Graphical system design solution
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5) 其他PXI板卡的使用。 对于任何测试测量系统，自然离不开继电器的控制，我们采 用了多块PXI-2565, PXI-2503继电器板卡。
PXI-2565拥有16个独立的单刀单掷非锁存继电器可以方便 的实现线路的控制。PXI-2503低压多路复用开关继电器，在 一些特殊电路上非常方便。PXI-8420 RS232串和PXI-8421 RS485串口卡各有两个串口，扩充了计算机的串口配置，通 过VISA编程通信异常方便。PXI-8331 卡高速串口卡，用于 跟计算机实现高速通信。PCI-GPIB 卡 实现了对GPIB接口设 备的通信控制。构建完成的PXI设备前面板如图3。
48
基于NI CompactRIO的多通道强震动监测与报警系统开发
51
采用NI模块化仪器构建业界领先的RFID测试系统
54
基于LabVIEW的智能车仿真平台
58
测试与验证
1
基于PXI和LabVIEW的FCT(Functional Circuit Test)测试系统
作者：王伟 职务：Senior Software Engineer 公司：霍尼韦尔综合科技（中国）有限公司
应用方案：使用NI公司的PXI控制硬件平台结合NI的图形化编 程软件LabVIEW快速并成功的开发构建出一个经济、灵活的 PCB板功能测试系统(FCT测试系统)。
该系统采用的PXI 控制板卡可以实现对音频、视频以及各种 静态参数(电压、电流、频率)的综合性全自动测试，并且通过 LabVIEW软件编程可以实现兼容GPIB,I2C,Modbus,TCT/IP等多 种协议，通过VISA模块库，可以实现对串口随意方式的数据处 理，和数据交互显示。
介绍： 现代化电子工厂车间批量生产的PCB电路板，除了要进行ICT 测试外，还要做最终打包出厂前的功能测试FCT(Functional Circuit Test)。利用NI公司的PXI 控制板卡和LabVIEW软件构建 的一套完整的包含音频、视频及各种电压，电流，频率，开关 量等等的综合性全自动功能测试平台。该平台实现了对各种 不同的PCB电路板的FCT功能测试。通过该平台无需频繁更换 测试硬件，新产品加入时，只需更换一个ATE测试夹具，按照 PXI板卡的硬件资源分配，对测试夹具的插针进行连线到其界 面接口，最后修改相应的测试软件即可实现对PCB板的全自动 测试。
测试与验证
应用领域：产品测试
挑战：通过PXI 控制板卡和LabVIEW软件，构建一套比较完整 齐全的PCB板的功能测试(FCT)系统，利用该系统可实现对音 频视频以及各种静态参数（电压、电流、频率）的综合性全 自动测试，对于新开发生产的PCB板，工厂无需频繁更换测 试硬件，只要添加制作一个测试夹具，重新连接线路，利用 LabVIEW开发编写测试软件即可。
3) 视频信号的测试分析。 视频检测包括对视频镜头采集清晰度的检测和视频芯片编解 码算法的检测。PXI-1411具有单路彩色模拟输入通道，结合 NI Vision Acquisition 8.5.1软件可以将光学镜头采集的视频 信号传输到软件进行分析处理。
PXI-5431高精度模拟视频信号发生器，可以模拟视频信号源 输出到待测PCB板的视频编解码芯片，在通过网络将数字视 频传输画面到计算机，从而实现对视频编解码芯片的测试。 一个简单 的 视 频 信 号 测 试 原 理 如 图 2 所 示 。
利用LabVIEW8.2.1的图形化编程软件，规范统一了上位机 软件编程界面，对各个板卡的操作实现了模块化编程，大大 提高了编程效率。
5) 合理的机柜布局。 因为是一个综合的FCT测试系统，必然要对设备有个合理的 布局，我们采用了2m×1.2m×1.4m的机柜，分5层布局， 由下往上依次设备是可编程电源，PXI设备，测试夹具， PC 机，视频监视器，PC显示器。这样的一个机架紧凑而合理。
National Instruments
