Réduire le coût des tests grâce à la gestion intégrée des commutateurs

La commutation est un élément clé de la plupart des systèmes de test automatisés. Avec elle, les développeurs peuvent réduire le nombre d’instruments requis et la taille des systèmes de test en partageant des instruments pour une variété de mesures. Cependant, la commutation représente un pourcentage élevé des coûts d’effort et d’équipement liés à la construction d’une solution complète. En fait, le coût des sous-systèmes de commutation peut facilement dépasser 40 % du Rack/Baie total des équipements de test automatique (ATE) dans les systèmes de test modernes.

À un niveau simple, la commutation est aussi simple que l’utilisation d’un relais pour connecter l’entrée A à la sortie B. Dans une application où il n’y a que quelques-unes de ces routes, les développeurs peuvent facilement implémenter des solutions. Mais les systèmes de test modernes nécessitent souvent des centaines ou des milliers de routes individuelles pour connecter chaque instrument à chaque point de test de l’unité sous test (UUT). Au niveau matériel, ce défi est relevé en utilisant des matrices de commutation flexibles que les développeurs peuvent configurer pour connecter n’importe quelle entrée à n’importe quelle sortie ; mais au niveau logiciel, il manquait jusqu’à présent un logiciel intelligent de gestion des matrices de commutation pour gérer ce problème.

Le nombre de routes possibles n'est qu'une des complexités de la commutation. Les systèmes de commutation transportent également de nombreux types de signaux. Un système de commutation peut, par exemple, transporter un mélange de signaux RF, à large bande passante et à faible bande passante, ainsi que des alimentations, et même des signaux optiques. De plus, au fur et à mesure que les topologies de commutation augmentent, il peut être nécessaire d’ajouter des matrices de commutation pour former des tableaux de commutation plus grands. Ces modules conjoints nécessitent des connexions câblées. Dans les connexions câblées, un fil physique est connecté à une ligne ou colonne de commutation sur le premier module, puis à la ligne ou colonne respective sur le deuxième module. Encore une fois, au niveau logiciel, les développeurs ont traditionnellement eu du mal à se souvenir de chacun des chemins physiques possibles et à les utiliser efficacement dans leur système de test. Souvent, ces systèmes nécessitent des documents détaillés et encombrants reliant les connexions de commutation entre les modules de commutation, les voies d’instruments et les points de test UUT.

Les développeurs rencontrent un autre problème en essayant de réparer ou de mettre au point le système de commutation terminé. Comme dans la plupart des systèmes de test, le logiciel de commutation et de contrôle est profondément intégré dans le code de test de mesure, il peut devenir pratiquement impossible de se souvenir de chaque appel pour implémenter une certaine route, ou de rappeler chaque test qui utilise un certain relais. Ce dilemme signifie que, dans de nombreux cas, si même un seul relais sur des centaines sur un module de commutation tombe en panne, il est moins coûteux de remplacer le module que de reprogrammer le système pour acheminer les signaux autour du composant endommagé.

La solution à ce problème extrêmement long et coûteux consiste à extraire le contrôle de commutation du code de test. Dans le passé, les seuls outils qui pouvaient fournir cette fonctionnalité étaient basés sur des systèmes de test très haut de gamme qui coûtaient 100 000 $ ou plus. Comme alternative, les développeurs de tests ont dû développer des solutions maison coûteuses à construire, à supporter et à maintenir. Pour résoudre ce problème, NI a introduit Switch Executive, un outil puissant et peu coûteux avec lequel les développeurs peuvent facilement créer et maintenir des routes de commutation et intégrer sans effort des systèmes de commutation dans leur architecture de test.

Les principaux avantages de NI Switch Executive sont qu'il accélère le développement, améliore le débit et réduit la maintenance des systèmes de test, réduisant ainsi considérablement le coût de construction et de possession du système de test. NI Switch Executive est un outil de développement convivial qui offre toute la flexibilité et le contrôle requis par les applications de commutation. De plus, NI a conçu Switch Executive pour fonctionner avec n'importe quel périphérique de commutation compatible NI ou IVI. En s'appuyant sur la norme IVI, NI Switch Executive peut fonctionner avec n'importe quel type de modules de commutation - modules polyvalents, multiplexeurs ou matriciels - et de nombreuses configurations différentes telles que PXI, VXI, GPIB ou SCXI.

NI Measurement & Automation Explorer (NI MAX) héberge Switch Executive et simplifie la configuration des composants matériels conformes NI ou IVI dans un système de test. Tout d'abord, les développeurs configurent leur matériel de commutation dans Measurement & Automation Explorer, puis les informations de configuration sont fournies de manière transparente aux utilitaires de configuration dans NI Switch Executive.

