通过集成开关管理降低测试成本

开关是大多数自动化测试系统的关键组件。使用开关，开发人员可以通过共享各种测量仪器来减少所需的仪器数量和测试系统的大小。然而，在构建完整解决方案的过程中，开关占用了相当大的工作量和设备成本。事实上，在现代测试系统中，开关子系统的成本很容易超过总自动化测试设备(ATE)机架的40%。

简单来说，开关就像使用继电器连接输入A和输出B一样简单。在只有少量连线的应用中，开发人员可以轻松实现解决方案。但现代测试系统通常需要数百或数千条独立的连线，将每个仪器连接到待测设备(UUT)的每个测试点。在硬件层面，使用灵活的矩阵开关来应对这一挑战，开发人员可配置这些开关将任意输入连接到任意输出；但在软件层面，迄今为止缺乏智能开关管理软件来管理这一问题。

可能的连线数量只是开关的复杂性之一。开关系统还传输多种类型的信号。例如，开关系统可同时传输RF、高带宽和低带宽信号、电源甚至光信号。此外，随着开关拓扑结构的扩展，可能需要将矩阵开关添加在一起以形成更大的开关阵列。这些连接的模块需要硬连线。在硬连线中，物理连线连接至第一个模块的开关行或列，然后连接至第二个模块的相应行或列。同样，在软件层面，开发人员通常难以记住每个可能的物理路径并在测试系统中高效使用。这些系统通常需要详细而繁琐的文档来链接开关模块、仪器通道和UUT测试点之间的开关连接。

开发人员尝试修复或调试完整的开关系统时会遇到另一个问题。因为在大多数测试系统中，开关控制软件嵌入在测量测试代码的内部，所以实际上不可能记住实现特定连线的每次调用，也不可能重新调用使用特定继电器的每次测试。这种困境意味着，在许多情况下，即使开关模块上数百个继电器中的单个继电器发生故障，更换模块比重新编程系统以将信号连接至损坏的组件更便宜。

解决这一极其耗时、昂贵的问题的方法是从测试代码中提取开关控件。过去，提供此功能的唯一工具是基于成本为10万美元或更高的高端测试系统。或者，测试开发人员不得不开发内部解决方案，这些解决方案的构建、支持和维护成本高昂。为解决该问题，NI推出了Switch Executive，这是一种低成本、功能强大的工具，开发人员可通过它轻松创建和维护开关线路，并可轻松将开关系统集成到测试架构中。

NI Switch Executive的核心优势在于加快了开发速度、提高了吞吐率并减少了测试系统的维护 – 显著降低了测试系统的构建和拥有成本。NI Switch Executive是一款易于使用的开发工具，可提供开关应用程序所需的所有灵活性和控制。此外，NI设计的Switch Executive可与NI或IVI兼容的开关设备配合使用。基于IVI标准，NI Switch Executive可与任意类型的开关模块（通用、多路复用器或矩阵模块）和多种不同的配置（如PXI、GPIB或SCXI）配合使用。

NI Measurement & Automation Explorer (NI MAX)托管Switch Executive，简化了测试系统中符合NI或IVI标准的硬件组件的配置。首先，开发人员在Measurement & Automation Explorer中配置开关硬件，然后将配置信息无缝提供给NI Switch Executive中的配置工具。

开发人员在Switch Executive中选择开关设备后，可轻松使用描述性别名命名通道和连线。这种结构提供了独立于开关供应商架构的简单命名结构，可立即消除造成混淆的最大原因之一。应用简化结构后，用户可使用交互式工具快速创建连线和连线组，提供开关属性的信息。这些工具可为选择用于处理信号要求的开关模块提供指导－从开关带宽到阻抗和功率承载能力。

Switch Executive的简单性大大缩短了最复杂系统的配置时间，加快了系统设置，使系统更易于调试。

但是，配置系统连线只是任务的一半，因为用户现在需要将连线与实际测试或测量代码相关联。为简化系统开发，NI已将Switch Executive接口集成至TestStand和LabVIEW等NI测试开发工具中。

NI创建了一套紧密集成的软件工具，为用户提供快速的应用程序开发和更短的测试时间。这些工具配合使用可提供包含设备驱动程序、应用程序开发环境(ADE)和测试管理软件的独特平台。

应用程序开发环境(ADE)包括LabVIEW、LabWindows/CVI和Measurement Studio等软件包。NI Switch Executive完美集成这些工具，提供简单的底层软件控制。

测试管理软件是一组用于管理、组织和执行测试及大型数据集的工具。NI TestStand是NI框架的重要组成部分，该框架是一个现成可用的测试管理环境，用于组织和执行自动化原型、设计验证和生产测试系统。TestStand高度灵活，开发人员可以修改和增强TestStand应用程序，以满足组织不断变化的测试需求。TestStand将所有已配置的组件作为测试步骤属性公开，从而轻松地将现有的Switch Executive开关连线与TestStand序列中的单个步骤关联，从而提供了与NI Switch Executive的轻松集成。