图形化系统设计应用方案——优秀论文历年精选
/china/solutions
目录
测试与验证
基于PXI和LabVIEW的FCT(Functional Circuit Test)测试系统
2
基于NI产品的高压共轨柴油机电控单元测试系统的开发
6
基于PXI总线的旋转试验台综合测试系统的设计与实现
ICT：IN Circuit test，ICT通常是生产中第一道测试工序，主要 运用ICT测试设备在线检查单个元器件以及各电路网络的开、短 路情况。
现在大多数的PCB板都会下载相应的Firmware来对板卡进行 程序控制，通过ICT的PCB板虽然能够准确定位电子元器件的 优劣，却无法对整个电路板的功能好坏作出判断。这就需要 测试工程师搭建一个适合PCB板的模拟电路环境，对电路板的 TP(TestPoint)点进行FCT功能测试。
3. 系统构架组成 以往一个简单的FCT功能测试台，测试治具是必须的，然后根 据PCB板的不同功能需求，设计制作各种功能的电路底板，然 后接线到针盘底座，最后对单片机进行编写Firmware软件。大 多通过液晶屏显示测试结果，复杂一些的还需要通过串口与上 位机编写的PC软件进行通信控制，以实现各种测试功能。
PXI-4461就是一款完全可以替代音频分析仪的数据采集卡， 结合NI的软件模块，可以非常方便的实现对音频信号的采集 分析。
另外，对于简单的音频信号测试，可以通过PXI-6070E模拟 一个正弦信号作为的待测PCB板的音频信号输入源，通过 PXI-5122读取音频信号输出端频率，幅值的方法实现FCT功 能检测。
基于PXI的FCT功能测试台让测试工程师从频繁的设计制作各种 电路板，无休止的编写Firmware软件，不断的连接布线中解脱 出来。
图1
4. PXI测试硬件构成分析 1) PXI-6533, PXI-6070E的选择。 PXI-6533 拥有32条数字I/O线 (5V TTL/CMOS)，速度高达 13.3 MB/s其中的任意两个I/O完全可以模拟一个I2C总线协 议。数量上也足够满足我们对PCB板I/O控制的需要。对于 PXI-6070E的选择我们看中的是它具有两通道的模拟量输 出，可以通过软件编程模型输出一些特定波形，如正弦波、 三角波等，很多时候可以作为音频信号源使用。
使用的产品： 软件 LabVIEW 8.2.1 Professional Development System National Instruments drivers NI Vision 8.5 Development Module NI Vision Acquisition 8.5.1 Composite Video Generator 5431
该FCT功能测试平台的系统构架主要有如下优势： 1) 统一的硬件资源分配。 将各种型号的PXI板卡插入PXI-1045 18槽3U机箱后，按照各 种 板卡的接口地址，进行统一资源分配。通过SCSI接口电 缆将端口线引出到我们称之为“Interface Receiver”的机架 侧面上。
2) 统一的测试治具接口。 该“Interface Receiver”的顶端是一个固定尺寸的针床底 座。通过统一尺寸的测试治具底座接口，从而进一步实现 了将待测PCB板的TP(TestPoint)的信号引入到PXI板信号采 集端。
硬件 PXI-1045 18槽3U PXI机箱 PXI-6533 高速32位数字数字I/O卡 PXI-6070E 多功能I/O卡 PXI-4070 数字万用表 PXI-5122 示波器卡 PXI-2565, PXI-2503多路继电器板卡 PXI-4461 动态信号采集发生器 PXI-5431 视频信号发生卡 PXI-1411 视频分析卡 PXI-8420 RS232串口卡 PXI-8421 RS485串口卡 PXI-8331 卡 PCI-GPIB 卡 PPS-GW-3202 GPIB 接口电源
9
基于虚拟仪器的音视频处理板通用自动测试系统
13
工业自动化
基于LabVIEW的电能质量校验装置的开发
18
用CompactRIO开发EDM过程控制器
