以软件为核心的下一代自动化测试系统 - 生产测试应用
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10
不同厂商通过不同的方法实现ATS
嵌入式PC (本图) (也可选择连接外部PC)
必须通过
LAN, GPIB, USB或PCI Express连接 到外部PC
423 mm x 44 mm x 433 mm 1个电源
435 mm x 192 mm x 560 mm 1个信号发生器
354 mm x 188 mm x 282 mm 1个示波器
22
以软件为核心的模块化系统架构
23
常见总线带宽和延迟的比较
24
选择适合您应用需求的总线
• GPIB 常用的分立仪器，特殊用途的仪器 • USB 自动检测，即插即用 • Ethernet/LAN/LXI 分布式/远程系统 • PCI/PXI 高带宽和低传输延迟 • PCI/PXI Express 最佳的带宽和最低的传输延
合成仪器工作 Keithley 发布PXI模块, Agilent 加入 小组(SIWG) 成立 Agilent 收购两家PXI公司 PXI系统联盟
29
部分PXISA成员列表
Complete list at pxisa.org
30
PXI 广泛应用于不同的工业领域
消费电子
军事与航空
汽车制造
通信
半导体
$50 $0
'77 '79 '81 '83 '85 '87 '89 '91 '93 '95 '97 '99 '01 '03 '05
Direct Sales Offices Distributors
3
持续的创新源于 长期的支持
图形化系统设计
基于PC的虚拟仪器
仪器控制
PC Plug-In Instruments
医疗设备
31
基于PXI/PXI Express 的模块化I/O
分辨率 (Bits)
28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8
6 4
1
7 ½ 位数字万用表
音频分析仪 M系列 数据采集卡
6.6 GHz 矢量信号分析仪/发生器 2.7 GHz矢量信号分析仪/发生器
数字化仪 2GS/s 实时采样
PDA 和 FPGA
LabVIEW 8.5
多核处理器 状态图模块
19
Dataflow
C / HDL Code
Textual Math
Simulation
Statechart
LabVIEW Desktop
LabVIEW
`` Real-Time
LabVIEW
LabVIEW
FPGA
MPU/MCU
Personal Computers
TestStand的用户：
• Lockheed Martin (Mil/Aero) • Flextronics (Electronics Mfg) • Texas Instruments (Semiconductors) • Cochlear (Healthcare) • Askey (Consumer Electronics) • Visteon (Automotive) • CIMTEK (Automotive) • G Systems (Semiconductors) • Anoto AB (Imaging Equipment)
• 测试管理软件的好处
– 提高测试代码的可重用性 – 减少开发周期 – 可扩展性优势 – 简化全球性的设计和制造 – 增加吞吐量 – 合并新旧测试代码 – 移植软件
15
NI TestStand
行业领先的测试管理软件
• 避免了常用测量执行任务的编程 • 可以重用任何语言编写的代码 • 简化的升级和长期维护
1980
1990
ni.com/idnet
业内最大的仪器 驱动程序库
>275家厂商 >6000种仪器驱动
2000
4
2008
NI 客户的分布
•超过25,000个客户分布在多达80个国家 •没有一个行业占据NI销售额的10%
5
业界越来越重视软件的作用
“突然间, 手机界面不再死板和单调, 而是灵活多 变的。软件取代了硬件。”
– 替换原有陈旧的仪器 – 保存他们10年来在软件开发上的投资
注: 图片经过Test & Measurement World 的许可
35
John Gmitter Harris RF
Communications
采用以软件为中心的模块化测试架构
模块化架构
Harris RF NI TestStand
LabVIEW
——时代杂志对于Apple iPhone的评论
iPhone
ATLAS ATML
合成仪器
6
美国国防部强调模块化的架构
美国国防部要求：
“最新的商业技术促进了合成仪器的发展，使 得合成仪器可以在实时环境下进行配置以完 成各种各样的测试功能….单个‘合成’仪器可以 替代多个独立功能的仪器，从而减少了设备 的体积、解决了设备过时问题。”
– 摘自美国国防部在技术转变活动中提交给美国国会的报告 2002年2月
8
英国国防部评价测试系统的未来
“虚拟仪器——软件定义的模块化硬件架构 是 国防部未来测试系统核心的必备技术。”
——Marcus Ransom上校, 英国国防部
9
下一代自动化测试系统(ATS)的目标
