以整合的切換管理功能降低測試成本

切換是大多數自動化測試系統的重要元件。透過共用儀器進行多種量測作業,開發人員即可減少所需的儀器數量與測試系統尺寸。然而,切換作業代表了建立完整解決方案所需的大量心力與資本設備成本。事實上,切換子系統的成本很容易就超過現代測試系統中自動化測試設備 (ATE) 機架的 40%。

從簡單的角度來看,切換方式很簡單,就像使用繼電器將輸入 A 連接到輸出 B。在其中只有少數路由的應用中,開發人員就能輕鬆實作解決方案。然而,現代測試系統通常需要數百或數千個獨立路由,才能將每個儀器連接至受測單元 (UUT) 的每個測試點。在硬體層級,使用靈活的矩陣切換器,開發人員可以將其設定為將任何輸入連接至任何輸出,因此要克服這項挑戰;不過在軟體層級,直到目前為止,仍缺乏智慧型切換器管理軟體來解決這個問題。

可用的路由數量只是切換的複雜度之一。切換系統也會傳輸多種訊號。例如,切換系統可能會攜帶 RF、高頻寬與低頻寬訊號,以及電源供應器,甚至是光學訊號。此外,切換拓撲越來越多,因此可能必須將矩陣切換器相加,形成更大的切換陣列。這些組合模組需要硬接線。在硬接線連線中，實體接線會連接至第一個模組的切換器列或行，接著連接至第二個模組的相應列或行。同樣地,在軟體層級,開發人員以往難以記住每個可能的實體路徑,也難以在測試系統中發揮效率。這些系統通常需要詳細且繁複的文件,以便連結切換器模組、儀器通道與 UUT 測試點之間的切換器連線。

開發人員在嘗試維修或除錯完成的切換系統時，會遇到另一個問題。由於在多數測試系統中,切換控制軟體已嵌入量測測試程式碼內部,因此幾乎無法記住每次執行特定路由的呼叫,或回呼使用特定繼電器的每個測試。此難題意味著,在許多情況下,即使是切換器模組上數百個繼電器故障,更換模組的成本會比重新設定系統來路由受損元件周圍的訊號更低。

解決這項耗時且昂貴的問題的解決方案,就是從測試程式碼中提取切換控制功能。在過去,唯一能提供這項功能的工具是以高階測試系統為架構,成本高達 100000 美元以上。或者,測試開發人員必須自行開發建置、支援與維護成本較高的解決方案。為解決這個問題,NI 推出 Switch Executive 這款平價且功能強大的工具,可讓開發人員輕鬆建立並維護切換路由,並輕鬆將切換系統整合至測試架構中。

NI Switch Executive 的核心優勢在於能加快開發速度、提升產能,也能減少測試系統的維護作業,進而大幅降低建置與擁有測試系統的成本。NI Switch Executive 是一款簡單易用的開發工具,可提供切換應用所需的所有彈性與控制功能。此外,NI 也設計了 Switch Executive,可搭配任何符合 NI 或 IVI 標準的切換裝置使用。NI Switch Executive 以 IVI 標準為基礎,可搭配任何類型的切換模組 (通用、多工器或矩陣模組),以及各種不同的配置,例如 PXI、GPIB 或 SCXI。

NI Measurement & Automation Explorer (NI MAX) 可託管 Switch Executive,並簡化測試系統中的 NI 或 IVI 相容硬體元件設定。首先,開發人員會在 Measurement & Automation Explorer 中設定自己的切換硬體,接著再將設定資訊流暢地提供給 NI Switch Executive 內部的設定公用程式。

開發人員選擇 Switch Executive 中的切換器裝置後,就能輕鬆命名具有說明性別名的通道與路由。此架構提供簡單的命名架構,不受切換器廠商架構影響,可立即排除造成混淆的最大原因之一。採用簡化的架構後,使用者可以使用互動式工具,提供切換器屬性相關資訊,快速建立路由與路由群組。這些工具可協助您了解切換器模組可因應的訊號需求,包含切換器頻寬、阻抗與電力載波等。

Switch Executive 的簡單性大幅縮短了最複雜的系統的設定時間,加快了系統設定速度,並且簡化了系統除錯。

不過,設定系統路由只是其中一半的工作,因為使用者現在需要將路由與實際的測試或量測程式碼建立關聯。為了簡化這方面的系統開發作業,NI 已將 Switch Executive 介面整合至許多公司的測試開發工具,例如 TestStand 與 LabVIEW。

NI 打造出緊密整合的軟體工具組,為使用者提供快速應用開發與縮短測試時間。這些工具搭配運作能提供獨一無二的平台,其中包含裝置驅動程式、應用開發環境 (ADE) 與測試管理軟體。

應用程式開發環境 (ADE) 包含 LabVIEW、LabWindows/CVI 與 Measurement Studio 等軟體組合。NI Switch Executive 可完美整合這些工具,以提供簡單的低階軟體控制功能。

測試管理軟體包含一系列工具,可管理、組織與執行測試與大型資料集。NI TestStand 是 NI 架構不可或缺的元件,這是一種可立即使用的測試管理環境,可整理並執行自動化原型製作、設計驗證與生產測試系統。TestStand 具有高度的靈活性,因此開發人員可以修改並強化 TestStand 應用,以滿足組織不斷變化的測試需求。TestStand 以測試步驟屬性顯示所有已設定的元件,輕鬆整合 NI Switch Executive,因此可輕鬆將現有 Switch Executive 切換器路由與 TestStand 序列中的個別步驟建立關聯。