21
LabVIE控制与仿真
永磁同步直线电机硬件在环实时仿真平台
26
基于LabVIEW和PXI平台的6-DOF并联机器人控制系统的开发
30
基于PXI和CompactRIO的电子稳定程序(ESP)硬件在环仿真平台开发
33
实验室研究
基于NI技术的OFDM发射接收系统
38
基于CompactRIO平台的机体疲劳试验台架自动控制系统
40
基于LabVIEW和SPEEDY-33的数字音效器构建与研究
43
创新应用
采用LabVIEW为平台开发多参数病人监护仪自动测试系统
软件的前面板界面也进行了划分，主要由静态参数显示窗口， 视频测试窗口，音频测试窗口，合格率计算窗口，信息提示窗 口五部分构成。前面板测试界面如图4所示。
图2 视频检测原理图
4) 音频信号的测试分析。 安防类电子产品中，音频信号的测试是必须的。很多的产品 音频要求必须达到一定的国家标准。为了测试音频，通常 需要花大价钱购买一套音频分析仪，实现对THD(谐波失真 率)，S/N信噪比等精确测量。
该系统综合了音频，视频的自动测试，包含了GPIB，RS232， RS485， Ethernet等多种接口和通讯方式，测试方法简单，操 作工人测试时只需要将测试夹具压下、观察上位机软件画面提 示，测试完成后抬起测试把柄即可实现全功能测试，测试效率 大幅提高。
正文： 1. FCT功能测试现状 现代化电子工厂车间批量生产的PCB电路板，通常要进行ICT和 FCT的测试。
最终我们构建的测试架如图1所示。
针对如此多的功能实现，倘若都采用仪器设备，单从费用上来 说构建这样一个复杂的FCT测试系统会是一个不小的开支，这 时我们想到了NI。NI作为测试测量业内的专家，为我们提供了 很好的技术服务，经过仔细的需求分析，帮我们推荐了上面的 产品清单，我们仅花费了最初一半费用就最终实现了我们的系 统构想。
3) 可编程电源控制。 通过GPIB控制可编程电源，实现了对各种待测PCB板一定范 围内任意电压，电流的稳定供给。
4) 统一的上位机软件控制界面。 3
2) PXI-4070, PXI-5122, GW-3202 GPIB接口可编程电源。 待测PCB板属于弱电，PXI-4070可测量高达±300 VDC的电 压和±1 ADC的电流充分满足测试需求。另外对GW-3202通 过GPIB接口软件编程控制可以提供给测试夹具底板稳定可靠 的电压电流，短路过电流时候还提供短路保护，非常安全。 PXI-5122自然必不可少，14位分辨率的双同步采样示波器， 对于实现图形分析，频率测试，非常方便。
FCT：Functional Circuit test，主要是模拟成品的功能，运用测 试治具测试产品的功能是否实现的测试系统。
现有的工厂产线对PCB的FCT功能测试，大多实现的是一对一 的方式，即一种PCB对应一个FCT功能测试台。该种测试台由 测试工程师自己设计控制电路底板，连接I/O口到测试治具的 针盘，然后编写底板Firmware模拟成品运行环境，实现对待测 PCB板电压、电流检测、以及相应时序控制。一对一的方式虽然 对测试工人是一种方便，但同时也意味着资源浪费，在该类产品 出厂后，该FCT测试台也往往被束之高阁了。对测试工程师不断 的制版，编程，接线等等重复劳动也是一个不小的工作压力。
2
2. PXI测试系统构想 随着产品种类越来越多，测试功能越来越复杂PCB板来说， 普通的FCT功能测试台已经无法实现一些特殊的功能测试，例 如：音频，视频等功能测试。能不能构建一个统一的测试平台 来实现大部分的FCT功能测试呢？首先我们设想的测试平台必 须具有如下测试功能：
1) 多路双向高速I/O可以实现对测试治具状态监测的同 时，能够模拟I2C等协议实现对PCB板的多数芯片的时序 控制。 2) 多路模拟量输入输出，可以模拟一些波形信号作为PCB板 的的输入信号。 3) 多通道可控制继电器阵列，方便实现对信号通断控制。 4) RS232, RS485串口卡，实现串口协议通信。 5) 采集电压，电流的程序控制万用表功能。 6) 可实现频率，波形采集的示波器。 7) 视频产生和采集分析功能。 8) 音频采集分析功能。 9) 可编程电源。 10) 统一编程的软件。