• 降低自动化测试系统的总成本 • 缩短开发新ATS或者升级旧ATS的时间 • 为ATS提供更大的灵活性 • 减小物理体积 • 改善测试质量 • 更长的系统寿命
主流软件
18
LabVIEW 的里程碑
新！LabVIEW 8.6
引领并行技术时代的 编程标准
Multicore, FPGA, Wireless
LabVIEW
Sun, Windows
LabVIEW 1.0
Macintosh
LabVIEW 4.0
专业化开发
LabVIEW 6i
联网
LabVIEW
嵌入式和 DSP
26
Number of Systems Per Year
PXI – 发展最快的测试标准
PXI System Sales Unit Forecast
35,000 30,000
Actual
Forecast
25,000
20,000
15,000
10,000
5,000
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
VXI 253.9 3627 70.0 4.3% <1000
PXI 215.2 13450 16.0 23.0% >1500
Source: Frost & Sullivan, World PXI and VXI Test Equipment M arkets, Q3 2006, PXI and
28
不断促进的改变
PXI Systems
CompactRIO
百度文库
Single-Board RIO Custom Design
20
LabWindows/CVI
测试和测量的 ANSI C 开发环境
Measurement Studio
用于Microsoft Visual Studio和. NET 开发环境的测量工具
21
集成各种新技术，简化编程的复杂性
PXI创立
美国国防部 Agilent 发布 定义“合成仪器” PXI模块
SIWG 采用 PCI Express 作为标准
接口总线
NI, BAE, Phase Matrix 开始 研发 26.5 GHz PXI 下变频
器
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
通用类驱动
PXI 远程控制器
XML 配置文件
PXI
GPIB
36
LabVIEW 8.20
20周年纪念版 简体中文版
1990
1993
1998
2003
2005
2007
1986
1992
1997
2000
2005
2006
2008
LabVIEW 2.0 编译语言程序
LabVIEW 5.0
Undo! 和实时
LabVIEW 8
分布式智能
LabVIEW 3.0
多平台
LabVIEW 7 Express
现有超过1,500种符合 PXI规范的设备！
2006 – 2012 年预 计23% CAGR
资料来源: World VXI & PXI Test Equipment Markets, Frost & Sullivan, 2006
年9月
Est Market Revenue ($Mil) in '06 Est # of Systems (Units) in '06 Avg System Price ($K) 2005-2010 CAGR # of Products
33
集成第三方的硬件构建完整测试系统
• 行业数据总线
– ARINC 429 (Condor) – MIL-STD-1553 (Condor)
• 分布式的实时网络
– 反射内存 (Systran/VMIC)
• 特殊的测量
– LVDT 测量 (North Atlantic) – 遥感模块 (SBS Technologies)
• 大规模互联系统
– Virginia Panel Corporation – MAC Panel
34
案例分析：设计下一代RF测试系统
• 用于Falcon II系列数字战场通信系统（包 括基站、车载和手持式）的测试
• 兼容最新的调制解调方式和扩展至更高 的频段（目前的Falcon II为512MHz，未来 的Falcon III要高达2GHz） • 可扩展性和灵活性，满足测试设备数量 的随时扩展 • 小体积、低成本的测试系统
和PC的连接
(必需)
Vendor
Adaptive User
Interface
模块化硬件
12
自定义的 用户界面
下一代自动化测试系统
下一代自动化测试系统是一个以软件 为中心的模块化解决方案，使得工程 师们能够从原始的测量数据中获取用 户自定义的结果。
13
以软件为核心的模块化系统架构
14
测试管理软件
445.5 mm x 177 mm x 434.8 mm
1个定时控制设备 1个100 MS/s, 14-bit 的数字化仪(2通道)
1个7 ½ 位的DMM 1个100 MHz的数字测试设备 2个100 MS/s, 16-bit的任意波形发生器(2通道) 1个大电流通用继电器开关 1个500 MHz多路复用器矩阵
数字化仪 8通道 60 MS/s
10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G 10G 100G
频率 (Hz)
NI Products, 2008
32
支持多种总线的混合总线系统
