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今年是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI）主辦“PXI技術(shù)和應(yīng)用論壇”（簡(jiǎn)稱PXI TAC）的第七個(gè)年頭。從一開(kāi)始的鮮為人 知，到現(xiàn)在的廣泛應(yīng)用，與其他的新興測(cè)試測(cè)量總線相比，PXI技術(shù)在全球和中國(guó)的發(fā)展可謂迅猛。筆者代表嵌入式公社受邀參加了于5月28日在深圳召開(kāi)的第七屆PXI技術(shù)和應(yīng)用論壇，在這里將所見(jiàn)所聞和感想與各位分享。 珠三角是一個(gè)消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)密集的地區(qū)，從事測(cè)控的工程師數(shù)量與華中和華北相比并不多。會(huì)議開(kāi)始之前我們還懷疑，NI租用了這么大的會(huì)議廳是否會(huì)是個(gè)失誤。隨著主題演講的開(kāi)始，大廳的座位逐漸被填滿，到最后竟然座無(wú)虛席。參會(huì)人數(shù)直觀反映了人們對(duì)PXI技術(shù)的關(guān)注和興趣。 主辦方NI公司是基于計(jì)算機(jī)的測(cè)試、控制和自動(dòng)化領(lǐng)先廠商，其營(yíng)業(yè)額和利潤(rùn)多年來(lái)一直穩(wěn)步增長(zhǎng)，2009財(cái)年收入為6.77億美元，在全球40多個(gè)國(guó)家擁有五千多名員工。NI公司在研發(fā)方面的投入較大，占年收入的16%，這個(gè)比例在金融危機(jī)期間也一直得到保持。該公司連續(xù)11年被《財(cái)富》雜志評(píng)為最適合工作的100家公司之一。 NI公司率先提出了虛擬儀器的概念，把軟件提升至和硬件同等重要的地位，。他們的理念是：提供專門(mén)為工程師和科學(xué)家設(shè)計(jì)的通用軟件，讓工程師和科學(xué)家能夠輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析和演示，進(jìn)行測(cè)試測(cè)量，就像財(cái)務(wù)人員使用Excel數(shù)據(jù)表進(jìn)行財(cái)務(wù)分析一樣簡(jiǎn)單高效。 PXI包含了三部分標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)：PXI控制器、機(jī)箱和外圍模塊，如下圖所示。 
PXI全稱PCI eXtensions for Instrumentation，即面向儀器系統(tǒng)的PCI擴(kuò)展，是一種基于PC技術(shù)的平臺(tái)。因?yàn)镻CI技術(shù)是標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放、成熟的技術(shù)，其背后推手是主要的計(jì)算機(jī)廠商，所以PXI可以說(shuō)是站在巨人的肩膀上發(fā)展起來(lái)的技術(shù)。關(guān)于PXI技術(shù)，請(qǐng)參見(jiàn)“PXI是什么？” 借助最新的半導(dǎo)體技術(shù)，采用PXI總線的虛擬儀器目前幾乎能完成所有傳統(tǒng)儀器所能完成的測(cè)試測(cè)量任務(wù)，如下圖所示。它不僅性能高，而且擴(kuò)展性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)時(shí)間 少、容易集成。目前已經(jīng)發(fā)布的PXI系統(tǒng)超過(guò)10萬(wàn)個(gè)，模塊數(shù)量超過(guò)60萬(wàn)個(gè)。根據(jù)世界權(quán)威市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Frost&Sullivan公司發(fā)布的報(bào)告顯示，近年來(lái)，PXI系統(tǒng)發(fā)布數(shù)量一直以17.6%的年平均復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。除了PXI總線本身的先 天優(yōu)勢(shì)，PXI的普及很大程度上歸功于NI公司的大力推廣。從1998年起至今的12年內(nèi)，NI公司在PXI技術(shù)上持續(xù)投入。今天發(fā)布的PXI模塊仍然可以與12年前的機(jī)箱相兼容。另外，NI聯(lián)合其他廠商和合作伙伴共同培育PXI生態(tài)圈。迄今為止，各個(gè)廠商推出的PXI模塊數(shù)量超過(guò)1500個(gè)，廠商數(shù)量70 多家。
如今NI已不僅僅致力于測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域，通過(guò)圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理念， NI著手幫助工程師在工業(yè)嵌入式、工業(yè)控制、機(jī)器控制、電子設(shè)備和代碼生成等各種領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新。他們宣稱要像PC機(jī)處理日常工作那樣簡(jiǎn)化嵌入式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速原型。也就是說(shuō)，通過(guò)圖形化設(shè)計(jì)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)從問(wèn)題檢測(cè)到問(wèn)題解決的全面覆蓋。 NI公司研發(fā)副總裁Robert Canik和技術(shù)市場(chǎng)工程師徐征在主題演講中展望了2010年自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)。 他們表示，采用標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)、多通道RF測(cè)試、peer-to-peer高速傳輸與計(jì)算、實(shí)時(shí)測(cè)試和可重復(fù)配置的儀器是幾個(gè)要點(diǎn)趨勢(shì)。 