Une fois qu'un développeur a choisi les périphériques switch dans Switch Executive, il devient facile de nommer les voies et les routes avec des alias descriptifs. Cette structure élimine immédiatement l'une des principales causes de confusion en fournissant une structure de noms simple indépendante de l'architecture du fournisseur de commutateurs. Après avoir appliqué une structure simplifiée, l'utilisateur peut construire rapidement des routes et des groupes de routes à l'aide d'outils interactifs qui fournissent des informations sur les attributs des commutateurs. Ces outils donnent des conseils sur les modules de commutation capables de gérer les exigences de signal, de la bande passante de commutation à l’impédance et aux capacités de transport de puissance.

La simplicité de Switch Executive réduit considérablement le temps de configuration, même des systèmes les plus complexes, accélérant ainsi la configuration du système et facilitant sa mise au point.

Cependant, la configuration des routes système ne représente que la moitié de la tâche, car l’utilisateur doit désormais associer les routes au code de test ou de mesure réel. Pour faciliter cet aspect du développement du système, NI a intégré une interface Switch Executive dans de nombreux outils de développement de test de la société, tels que TestStand et LabVIEW.

NI a construit un ensemble étroitement intégré d’outils logiciels pour fournir aux utilisateurs un développement rapide d’applications et un délai de test plus court. Ces outils fonctionnent ensemble pour fournir une plate-forme unique qui englobe les drivers de périphériques, les environnements de développement d’applications (ADE) et les logiciels de gestion de test.

Les environnements de développement d'applications (ADE) incluent des progiciels tels que LabVIEW, LabWindows/CVI et Measurement Studio. NI Switch Executive s'intègre parfaitement à ces outils pour fournir un contrôle logiciel bas niveau simple.

Le logiciel de gestion de tests est un ensemble d’outils permettant de gérer, d’organiser et d’exécuter des tests et de grands ensembles de données. NI TestStand est un composant crucial du framework NI, qui est un environnement de gestion des tests prêt à l'emploi qui organise et exécute des systèmes de test automatisés de prototypes, de validation de conception et de production. TestStand est très flexible, de sorte que les développeurs peuvent modifier et améliorer leurs applications TestStand pour répondre aux besoins changeants de test de l'organisation. TestStand fournit une intégration sans effort avec NI Switch Executive en exposant tous ses composants configurés comme propriétés de pas de test, ce qui facilite l'association des routes de commutation Switch Executive existantes avec des pas individuels au sein d'une séquence TestStand.

Les architectures modernes pour les tests automatisés sont largement basées sur la modularité logicielle, ce qui encourage la réutilisation du code à grande échelle. Les développeurs peuvent se concentrer sur les tests réels requis par leurs produits, sans avoir à développer des fonctionnalités communes telles que la génération de rapports, l’intégration de bases de données et la gestion des utilisateurs. Cette architecture est normalement exprimée, comme le montre la figure 2, avec le logiciel de gestion de test contenant et contrôlant les tests écrits sous forme de modules de code de test. Ces modules appellent au niveau matériel, via des drivers de périphériques, pour effectuer une mesure fonctionnelle, effectuer une opération de commutation ou mettre à jour un signal de contrôle. Traditionnellement, la commutation est liée à l’intérieur du module de code de test, ce qui la rend difficile à développer et à maintenir au fur et à mesure que le système évolue au fil du temps. Cependant, comme le montre la figure 2, Switch Executive permet d'extraire les exigences de commutation et d'implémenter les exigences sur l'ensemble de l'architecture, afin que les développeurs puissent appliquer la commutation au niveau requis.

TestStand est un logiciel Test Executive avec lequel les développeurs peuvent encapsuler toute la configuration et la mesure requises pour un test en une seule étape TestStand. Cette étape peut être aussi simple que de définir une valeur ou aussi complexe qu’un test complet du système. Cependant, une étape TestStand contient généralement toute la configuration et les mesures requises pour tester un seul aspect de l’UUT. En appliquant cette règle, il est possible de générer du code réellement modulaire et réutilisable, réduisant ainsi le temps système de développement futur. Un ensemble d’étapes est appelé séquence et un développeur peut créer de nombreuses séquences pour produire l’architecture complète du système de test.

Switch Executive intègre TestStand et expose ses configurations comme propriétés de pas TestStand. Switch Executive facilite ainsi considérablement l’association d’un routage de commutation, ou d’un groupe de commutation, à une étape TestStand sans intégrer les opérations de commutation dans le code de l’étape. Il simplifie ainsi la génération et la maintenance d’un système complet. Les propriétés de commutation de pas TestStand sont illustrées à la figure 3.