PXI/PXI Express 作为混合系统的核心
USB
LAN/LXI
VXI GPIB
从ni.com/idnet下载超过5000 个仪器驱动程序
迟
25
PXI平台 — 模块化、可扩展、利用最新商业技术
NI PXIe-8106 Intel 双核
PXI Express 总线
R 系列
PXI DAQ 8百万门 FPGA
模块化仪器
Windows 或 RT OS
LabVIEW
声音振动工具包， 视觉模块 … NI-DAQmx, NI-DMM, NI-Scope…
• 30年来强劲的收益增长 记录
• 2008年财政年度的收入 达到8.2亿美元
• 全球超过5000名员工， 在40多个国家设有分支 机构
• 连续10年被《财富》杂 志评为美国最适合工作 的100家公司之一
$700 $650 $600 $550 $500 $450 $400 $350 $300 $250 $200 $150 $100
Automotive
16
NI DIAdem – 海量数据管理软件
DIAdem DataFinder
– 提供更快的数据挖掘的方式
DIAdem 分析和报表生成的功能
– 提供强大的各种分析函数 – 快速报表和结果生成
17
测试开发软件
• 高效快速的开发 • 兼备功能性和易用性 • 集成强大的数据分析和再现功能 • 与系统服务和驱动的良好集成性 • 广受业界采用，具有长生命周期的
1个Ultra2 SCSI接口 1个1 MS/s, 12-bit模拟输出(8通道) 1个GPIB控制器和千兆以太网接口 2个声音和振动分析设备(8通道)
1个2.7 GHz的RF下变频器 1个IF数字化仪
1个空的槽用于扩展
11
不同厂商通过不同的方法实现ATS
用户自定义的测量 (必需)
实时数据传输
(必需)
以软件为核心的 下一代自动化测试系统
1
议程 第一部分： • NI公司简介 • 自动化测试发展的趋势和挑战 • 以软件为核心的模块化系统架构
第二部分： • 模块化仪器系统与应用案例介绍
2
Net Revenue in Millions
National Instruments 概况
• 基于计算机的测量与自 动化的创新者
不同厂商通过不同的方法实现ATS
嵌入式PC (本图) (也可选择连接外部PC)
必须通过
LAN, GPIB, USB或PCI Express连接 到外部PC
423 mm x 44 mm x 433 mm 1个电源
435 mm x 192 mm x 560 mm 1个信号发生器
354 mm x 188 mm x 282 mm 1个示波器
22
以软件为核心的模块化系统架构
23
常见总线带宽和延迟的比较
24
选择适合您应用需求的总线
• GPIB 常用的分立仪器，特殊用途的仪器 • USB 自动检测，即插即用 • Ethernet/LAN/LXI 分布式/远程系统 • PCI/PXI 高带宽和低传输延迟 • PCI/PXI Express 最佳的带宽和最低的传输延
合成仪器工作 Keithley 发布PXI模块, Agilent 加入 小组(SIWG) 成立 Agilent 收购两家PXI公司 PXI系统联盟
29
部分PXISA成员列表
Complete list at pxisa.org
30
PXI 广泛应用于不同的工业领域
消费电子
军事与航空
汽车制造
通信
半导体
$50 $0
'77 '79 '81 '83 '85 '87 '89 '91 '93 '95 '97 '99 '01 '03 '05
Direct Sales Offices Distributors
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持续的创新源于 长期的支持
图形化系统设计
基于PC的虚拟仪器
仪器控制
PC Plug-In Instruments
医疗设备
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基于PXI/PXI Express 的模块化I/O
分辨率 (Bits)
28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8
6 4
1
7 ½ 位数字万用表
音频分析仪 M系列 数据采集卡
6.6 GHz 矢量信号分析仪/发生器 2.7 GHz矢量信号分析仪/发生器
数字化仪 2GS/s 实时采样
PDA 和 FPGA
LabVIEW 8.5
多核处理器 状态图模块
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Dataflow
C / HDL Code
Textual Math
Simulation
Statechart
LabVIEW Desktop
LabVIEW
`` Real-Time
LabVIEW
LabVIEW
FPGA
MPU/MCU
Personal Computers
TestStand的用户：
