混合系统的优势所在

当您设计一个测试系统时，可能要考虑到各种相关的因素，其中之一就是仪器使用的总线或平台。尽管很多仪器生产厂商在设计系统时，都在着力推广各种总线中的某一种，但实际上结合多种仪器总线和平台设计一种混合系统会是更好的选择。混合测试系统将来自PXI,VXI，USB,LAN和GPIB等多种ATE平台的不同组件结合起来，每种总线都有能在特定测量需求下的发挥优势，但是没有一种总线是能够满足所有应用需要的。您可以从众多的仪器总线中进行选择，混合系统允许您基于测量功能，带宽，延时，性能和连接性等各项系统需求，选择合适的仪器来构建您的系统。通过使用基于多种平台的组件构建的混合系统，您可以大大提升系统的灵活性，并延长测试系统的使用周期。

简介

当您设计一个测试系统时，可能要考虑到各种相关的因素，其中之一就是仪器使用的总线或平台。尽管很多仪器生产厂商在设计系统时，都在着力推广各种总线中的某一种，但实际上结合多种仪器总线和平台设计一种混合系统会是更好的选择。混合测试系统将来自PXI,VXI，USB,LAN和GPIB等多种ATE平台的不同组件结合起来，每种总线都有能在特定测量需求下的发挥优势，但是没有一种总线是能够满足所有应用需要的。您可以从众多的仪器总线中进行选择，混合系统允许您基于测量功能，带宽，延时，性能和连接性等各项系统需求，选择合适的仪器来构建您的系统。通过使用基于多种平台的组件构建的混合系统，您可以大大提升系统的灵活性，并延长测试系统的使用周期。

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图1 结合多种总线和平台组件的混合系统示例

提升系统的灵活性

由于可供选择的总线种类很多，且每种总线都有自己的优势，因此混合系统能够大大提升测试系统的灵活性。当您的系统中只有一种总线或平台的时候，您能选择的仪器就会受到这种总线的限制，这可能会妨碍您使用其他更适合您系统需求的仪器。您一定希望根据性能，精度以及测量能力等技术指标对仪器进行选择。当您不再被限定在单一总线下的时候，您的仪器选择范围就会更加宽松。一些总线和平台能够提供高度专业的仪器设备，而另一些则能够提供性价比更高的仪器。因此，一个混合系统能够使您结合不同总线和平台上的仪器，发挥它们各自的优势。

成功地实现一个混合系统需要一个模块化的系统架构。这保证了您能够把完全不同的多种总线整合成为一个无缝的系统。这种架构可以保证总线之间的相互连接以及软件的整合。除了整合总线的能力之外，这种架构的另一项优势在于，未来在添加其他仪器和总线时，不必再对系统重新进行架构设计。例如，如果您拥有一个连接到GPIB独立仪器的PXI系统，您可以轻松地向机箱上添加其他的PXI仪器，或是利用PXI与USB,LAN和GPIB等其他总线的连接性添加更多的独立仪器。尽管只有特定的测试项目需要使用这些新添加到系统当中的仪器，但这种架构使您的测试系统能够适应多变的项目需求。

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延长系统的使用周期

在构建一个测试系统的时候，最常见的问题是如何在性能，可扩展性，成本以及系统使用周期之间进行权衡。在一些情况下，我们希望测试系统的使用寿命比所使用的测试组件的使用寿命长。您可以多花点钱储备一些测试组件，以备测试组件报废之后再用，或是重新设计整个的测试系统，避免系统性能落伍，从而延长系统的使用寿命。尽管这些方式可以延长系统的使用寿命，但不仅繁琐，费用昂贵，而且是以牺牲可扩展性，灵活性以及机会成本和性能为代价来换取使用寿命。现在您可以使用混合测试系统最大限度地延长系统的使用寿命。混合系统简化了现有设备和最新技术相结合的过程，从而简化了技术的更新流程。这种方法使您一方面能够最大限度地使用现有的软件和硬件，另一方面能够及时在系统中引入其他技术。由于混合系统使您能够自由使用各种总线和平台，因此您的系统将不再局限于原有设备的特定总线。