自動化測試的現代架構主要以軟體模組化為基礎,因此有助於大規模重複使用程式碼。開發人員可以專心處理產品所需的實際測試,不必開發報表製作、資料庫整合與使用者管理等常見功能。如圖 2 所示,測試管理軟體會包含與控制以測試程式碼模組形式編寫的測試,因此通常會呈現這種架構。這些模組會透過裝置驅動程式呼叫硬體層級,以進行功能量測、執行切換作業或更新控制訊號。以往的切換作業必須在測試程式碼模組內進行,因此很難隨著系統的發展而進行開發與維護。不過,如圖 2 所示,Switch Executive 可提取切換需求,並且針對整個架構執行需求,進而讓開發人員能將切換套用至所需層級。

TestStand 是一款 Test Executive 軟體,可讓開發人員將測試所需的所有設定與量測整合到單一 TestStand 步驟中。此步驟可能只是設定值,也可能與完整系統測試一樣複雜。不過,TestStand 步驟通常會包含測試 UUT 單一層面的所有必要設定與量測作業。只要強制執行這項規則,即可產生真正的模組化與可重複使用的程式碼,進而減少未來的開發負擔。一組步驟稱為序列,開發人員可以建立多個序列,以產生完整的測試系統架構。

Switch Executive 會整合至 TestStand,並以 TestStand 步驟屬性顯示其設定。如此一來,Switch Executive 可讓切換路由或切換群組與 TestStand 步驟建立關聯,而不必將切換作業整合到步驟程式碼中。如此一來即可簡化完整系統的產生與維護作業。圖 3 顯示了 TestStand 步驟切換屬性。

若要將切換功能整合至測試管理系統,可以改用測試程式碼模組。對於低通道數切換系統的開發人員而言,這種方式是可行的選擇。對這類使用者而言,NI Switch Executive 仍然能簡化程式碼並消除實際切換路由的複雜性,因此能發揮相當大的優勢。圖 4 為簡單的 LabVIEW 示意圖,說明開發人員如何實作簡單的切換路由。

^{圖 4：LabVIEW Switch Executive 範例}

透過 NI Switch Executive 在 LabVIEW 中實作切換,開發人員就能改變訊號透過切換矩陣的實體路由,因為 LabVIEW 程式碼會以名稱呼叫路由。因此,您可以透過 NI Switch Executive 設定環境輕鬆更新切換路徑,同時不會影響初階的 LabVIEW 呼叫。

對許多使用者來說,若能將測試程式碼與實際執行作業分開,就可大幅節省長期維護與支援成本。這些成本通常是整個開發的成本。採用這種雙介面設計，即使僅有一個繼電器或切換模組故障，也能省下數百小時的除錯時間。

由於 Switch Executive 以 IVI 為架構,開發人員可在測試系統中結合許多不同的切換器模組,進而簡化與加快系統開發速度,同時在開發人員使用的模組過時時時提供完整的互換性。IVI 是現代測試架構的關鍵技術,因此在購買前,請務必向切換器廠商確認其/其產品是否隨附符合 IVI 標準的驅動程式。NI、Pickering、Ascor、Racal 與 Agilent 等多數製造商都會隨附 IVI 驅動程式與其切換器模組。

下方圖 5 說明 IVI 如何提供 IVI 類別驅動程式層,以便開發環境呼叫通用介面,接著呼叫適用於特定硬體的正確儀器驅動程式。

^{圖 5：實作 IVI,提供切換器互換性}

切換硬體適用的平台相當多,目前最常見的平台包括 PXI、GPIB 與 SCXI。在 Switch Executive 中,只要有 IVI 或 NI-SWITCH 驅動程式,所有這些切換器模組類型都能搭配使用。

GPIB 裝置通常提供最大的切換封裝,並且可能提供更大的切換陣列,儘管每個繼電器的相對成本通常會大幅提高。除了這類繁複、緩慢的解決方案之外,您也可以同時執行多個 PXI 或 SCXI 單元,以構成單一「虛擬」切換器。Switch Executive 在系統說明中採用硬接線,因此能大幅簡化開發更大的切換器配置。以前,如果開發人員嘗試將列或行從一個模組延伸到另一個模組,就必須將序列延伸至程式碼,難以理解並進行除錯。有了 Switch Executive,硬接線就能分別定義,而自動路由功能則能將硬接線整合到設計階段,從開發到部署階段,都省下寶貴的時間與成本。

PXI 與 SCXI 平台的優勢在於,它是專為攜帶模組化切換系統所設計,開發人員可輕鬆加以擴充。舉例來說，透過 NI PXI-2532B 矩陣切換器模組與 TB-2643B 頻寬板，使用者可以將多個模組與排線連接在一起。這個簡單的配件能在數秒內完成使用個別接線手動建立的作業，同時消除接線出錯的可能性。圖 6 顯示使用此方法連接的 3 個 NI PXI-2532B 切換器模組。

將 Switch Executive 整合至現代測試架構,可大幅縮短將測試系統交付至生產線的所需時間,同時提高產能並將系統生命週期內的維護作業降至最低。

採用 Switch Executive、TestStand 與進階開發環境為基礎的現代測試架構,可提供低價位技術,此技術以前只供廠商定義的高階系統使用,成本超過 100,000 美元。NI 提供切換與測試管理等技術,不僅經濟實惠、易於使用且易於維護,更讓公司以更低的測試成本獲得競爭優勢,並縮短上市時程。

• NI Switch Executive
• 何謂 NI Switch Executive？
• NI 切換器