• Lockheed Martin (Mil/Aero) • Flextronics (Electronics Mfg) • Texas Instruments (Semiconductors) • Cochlear (Healthcare) • Askey (Consumer Electronics) • Visteon (Automotive) • CIMTEK (Automotive) • G Systems (Semiconductors) • Anoto AB (Imaging Equipment)
• 测试管理软件的好处
– 提高测试代码的可重用性 – 减少开发周期 – 可扩展性优势 – 简化全球性的设计和制造 – 增加吞吐量 – 合并新旧测试代码 – 移植软件
15
NI TestStand
行业领先的测试管理软件
• 避免了常用测量执行任务的编程 • 可以重用任何语言编写的代码 • 简化的升级和长期维护
1980
1990
ni.com/idnet
业内最大的仪器 驱动程序库
>275家厂商 >6000种仪器驱动
2000
4
2008
NI 客户的分布
•超过25,000个客户分布在多达80个国家 •没有一个行业占据NI销售额的10%
5
业界越来越重视软件的作用
“突然间, 手机界面不再死板和单调, 而是灵活多 变的。软件取代了硬件。”
– 替换原有陈旧的仪器 – 保存他们10年来在软件开发上的投资
注: 图片经过Test & Measurement World 的许可
35
John Gmitter Harris RF
Communications
采用以软件为中心的模块化测试架构
模块化架构
Harris RF NI TestStand
LabVIEW
——时代杂志对于Apple iPhone的评论
iPhone
ATLAS ATML
合成仪器
6
美国国防部强调模块化的架构
美国国防部要求：
“最新的商业技术促进了合成仪器的发展，使 得合成仪器可以在实时环境下进行配置以完 成各种各样的测试功能….单个‘合成’仪器可以 替代多个独立功能的仪器，从而减少了设备 的体积、解决了设备过时问题。”
– 摘自美国国防部在技术转变活动中提交给美国国会的报告 2002年2月
8
英国国防部评价测试系统的未来
“虚拟仪器——软件定义的模块化硬件架构 是 国防部未来测试系统核心的必备技术。”
——Marcus Ransom上校, 英国国防部
9
下一代自动化测试系统(ATS)的目标
• 降低自动化测试系统的总成本 • 缩短开发新ATS或者升级旧ATS的时间 • 为ATS提供更大的灵活性 • 减小物理体积 • 改善测试质量 • 更长的系统寿命
主流软件
18
LabVIEW 的里程碑
新！LabVIEW 8.6
引领并行技术时代的 编程标准
Multicore, FPGA, Wireless
LabVIEW
Sun, Windows
LabVIEW 1.0
Macintosh
LabVIEW 4.0
专业化开发
LabVIEW 6i
联网
LabVIEW
嵌入式和 DSP
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Number of Systems Per Year
PXI – 发展最快的测试标准
PXI System Sales Unit Forecast
35,000 30,000
Actual
Forecast
25,000
20,000
15,000
10,000
5,000
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
VXI 253.9 3627 70.0 4.3% <1000
PXI 215.2 13450 16.0 23.0% >1500
Source: Frost & Sullivan, World PXI and VXI Test Equipment M arkets, Q3 2006, PXI and
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不断促进的改变
PXI Systems
CompactRIO
百度文库
Single-Board RIO Custom Design
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LabWindows/CVI
测试和测量的 ANSI C 开发环境
Measurement Studio
用于Microsoft Visual Studio和. NET 开发环境的测量工具
21
集成各种新技术，简化编程的复杂性
PXI创立
美国国防部 Agilent 发布 定义“合成仪器” PXI模块
SIWG 采用 PCI Express 作为标准
接口总线
NI, BAE, Phase Matrix 开始 研发 26.5 GHz PXI 下变频
器
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
通用类驱动
PXI 远程控制器
XML 配置文件
PXI
GPIB
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LabVIEW 8.20
20周年纪念版 简体中文版
1990
1993
1998
2003
2005
2007
1986
