementierung einer Prüfstrategie, die zu einer Erhöhung des Prüfdurchsatzes pro Prüfplatz um 100 % geführt hat.
Mit NI LabVIEW konnten mehrere Tests gleichzeitig durchgeführt und der Prüfdurchsatz in der vorgegebenen Zeit maximiert werden. Das LabVIEW Database Connectivity Toolkit diente zur Anbindung an den Microsoft SQL Server, eine Datenbank, in der die Parameter für jeden Prüfling gespeichert werden. 

 

Für jeden einzelnen Xbox-360-Controller, der vom Band läuft, werden von jedem abgeschlossenen Test über 110 Prüfparameter an den dedizierten Microsoft SQL Server gesendet, wo die Daten analysiert werden, so dass Herstellungsprozess und Gerät künftig noch weiter verbessert werden können. Das in LabVIEW integrierte TCP/IP-Protokoll und die Unterstützung von Embedded-ActiveX-Steuerelementen ermöglichte die Kommunikation mit den USB- und Wireless-Controllern über eine anwenderdefinierte Schnittstelle. Insgesamt hat NI LabVIEW maßgeblich dazu beigetragen, ein optimiertes System für die Endprüfung der Controller der Xbox 360 zu entwickeln, das die Datenspeicherung auf dem Microsoft SQL Server, die Kommunikation über TCP/IP sowie die programmatische Interaktion mit ActiveX-Steuerelementen ermöglicht.

 

Microsoft betrachtet Einsatz von LabVIEW und PXI-gestützten modularen Messgeräten als Erfolg

Die Microsoft Corporation hat mit Microsoft Windows XP, NI LabVIEW und PXI für die Controller der Xbox und der Xbox 360 ein vielseitiges Validierungs- und Produktionsprüfsystem entwickelt. Mithilfe des PXI-basierten Systems können Tests während der Fertigung zuverlässig abgewickelt und alle Parameter auf dem Microsoft SQL Server gespeichert werden. Der hoch auflösende Eingang und die hohe Abtastrate des Digitalisierers PXI-5124 erlauben die Erfassung von Prüfsignalen mit einer Auflösung von 12 bit bei Abtastraten bis zu 200 MS/s. Damit steht ein kostengünstiges automatisiertes Prüfsystem zur Verfügung. Nicht zuletzt dank steigender Leistung moderner PCs besteht dabei die Möglichkeit, das System heute und auch für zukünftige Anwendungen problemlos zu aktualisieren und zu warten.

 

Informationen zum Autor:

D.J. Mathias
Microsoft
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Redmond, WA 98052
United States
Tel: 1-800-MICROSOFT

Figure 1. Microsoft uses PXI and LabVIEW to ensure a quality gaming experience with the Xbox 360.