采用標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)可降低成本，并在整個(gè)產(chǎn)品周期中實(shí)現(xiàn)復(fù)用。應(yīng)用場(chǎng)合的復(fù)雜化、地理分布的分散化和產(chǎn)品的多樣性都要求廠商以合適的程度實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，也就是既 能滿足常用的測(cè)試需求，同時(shí)又易于擴(kuò)展以滿足不同情況的自定義需求。以軟件為核心的模塊化系統(tǒng)架構(gòu)最適合構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的架構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)化的核心硬件平臺(tái)就是 PXI總線技術(shù)。欲了解自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，請(qǐng)下載下面的附件。 
自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)展望 2010.pdf
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除了主題演講和諸多專題演講，本次PXI論壇和以往一樣展示了各種最新的PXI技術(shù)應(yīng)用。下面做一個(gè)簡(jiǎn)短介紹。 并行測(cè)試提高測(cè)試效率 該演示是利用NI模塊化儀器和TestStand軟件對(duì)四個(gè)UUT進(jìn)行自動(dòng)協(xié)調(diào)并行測(cè)試。通過(guò)開(kāi)關(guān)模塊實(shí)現(xiàn)其他硬件模塊的復(fù)用，通過(guò) Switch Executive軟件對(duì)開(kāi)關(guān)模塊和開(kāi)關(guān)路由進(jìn)行配置和管理，通過(guò)測(cè)試管理軟件TestStand實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試序列的自動(dòng)協(xié)調(diào)化，從而實(shí)現(xiàn)高效的并行測(cè)試。
人機(jī)對(duì)弈 采用NI PXI高精度數(shù)據(jù)采集卡和高性能運(yùn)動(dòng)控制卡，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同種類傳感器輸出信號(hào)的采集以及對(duì)電機(jī)的控制。結(jié)合LabVIEW完成了信號(hào)處理、對(duì)弈算法整合以及對(duì)機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)控制，構(gòu)建了一個(gè)人機(jī)對(duì)弈平臺(tái)。
基于FPGA的自定義儀器設(shè)計(jì) 在以軟件為核心的模塊化儀器架構(gòu)中，通過(guò)模塊化I/O引入FPGA技術(shù)。基于NI FlexRIO FPGA模塊，借助LabVIEW FPGA圖形化編程，開(kāi)發(fā)了硬件級(jí)的自定義應(yīng)用。針對(duì)ADC性能測(cè)試需求，定制了內(nèi)嵌高速ADC芯片的FlexRIO適配器模塊，作為NI FlexRIO FPGA模塊的信號(hào)前端。 該演示是半導(dǎo)體芯片有效性測(cè)試中的一個(gè)典型應(yīng)用。在板級(jí)設(shè)計(jì)中往往需要對(duì)不同型號(hào)的芯片進(jìn)行評(píng)估，每次評(píng)估都要針對(duì)不同型號(hào)的芯片單獨(dú)設(shè)計(jì)完整的PCB評(píng) 估板。該系統(tǒng)通過(guò)NI FlexRIO FPGA模塊PXI-7954R與自定制的FlexRIO適配器模塊共同在PXI平臺(tái)上構(gòu)建了ADC芯片評(píng)估板原型，驗(yàn)證了AD9288芯片的頻域特性和 線性度兩大類指標(biāo)，只需重新設(shè)計(jì)前端適配器即可實(shí)施，大大減少了工作量。 音視頻測(cè)試與驗(yàn)證 如今的音視頻標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越多，每臺(tái)音視頻設(shè)備都必須通過(guò)多種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。使用基于NI PXI平臺(tái)的高性能模塊化儀器，借助NI AudioMASTER和NI VideoMASTER軟件強(qiáng)大的音視頻分析測(cè)試功能，通過(guò)圖形化應(yīng)用開(kāi)發(fā)軟件LabVIEW和測(cè)試管理軟件TestStand快速完成了DVD播放器完整的音視頻性能測(cè)試。 實(shí)時(shí)測(cè)試與硬件在環(huán)仿真 利用基于配置的實(shí)時(shí)測(cè)試與仿真軟件VeriStand和PXI實(shí)時(shí)系統(tǒng)，方便地構(gòu)建硬件在環(huán)（HIL）仿真應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)模型導(dǎo)入，將模型I/O與硬件I/O相關(guān)聯(lián)，配置計(jì)算通道、仿真激勵(lì)信號(hào)，實(shí)時(shí)定義用戶界面操作，簡(jiǎn)化了硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。 該演示使用NI VeriStand實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)模型的仿真。以不同的風(fēng)速和風(fēng)向作為激勵(lì)信號(hào)，可以觀察風(fēng)機(jī)模型在控制系統(tǒng)作用下的行為變化，從而對(duì)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的有效性進(jìn)行測(cè)試。 作者：嵌入式公社 郭慶春 |