在混合系统中，您在各个层次进行有限的的改动就可以完成仪器的替换和升级，而不必重新设计整个的系统，也不必对整个测试程序进行代码修改。通过包含各类工具的测量和控制业务层，您能够建立软件和硬件之间的联系，并通过配置管理器，驱动引擎，以及灵活的高级应用编程接口(API)为多种总线技术提供支持。您可以使用仪器驱动程序轻松地通过高级API与仪器进行交互，大大简化了编程工作。另外，LabVIEW和LabWindows/CVI即插即用仪器驱动或可交替虚拟仪器(IVI)驱动能够使总线和控制器具备可交替性或使仪器具备可交替性。这大大减轻了维护和升级所带来的影响。当您在开发一个混合系统时，您可以通过控制器硬件和驱动程序，选择各种可用连接，以满足不同连接的需要。由于您的选择将影响到系统在未来升级和扩展的难易程度，因此在选择不同平台的控制方法时需要特别的谨慎。

现有的仪器总线

现在可供选择的独立仪器总线有很多种，包括GPIB,USB,LAN(LXI)和串行总线。针对某种特定的应用，各种仪器总线都有各自的优势。GPIB用户能够获得一种有保障的仪器总线技术，并可以有众多的备选仪器支持这一技术。USB则能够为您提供广泛的仪器选择，以及较高的数据吞吐量，并且连接方便。LAN/LXI的用户可以适应分布式应用和长距离测量测试的需要。模块化VMEbus能够提供最大80 MB/s的共享带宽，在军方和航空航天仪器方面有着广泛的应用。作为应用广泛的一种内部PC总线，模块化PCI总线获益于PC的普遍使用，具有较低的延时和高达132 MB/s的带宽。PCI Express作为PCI的改进总线满足了日益增长的带宽需要，同时还保证了与PCI总线在软件上完全兼容。不同于PCI，PCI Express能够提供专用带宽，一个基本通信通道在每个方向上有250 Mbytes/s的带宽，每个设备最高可以获得4 Gbytes/s的带宽。

开放的VXI平台是通过在VMEbus中添加了额外的定时和同步线而构成的。同样的，开放的PXI平台也是在PCI总线上添加了模块化的Eurocard封装，专用的同步总线以及关键的软件特性所构成的。PXI能够以低廉的价格为测试和测量应用提供高性能平台。此外，通过在PXI背板中集成PCI Express，将带宽从132 MB/s 提升到了 6 GB/s，增幅超过45倍。PXI已经被大量用于模块化仪器平台当中，性能上有了如此大的提升之后，PXI将能够进入许多从前只能使用昂贵的专用硬件设备的应用领域。

独立仪器的优势在于能够提供特定的功能或性能指标。然而这些仪器都是厂商预先设置好的专用仪器。因此开发者在使用这些仪器时，可能会面临有限整合和可扩展的问题，而且必须使用专用的软件模型进行编程。有了模块化仪器总线，开发者可以利用开放的，多厂商认同的标准和软件灵活性，针对特定的应用需要创建用户自定义的解决方案。相比独立仪器总线，模块化仪器总线提供了更高的吞吐量和更低的延时。这能够满足用户高速数据流传输或高通道数的应用需求。用户也可以利用开放的软件模型，配合PC的处理能力，将所需要的测量结果从模块化仪器提供的数据当中提取出来。这使得用户可以更加灵活地设计一个带有特定组件的系统，并在需要的时候对应用进行调整。在设计一个混合系统的时候，由于PXI具备定时和同步能力，并且能够提供对测量设备来说较低的延时，因此通常应该使用PXI作为计算核心。另外，Windows本身支持很多插槽，您不必再添加其他特定驱动就可以为PC添加总线并对其进行访问。

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图3 不同总线带宽和延时的比较

总的来说，由于可供选择的总线和平台较多，混合系统使您能够将这些总线结合起来以满足您的特定需要。混合系统允许您为系统选择特定的仪器，而不必考虑总线的类型，您还可以随着系统需求的变化对系统进行扩展，由此大幅提升了系统设计的灵活性。此外，混合系统允许在旧有设备上使用新型技术，减低了系统维护和升级的影响，从而帮助您延长了系统的使用周期。因此，混合系统是设计测试系统的一种理想方式。 

NI相关产品

NI作为自动化测试领域的领导者，致力于为工程师提供创建下一代测试系统所需的硬件和软件产品。

软件：
•NI TestStand测试管理框架
•LabVIEW图形化编程语言
•LabVIEW SignalExpress交互式测量软件

硬件：
•模块化仪器（示波器、万用表、射频模块、开关等）
•多功能数据采集
•PXI系统部件（机箱和控制器）
•仪器控制（GPIB总线、USB总线和局域网）

技术白皮书
NI公司提供了《设计下一代测试系统开发者指南》。这篇指南是集合了各类白皮书，是用来帮助开发测试系统，降低成本、提高测试吞吐量，可扩展以适应未来的需求。需要下载完整的开发者指南（120页），请访问ni.com/automatedtest

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