PXI-2565拥有16个独立的单刀单掷非锁存继电器可以方便 的实现线路的控制。PXI-2503低压多路复用开关继电器，在 一些特殊电路上非常方便。PXI-8420 RS232串和PXI-8421 RS485串口卡各有两个串口，扩充了计算机的串口配置，通 过VISA编程通信异常方便。PXI-8331 卡高速串口卡，用于 跟计算机实现高速通信。PCI-GPIB 卡 实现了对GPIB接口设 备的通信控制。构建完成的PXI设备前面板如图3。
48
基于NI CompactRIO的多通道强震动监测与报警系统开发
51
采用NI模块化仪器构建业界领先的RFID测试系统
54
基于LabVIEW的智能车仿真平台
58
测试与验证
1
基于PXI和LabVIEW的FCT(Functional Circuit Test)测试系统
作者：王伟 职务：Senior Software Engineer 公司：霍尼韦尔综合科技（中国）有限公司
应用方案：使用NI公司的PXI控制硬件平台结合NI的图形化编 程软件LabVIEW快速并成功的开发构建出一个经济、灵活的 PCB板功能测试系统(FCT测试系统)。
该系统采用的PXI 控制板卡可以实现对音频、视频以及各种 静态参数(电压、电流、频率)的综合性全自动测试，并且通过 LabVIEW软件编程可以实现兼容GPIB,I2C,Modbus,TCT/IP等多 种协议，通过VISA模块库，可以实现对串口随意方式的数据处 理，和数据交互显示。
介绍： 现代化电子工厂车间批量生产的PCB电路板，除了要进行ICT 测试外，还要做最终打包出厂前的功能测试FCT(Functional Circuit Test)。利用NI公司的PXI 控制板卡和LabVIEW软件构建 的一套完整的包含音频、视频及各种电压，电流，频率，开关 量等等的综合性全自动功能测试平台。该平台实现了对各种 不同的PCB电路板的FCT功能测试。通过该平台无需频繁更换 测试硬件，新产品加入时，只需更换一个ATE测试夹具，按照 PXI板卡的硬件资源分配，对测试夹具的插针进行连线到其界 面接口，最后修改相应的测试软件即可实现对PCB板的全自动 测试。
测试与验证
应用领域：产品测试
挑战：通过PXI 控制板卡和LabVIEW软件，构建一套比较完整 齐全的PCB板的功能测试(FCT)系统，利用该系统可实现对音 频视频以及各种静态参数（电压、电流、频率）的综合性全 自动测试，对于新开发生产的PCB板，工厂无需频繁更换测 试硬件，只要添加制作一个测试夹具，重新连接线路，利用 LabVIEW开发编写测试软件即可。
3) 视频信号的测试分析。 视频检测包括对视频镜头采集清晰度的检测和视频芯片编解 码算法的检测。PXI-1411具有单路彩色模拟输入通道，结合 NI Vision Acquisition 8.5.1软件可以将光学镜头采集的视频 信号传输到软件进行分析处理。
PXI-5431高精度模拟视频信号发生器，可以模拟视频信号源 输出到待测PCB板的视频编解码芯片，在通过网络将数字视 频传输画面到计算机，从而实现对视频编解码芯片的测试。 一个简单 的 视 频 信 号 测 试 原 理 如 图 2 所 示 。
利用LabVIEW8.2.1的图形化编程软件，规范统一了上位机 软件编程界面，对各个板卡的操作实现了模块化编程，大大 提高了编程效率。
5) 合理的机柜布局。 因为是一个综合的FCT测试系统，必然要对设备有个合理的 布局，我们采用了2m×1.2m×1.4m的机柜，分5层布局， 由下往上依次设备是可编程电源，PXI设备，测试夹具， PC 机，视频监视器，PC显示器。这样的一个机架紧凑而合理。
National Instruments
图形化系统设计应用方案——优秀论文历年精选
/china/solutions
目录
测试与验证
基于PXI和LabVIEW的FCT(Functional Circuit Test)测试系统
2