自动化测试的现代架构主要基于软件模块化，即鼓励大规模代码重用。开发人员可以专注于产品所需的实际测试，而无需开发报表、数据库集成和用户管理等通用功能。该架构通常表示为测试管理软件，其中包含和控制作为测试代码模块编写的测试，如图2所示。这些模块通过设备驱动程序调用硬件，进行功能测量、执行开关操作或更新控制信号。传统上，切换仅限于测试代码模块内部，因此随着系统的发展，开发和维护十分困难。但是，如图2所示，Switch Executive可以提取开关需求并在整个架构中实现这些需求，因此开发人员可以应用所需级别的开关。

TestStand是测试执行程序软件，开发人员可以使用该软件将测试所需的所有配置和测量封装到单个TestStand步骤中。该步骤可能简单至设置值，也可能复杂至完整的系统测试。但是，TestStand步骤通常包含测试UUT某一方面所需的全部配置和测量。通过执行该规则，可生成真正模块化和可重用的代码，从而减少未来的开发开销。步骤的集合称为序列，开发人员可创建多个序列以生成完整的测试系统架构。

Switch Executive集成至TestStand并将其配置公开为TestStand步骤属性。通过这样做，Switch Executive使开关路由或开关组与TestStand步骤关联变得非常容易，而无需将开关操作集成到步骤代码中。从而简化了整个系统的生成和维护。TestStand阶跃切换属性如图3所示。

将切换纳入测试管理系统的另一种方法是将其保持在测试代码模块中。该方法对于低通道数开关系统的开发人员是一种可行的选择。对于此类用户，NI Switch Executive在简化代码和消除实际开关连线的复杂性方面仍具有巨大优势。图4显示了开发人员如何实现简单交换路径的简单LabVIEW程序框图。

^{图4：LabVIEW Switch Executive范例}

通过在LabVIEW中通过NI Switch Executive实现开关，开发人员可以通过开关矩阵更改信号的物理连线，因为LabVIEW代码按名称调用连线。因此，很容易通过NI Switch Executive配置环境更新开关路径，而底层LabVIEW调用不受影响。

对于许多用户来说，将测试代码从物理实现中分离出来的功能大大节省了长期维护和支持的成本。这些成本通常是整个开发的成本。通过实现这种双接口方法，如果只有一个继电器或开关模块发生故障，则可以节省数百小时的调试时间。

由于Switch Executive于IVI，开发人员可在测试系统中组合多种不同的开关模块，使系统的开发更轻松快捷，同时在开发人员使用的模块过时时提供完全互换性。IVI是现代测试架构中的一项关键技术，在购买之前必须与交换机供应商确认其产品是否随附IVI兼容驱动程序。大多数制造商（如NI、Pickering、Ascor、Racal和Agilent）都在开关模块中包含IVI驱动程序。

下图5显示了IVI如何提供IVI类驱动程序层，以便开发环境可以调用公共接口，进而调用特定硬件的正确仪器驱动程序。

^{图5：实现IVI可实现开关的互换性}

开关硬件有多种可用平台，最常见的是PXI、GPIB和SCXI。使用Switch Executive，只要有IVI或NI-SWITCH驱动程序，所有这些类型的开关模块都可以协同工作。

GPIB设备通常为开关提供最大的封装，且可提供更大的开关阵列，但每个继电器的相对成本通常要高得多。替代这些体积庞大、速度较慢的解决方案是，将多个PXI或SCXI单元组合在一起，形成一个“虚拟”交换机。Switch Executive通过在系统说明中实现硬连线，大大简化了开发大型开关配置的任务。之前，如果开发人员尝试将行或列从一个模块扩展到另一个模块，则必须将其编程到代码中，因此很难理解和调试。Switch Executive可单独定义硬连线，自动连线只需在设计时将硬连线集成至路径，从而节省从开发到部署的时间和金钱。

PXI和SCXI平台的一个优点是专门设计用于承载模块化交换系统，开发人员可轻松扩展。例如，通过NI PXI-2532B矩阵开关模块和TB-2643B接线盒，用户可以使用带状线缆连接多个模块。该简单附件可在数秒内完成使用单个连线手动创建的任务，同时消除了连线出错的可能性。图6显示了使用该方法连接的3个NI PXI-2532B开关模块。

将Switch Executive集成至现代测试架构可显著降低将测试系统交付到生产车间所需的时间，同时在系统生命周期内提高吞吐率并最小化维护。

基于 Switch Executive、TestStand 和高级开发环境的现代测试架构可提供低成本技术,而这些技术以前仅在供应商定义的、成本超过 100,000 美元的高端系统中可用。NI通过使开关和测试管理等技术价格低廉、易于使用和维护，使公司具有竞争优势，测试成本更低，上市时间更短。

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