L’alternative à l’intégration de la commutation dans le système de gestion des tests est de la maintenir dans le module de code de test. Cette approche est une option viable pour les développeurs de systèmes de commutation à faible nombre de voies. Pour ces utilisateurs, NI Switch Executive offre toujours un avantage considérable en simplifiant le code et en supprimant les subtilités de la route de commutation réelle. La figure 4 montre un diagramme LabVIEW simple montrant comment les développeurs peuvent implémenter des routes de commutation simples.

^{Figure 4 : Exemple LabVIEW de Switch Executive}

En implémentant la commutation dans LabVIEW via NI Switch Executive, le développeur peut changer la route physique du signal à travers la matrice de commutation car le code LabVIEW appelle la route par son nom. Par conséquent, il est facile de mettre à jour le chemin de commutation via l'environnement de configuration NI Switch Executive alors que les appels LabVIEW de bas niveau ne sont pas affectés.

Pour de nombreux utilisateurs, la possibilité de dissocier le code de test de l’implémentation physique permet d’économiser énormément en termes de maintenance et de support à long terme. Ces coûts sont généralement le coût de l’ensemble du développement. En implémentant cette approche à double interface, il est possible d’économiser des centaines d’heures de mise au point si un seul relais ou module de commutation tombe en panne.

Comme Switch Executive est basé sur IVI, le développeur peut combiner de nombreux modules de commutation différents dans le système de test, ce qui facilite et accélère le développement du système, tout en offrant une interchangeabilité totale si le module utilisé par un développeur devenait obsolète. IVI est une technologie clé dans l’architecture de test moderne et il est important de confirmer auprès d’un fournisseur de commutateurs que son produit est livré avec un driver conforme IVI avant l’achat. La plupart des fabricants, tels que NI, Pickering, Ascor, Racal et Agilent, incluent des drivers IVI avec leurs modules de commutation.

La Figure 5 ci-dessous illustre comment IVI fournit la couche IVI Class Driver afin que l’environnement de développement puisse appeler une interface commune qui à son tour appelle le driver d’instruments approprié pour le matériel spécifique.

^{Figure 5: La mise en œuvre d’IVI assure l’interchangeabilité des commutateurs}

Il existe de nombreuses plates-formes disponibles pour le matériel de commutation, les plus courantes aujourd'hui étant PXI, GPIB, SCXI et VXI. Avec Switch Executive, tous ces types de modules de commutation peuvent fonctionner ensemble, à condition d'avoir des drivers IVI ou NI-SWITCH.

Les périphériques VXI et GPIB fournissent souvent le plus grand boîtier pour la commutation et peuvent offrir des matrices de commutation plus grandes, bien que le coût comparatif par relais soit normalement beaucoup plus élevé. L’alternative à ces solutions lentes et encombrantes consiste à implémenter un certain nombre d’unités PXI ou SCXI pour former un seul commutateur « virtuel ». Switch Executive facilite considérablement le développement de configurations de commutation plus grandes grâce à l'implémentation de fils durs dans la description du système. Auparavant, si un développeur essayait d'étendre les lignes ou les colonnes d'un module à un autre, il devait le programmer dans le code, ce qui rendait la compréhension et la mise au point très difficiles. Avec Switch Executive, les fils durs sont définis séparément et le routage automatique intègre simplement les fils durs dans le chemin au moment de la conception, ce qui permet de gagner du temps et de l'argent du développement au déploiement.

Un avantage de la plate-forme PXI et SCXI est qu’elle a été conçue spécifiquement pour transporter des systèmes de commutation modulaires que les développeurs peuvent facilement étendre. Par exemple, avec le module de commutation matriciel NI PXI-2532B et le bloc de connexion TB-2643B, les utilisateurs peuvent connecter plusieurs modules ensemble avec des câbles en nappes. Cet accessoire simple accomplit en quelques secondes ce qui autrement prendrait des heures à créer à la main en utilisant des fils individuels, tout en éliminant toute possibilité d'erreur dans le câblage. La figure 6 représente trois modules de commutation NI PXI-2532B connectés avec cette méthode.

L'intégration Switch Executive dans des architectures de test modernes réduit considérablement le temps nécessaire à la livraison du système de test à l'atelier de production, tout en augmentant le débit et en minimisant la maintenance tout au long de la durée de vie du système.

Les architectures de test modernes, basées sur Switch Executive, TestStand et des environnements de développement avancés, fournissent des technologies peu coûteuses qui n’étaient autrefois disponibles que dans des systèmes haut de gamme définis par le fournisseur et coûtant plus de 100 000 $. NI a mis des technologies telles que la gestion des commutateurs et des tests à la disposition d’un public plus large en les rendant abordables, faciles à utiliser et faciles à maintenir, donnant aux entreprises un avantage concurrentiel avec un coût de test plus faible et des délais de mise sur le marché beaucoup plus courts.

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