基于NI产品的高压共轨柴油机电控单元测试系统的开发
6
基于PXI总线的旋转试验台综合测试系统的设计与实现
ICT：IN Circuit test，ICT通常是生产中第一道测试工序，主要 运用ICT测试设备在线检查单个元器件以及各电路网络的开、短 路情况。
现在大多数的PCB板都会下载相应的Firmware来对板卡进行 程序控制，通过ICT的PCB板虽然能够准确定位电子元器件的 优劣，却无法对整个电路板的功能好坏作出判断。这就需要 测试工程师搭建一个适合PCB板的模拟电路环境，对电路板的 TP(TestPoint)点进行FCT功能测试。
3. 系统构架组成 以往一个简单的FCT功能测试台，测试治具是必须的，然后根 据PCB板的不同功能需求，设计制作各种功能的电路底板，然 后接线到针盘底座，最后对单片机进行编写Firmware软件。大 多通过液晶屏显示测试结果，复杂一些的还需要通过串口与上 位机编写的PC软件进行通信控制，以实现各种测试功能。
PXI-4461就是一款完全可以替代音频分析仪的数据采集卡， 结合NI的软件模块，可以非常方便的实现对音频信号的采集 分析。
另外，对于简单的音频信号测试，可以通过PXI-6070E模拟 一个正弦信号作为的待测PCB板的音频信号输入源，通过 PXI-5122读取音频信号输出端频率，幅值的方法实现FCT功 能检测。
基于PXI的FCT功能测试台让测试工程师从频繁的设计制作各种 电路板，无休止的编写Firmware软件，不断的连接布线中解脱 出来。
图1
4. PXI测试硬件构成分析 1) PXI-6533, PXI-6070E的选择。 PXI-6533 拥有32条数字I/O线 (5V TTL/CMOS)，速度高达 13.3 MB/s其中的任意两个I/O完全可以模拟一个I2C总线协 议。数量上也足够满足我们对PCB板I/O控制的需要。对于 PXI-6070E的选择我们看中的是它具有两通道的模拟量输 出，可以通过软件编程模型输出一些特定波形，如正弦波、 三角波等，很多时候可以作为音频信号源使用。
使用的产品： 软件 LabVIEW 8.2.1 Professional Development System National Instruments drivers NI Vision 8.5 Development Module NI Vision Acquisition 8.5.1 Composite Video Generator 5431
该FCT功能测试平台的系统构架主要有如下优势： 1) 统一的硬件资源分配。 将各种型号的PXI板卡插入PXI-1045 18槽3U机箱后，按照各 种 板卡的接口地址，进行统一资源分配。通过SCSI接口电 缆将端口线引出到我们称之为“Interface Receiver”的机架 侧面上。
2) 统一的测试治具接口。 该“Interface Receiver”的顶端是一个固定尺寸的针床底 座。通过统一尺寸的测试治具底座接口，从而进一步实现 了将待测PCB板的TP(TestPoint)的信号引入到PXI板信号采 集端。
硬件 PXI-1045 18槽3U PXI机箱 PXI-6533 高速32位数字数字I/O卡 PXI-6070E 多功能I/O卡 PXI-4070 数字万用表 PXI-5122 示波器卡 PXI-2565, PXI-2503多路继电器板卡 PXI-4461 动态信号采集发生器 PXI-5431 视频信号发生卡 PXI-1411 视频分析卡 PXI-8420 RS232串口卡 PXI-8421 RS485串口卡 PXI-8331 卡 PCI-GPIB 卡 PPS-GW-3202 GPIB 接口电源
9
基于虚拟仪器的音视频处理板通用自动测试系统
13
工业自动化
基于LabVIEW的电能质量校验装置的开发
18
用CompactRIO开发EDM过程控制器
21
LabVIE控制与仿真
永磁同步直线电机硬件在环实时仿真平台
26
基于LabVIEW和PXI平台的6-DOF并联机器人控制系统的开发
30
基于PXI和CompactRIO的电子稳定程序(ESP)硬件在环仿真平台开发
