基于NI TestStand 和LabVIEW 開發模塊化的軟件架構
2012-07-10 22:14:39 本站原創當今企業所面臨的挑戰之一是測試成本越來越高。由于設備的復雜性不斷增加，所以測試這些設備的成本也在不斷提高。因為測試對于產品質量至關重要,而更加復雜的電子設備需要更新式、更先進的測試儀器，所以產品的測試成本過高，無法與其較低的制造成本保持一致。
當今，測試工程師身處在這樣一個產品開發環境之中：
· 產品設計比前幾代更加復· 雜
· 為保持競爭力并滿足市場需求，· 開發周期不· 斷縮短
· 預算不· 斷縮減，· 但產品測試卻越來越昂貴
模塊化測試框架：軟件定義的測試方法
為了滿足縮短開發周期、實現較大范圍的產品組合、減少預算以及完成更復雜產品的挑戰，測試工程師們不得不放棄專一的、針對特定應用的交鑰匙測試系 統。這些系統缺少靈活性，難以適應和添加新功能來更新測試更新、更復雜的產品，因此，傳統解決方案，例如靜態機架式儀器或專用的“big iron”ATE系統都無法有效地滿足當今的市場需求。
為滿足這些需求，測試經理和工程師們轉向了基于行業標準的模塊化、軟件定義的測試架構，它可以提供：
· 增加測試系統的靈活性，· 能夠添加新的功能并適應它們所需要的新技術
· 可擴展性，· 根據需要增加新的功能（和儀器）
· 通過減少前期投資成本及維護成本來降低測試系統成本，同· 時增加設備· 和代碼的重用率
· 通過硬件抽象層降低硬件折舊的風險
設計高效的模塊化測試系統需要的架構是能夠分離出測試系統（圖1）的不同組成部分--主要是將測試代碼和儀器之間以及測試代碼和總體測試管理架構之 間解耦。這種將測試系統模塊化地解耦為不同的組成部分，以及通過軟件定義儀器功能的能力是更快更經濟地開發靈活測試系統的關鍵因素。
測試管理軟件：NI TestStand
一個自動化測試系統需要執行諸多任務和測量操作步驟，其中有些操作是針對特定的被測設備（Device under test, DUT），而其它的則是適用于各種被測設備。傳統的測試系統通常將兩種操作類型整合到同一個單一的軟件層。在這種范式下，當項目的要求發生變化時，測試系 統的每個部分都需要更改，并且代碼的重用變得非常繁瑣。
一個模塊化的測試系統架構需要明確劃分系統級任務與DUT級任務。系統級任務對于每一個設備（測試管理軟件）通常是相同的，而DUT級任務對于每個 測試設備（測試代碼）是不同的。如圖表1所示即為DUT級和系統級任務間的區別。這種劃分使得測試工程師們能夠快速地重用、維護和修改測試管理軟件的組 件，而不會影響實際的測試代碼，反之亦然。
NI TestStand是 NI推出的一款功能強大、可立即執行的測試管理軟件，用于開發、部署及執行測試系統軟件（如圖2所示）。其核心在于NI TestStand是一個測試執行程序，允許測試人員按照序列調用測試代碼，而且該代碼可以由任何編程語言編寫。此外，NI TestStand 還提供了現成可用的常見測試管理軟件功能，如下所列：
· 將結果記錄到任何OLEDB或ODBC數據庫
· 報告可以生成多種格式，· 包括HTML、文本、XML和ATML
· 管理不同· 訪問級別的用戶
· 測試限制管理
· 簡單和高級的操作界面
· 并行測試功能，· 允許在一個單一的DUT上同· 時測試多種產品或運行多個測試
此外，NI TestStand本身具有非常模塊化的軟件架構，它允許工程師們使用這些組件，或完全自定義它們。想要了解NI TestStand架構的更多信息，請參閱NI TestStand測試管理軟件架構指南。
圖2. NI 測試管理軟件
有些公司已經編寫了自己的測試執行程序，并花費了相當大的工程資源來重新開發測試管理軟件。這種戰略往往導致生產力下降、長時間軟件維護帶來的資源 緊缺。相反，如果使用市場上現成可用的測試管理軟件，如NI TestStand，將讓您減少設備常見功能的開發，使您專注于每個設備不同操作的測試代碼，從而最大限度地提高生產效率。
測試開發語言: LabVIEW
NI Teststand可以調用幾乎所有語言所編寫的程序，包括：LabVIEW、NI LabWindowsTM/CVI、C/C++、 .NET 甚至腳本語言。然而，大部分的通用編程語言并非針對測試測量應用而優化，因此很難寫出具有與儀器通信、分析數據以及按照有意義的方式展示數據等功能的程序代碼。
LabVIEW是一種直觀的圖形化編程語言，幫助程序員或者非程序員開很快地開發強大的測試應用軟件。圖3所示為一個簡單的LabVIEW VI（虛擬儀器或程序）的范例，它可以用來從一個儀器采集信號，對數據進行分析，然后將結果生成報表給用戶。
圖3. LabVIEW圖形化編程語言，專為測試測量應用而優化
除了通過減少測試應用開發時間以外，LabVIEW還能夠通過以下措施提高測試開發人員的效率：
· 通過免費的儀器驅動程序與儀器通信，· 從而· 可以控制任意儀器
· 通過數千個內置的函數進行數據分析，· 并展示數據
· 專門針對測試測量應用而· 開發的用戶界面控件，· 如：圖表、LED、按鈕以及儀表盤
· 可以自動利用多核處理的優勢，· 提供更高的性能
欲了解更多信息，請閱讀自動化測試與驗證系統時選用NI LabVIEW的10大理由一文。
National Instruments 還提供基于文本編程語言開發測試代碼的工具。LabWindows/CVI是一個ANSI C開發環境，而NI Measurement Studio則Visual Studio的一個插件，為使用ANSI C, .NET 和 Visual C++編程語言提供測試測量界面控件和分析函數。
選擇一種針對測試測量而進行了專門優化的編程語言，可以減少你開發測試代碼的時間，讓你更加專注于自己的特定應用。 欲了解更多信息，請閱讀選擇正確的軟件應用開發環境白皮書。
總結
隨著設備復雜性的增加、開發周期的縮短、預算減少等諸多挑戰的出現，讓工程人員有機會重新審視他們現有的自動測試策略，并尋找新的途徑，在提高效率 的同時減少成本。在設計下一個自動測試系統時，使用新的策略，從而提高系統的靈活性和擴展性，實現更高的性能、更低系統成本、更長的生命周期。
模塊化的軟件定義自動測試系統客服了以往的基于獨立儀器或者昂貴的專有ATE系統的方案中的缺點。通過對測試系統中不同部分解耦，并通過軟件定義儀 器功能，工程師能夠使用這種模塊化的儀器提供具有更高的靈活性、擴展性，并且成本更低的解決方案，以應對當前市場中的挑戰。使用NI TestS測試管理軟件和LabVIEW圖形化編程語言構建的模塊化測試軟件架構被證證明能夠優化測試系統并降低成本，其應用領域中既有最新的智能手機、 3D電視，也有極其關鍵的下一代的國防系統和醫療設備。