1992
1997
2000
2005
2006
2008
LabVIEW 2.0 编译语言程序
LabVIEW 5.0
Undo! 和实时
LabVIEW 8
分布式智能
LabVIEW 3.0
多平台
LabVIEW 7 Express
现有超过1,500种符合 PXI规范的设备！
2006 – 2012 年预 计23% CAGR
资料来源: World VXI & PXI Test Equipment Markets, Frost & Sullivan, 2006
年9月
Est Market Revenue ($Mil) in '06 Est # of Systems (Units) in '06 Avg System Price ($K) 2005-2010 CAGR # of Products
33
集成第三方的硬件构建完整测试系统
• 行业数据总线
– ARINC 429 (Condor) – MIL-STD-1553 (Condor)
• 分布式的实时网络
– 反射内存 (Systran/VMIC)
• 特殊的测量
– LVDT 测量 (North Atlantic) – 遥感模块 (SBS Technologies)
• 大规模互联系统
– Virginia Panel Corporation – MAC Panel
34
案例分析：设计下一代RF测试系统
• 用于Falcon II系列数字战场通信系统（包 括基站、车载和手持式）的测试
• 兼容最新的调制解调方式和扩展至更高 的频段（目前的Falcon II为512MHz，未来 的Falcon III要高达2GHz） • 可扩展性和灵活性，满足测试设备数量 的随时扩展 • 小体积、低成本的测试系统
和PC的连接
(必需)
Vendor
Adaptive User
Interface
模块化硬件
12
自定义的 用户界面
下一代自动化测试系统
下一代自动化测试系统是一个以软件 为中心的模块化解决方案，使得工程 师们能够从原始的测量数据中获取用 户自定义的结果。
13
以软件为核心的模块化系统架构
14
测试管理软件
445.5 mm x 177 mm x 434.8 mm
1个定时控制设备 1个100 MS/s, 14-bit 的数字化仪(2通道)
1个7 ½ 位的DMM 1个100 MHz的数字测试设备 2个100 MS/s, 16-bit的任意波形发生器(2通道) 1个大电流通用继电器开关 1个500 MHz多路复用器矩阵
数字化仪 8通道 60 MS/s
10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G 10G 100G
频率 (Hz)
NI Products, 2008
32
支持多种总线的混合总线系统
PXI/PXI Express 作为混合系统的核心
USB
LAN/LXI
VXI GPIB
从ni.com/idnet下载超过5000 个仪器驱动程序
迟
25
PXI平台 — 模块化、可扩展、利用最新商业技术
NI PXIe-8106 Intel 双核
PXI Express 总线
R 系列
PXI DAQ 8百万门 FPGA
模块化仪器
Windows 或 RT OS
LabVIEW
声音振动工具包， 视觉模块 … NI-DAQmx, NI-DMM, NI-Scope…
• 30年来强劲的收益增长 记录
• 2008年财政年度的收入 达到8.2亿美元
• 全球超过5000名员工， 在40多个国家设有分支 机构
• 连续10年被《财富》杂 志评为美国最适合工作 的100家公司之一
$700 $650 $600 $550 $500 $450 $400 $350 $300 $250 $200 $150 $100
Automotive
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NI DIAdem – 海量数据管理软件
DIAdem DataFinder
– 提供更快的数据挖掘的方式
DIAdem 分析和报表生成的功能
– 提供强大的各种分析函数 – 快速报表和结果生成
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测试开发软件
• 高效快速的开发 • 兼备功能性和易用性 • 集成强大的数据分析和再现功能 • 与系统服务和驱动的良好集成性 • 广受业界采用，具有长生命周期的
1个Ultra2 SCSI接口 1个1 MS/s, 12-bit模拟输出(8通道) 1个GPIB控制器和千兆以太网接口 2个声音和振动分析设备(8通道)
1个2.7 GHz的RF下变频器 1个IF数字化仪
1个空的槽用于扩展
11
不同厂商通过不同的方法实现ATS
用户自定义的测量 (必需)
实时数据传输
(必需)
以软件为核心的 下一代自动化测试系统
1
议程 第一部分： • NI公司简介 • 自动化测试发展的趋势和挑战 • 以软件为核心的模块化系统架构
第二部分： • 模块化仪器系统与应用案例介绍
2
Net Revenue in Millions
National Instruments 概况
• 基于计算机的测量与自 动化的创新者