33
实验室研究
基于NI技术的OFDM发射接收系统
38
基于CompactRIO平台的机体疲劳试验台架自动控制系统
40
基于LabVIEW和SPEEDY-33的数字音效器构建与研究
43
创新应用
采用LabVIEW为平台开发多参数病人监护仪自动测试系统
软件的前面板界面也进行了划分，主要由静态参数显示窗口， 视频测试窗口，音频测试窗口，合格率计算窗口，信息提示窗 口五部分构成。前面板测试界面如图4所示。
图2 视频检测原理图
4) 音频信号的测试分析。 安防类电子产品中，音频信号的测试是必须的。很多的产品 音频要求必须达到一定的国家标准。为了测试音频，通常 需要花大价钱购买一套音频分析仪，实现对THD(谐波失真 率)，S/N信噪比等精确测量。
该系统综合了音频，视频的自动测试，包含了GPIB，RS232， RS485， Ethernet等多种接口和通讯方式，测试方法简单，操 作工人测试时只需要将测试夹具压下、观察上位机软件画面提 示，测试完成后抬起测试把柄即可实现全功能测试，测试效率 大幅提高。
正文： 1. FCT功能测试现状 现代化电子工厂车间批量生产的PCB电路板，通常要进行ICT和 FCT的测试。
最终我们构建的测试架如图1所示。
针对如此多的功能实现，倘若都采用仪器设备，单从费用上来 说构建这样一个复杂的FCT测试系统会是一个不小的开支，这 时我们想到了NI。NI作为测试测量业内的专家，为我们提供了 很好的技术服务，经过仔细的需求分析，帮我们推荐了上面的 产品清单，我们仅花费了最初一半费用就最终实现了我们的系 统构想。
3) 可编程电源控制。 通过GPIB控制可编程电源，实现了对各种待测PCB板一定范 围内任意电压，电流的稳定供给。
4) 统一的上位机软件控制界面。 3
2) PXI-4070, PXI-5122, GW-3202 GPIB接口可编程电源。 待测PCB板属于弱电，PXI-4070可测量高达±300 VDC的电 压和±1 ADC的电流充分满足测试需求。另外对GW-3202通 过GPIB接口软件编程控制可以提供给测试夹具底板稳定可靠 的电压电流，短路过电流时候还提供短路保护，非常安全。 PXI-5122自然必不可少，14位分辨率的双同步采样示波器， 对于实现图形分析，频率测试，非常方便。
FCT：Functional Circuit test，主要是模拟成品的功能，运用测 试治具测试产品的功能是否实现的测试系统。
现有的工厂产线对PCB的FCT功能测试，大多实现的是一对一 的方式，即一种PCB对应一个FCT功能测试台。该种测试台由 测试工程师自己设计控制电路底板，连接I/O口到测试治具的 针盘，然后编写底板Firmware模拟成品运行环境，实现对待测 PCB板电压、电流检测、以及相应时序控制。一对一的方式虽然 对测试工人是一种方便，但同时也意味着资源浪费，在该类产品 出厂后，该FCT测试台也往往被束之高阁了。对测试工程师不断 的制版，编程，接线等等重复劳动也是一个不小的工作压力。
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2. PXI测试系统构想 随着产品种类越来越多，测试功能越来越复杂PCB板来说， 普通的FCT功能测试台已经无法实现一些特殊的功能测试，例 如：音频，视频等功能测试。能不能构建一个统一的测试平台 来实现大部分的FCT功能测试呢？首先我们设想的测试平台必 须具有如下测试功能：
1) 多路双向高速I/O可以实现对测试治具状态监测的同 时，能够模拟I2C等协议实现对PCB板的多数芯片的时序 控制。 2) 多路模拟量输入输出，可以模拟一些波形信号作为PCB板 的的输入信号。 3) 多通道可控制继电器阵列，方便实现对信号通断控制。 4) RS232, RS485串口卡，实现串口协议通信。 5) 采集电压，电流的程序控制万用表功能。 6) 可实现频率，波形采集的示波器。 7) 视频产生和采集分析功能。 8) 音频采集分析功能。 9) 可编程电源。 10) 统一编程的软件。