伴隨著測(cè)試需求的多樣化和復(fù)雜化，以軟件為的虛擬儀器測(cè)試策略正逐漸成為行業(yè)主流的技術(shù)，并得到廣泛的應(yīng)用，在提高效率的同時(shí)降低測(cè)試成本。在新興商業(yè)技術(shù)不斷涌現(xiàn)的今天和未來，測(cè)試測(cè)量行業(yè)正呈現(xiàn)出五個(gè)重要的發(fā)展方向。

　　趨勢(shì)一：軟件定義的儀器系統(tǒng)成為主流

　　如今的電子產(chǎn)品(像iPhone和Wii等)已越來越依重于軟件去定義產(chǎn)品的功能。同樣的，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和客戶需求日益復(fù)雜的今天，用于測(cè)試測(cè)量的儀器系統(tǒng)也朝著以軟件為的模塊化方向發(fā)展，使得用戶能夠更快更靈活的將測(cè)試集成到設(shè)計(jì)過程中去，進(jìn)一步減少了開發(fā)時(shí)間。

　　通過軟件定義模塊化硬件的功能，用戶可以快速實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)試功能，并應(yīng)用定制數(shù)據(jù)分析算法和創(chuàng)建自定義的用戶界面。相比于傳統(tǒng)儀器固定的功能限制和只是“測(cè)試結(jié)果”的呈現(xiàn)，以軟件為的模塊化儀器系統(tǒng)能夠賦予用戶更多的主動(dòng)權(quán)，甚至將自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)應(yīng)用到測(cè)試系統(tǒng)中。(見圖1)

　　在業(yè)界，美國(guó)國(guó)防部在2002年向國(guó)會(huì)提交的中指出下一代測(cè)試系統(tǒng)(NxTest)必須是基于現(xiàn)成可用商業(yè)技術(shù)(COTS)的模塊化的硬件，并同時(shí)強(qiáng)調(diào)了軟件的能動(dòng)作用。的合成儀器(Synthetic Instrumentation)的概念也無非是經(jīng)過重新包裝的虛擬儀器技術(shù)，將軟件的開放性和硬件的模塊化重新結(jié)合在了一起。

　　《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》雜志的編輯Louis Frenzel先生在他近關(guān)于測(cè)試行業(yè)趨勢(shì)的文章(Synthetic Instrumentation No Longer A Test Case)中也再次肯定了虛擬儀器技術(shù)對(duì)于測(cè)試測(cè)量行業(yè)的革新作用以及軟件定義儀器的發(fā)展方向。

　　圖1：以軟件為的模塊化系統(tǒng)參考架構(gòu)。

　　趨勢(shì)二：多核/并行測(cè)試帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn)

　　多核時(shí)代的來臨已成為不可避免的發(fā)展趨勢(shì)，雙核乃至八核的商用PC現(xiàn)在已隨處可見。得益于PC架構(gòu)的軟件定義的儀器，用戶可以在時(shí)間享受到多核處理器為自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用帶來的巨大性能提升。

　　要充分發(fā)揮多核的性能優(yōu)勢(shì)，就必須創(chuàng)建多線程的應(yīng)用程序，例如我們可以將自動(dòng)化測(cè)試程序的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)記錄乃至用戶界面部分創(chuàng)建不同的線程，從而分配到不同的核上并行的運(yùn)行。不過，這樣并行的開發(fā)理念使得習(xí)慣于傳統(tǒng)串行開發(fā)方式的工程師難以適應(yīng)，尤其是當(dāng)核的數(shù)目越來越多。

　　挑戰(zhàn)和機(jī)遇往往是并存的，作為圖形化語言的代表，LabVIEW在設(shè)計(jì)當(dāng)初就考慮到了并行處理的需求，從LabVIEW 5.0開始支持多線程到現(xiàn)在已有10多年的歷史。可以毫不夸張地說，天生并行的LabVIEW就是這樣一種馳騁多核技術(shù)時(shí)代的編程語言，通過自動(dòng)的程序多線程化(見圖2)，開發(fā)人員可以無需考慮底層的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，就可以高效地享用多核技術(shù)所帶來的益處。

　　無論是歐南天文臺(tái)極大望遠(yuǎn)鏡高達(dá)2700萬次乘加運(yùn)算的鏡面控制，到Tokamak核聚變裝置的實(shí)時(shí)處理運(yùn)算，還是NASA的飛機(jī)安全性測(cè)試和TORC汽車控制快速原型設(shè)計(jì)，LabVIEW多核技術(shù)都為這些應(yīng)用帶來了巨大的性能和吞吐量的提升，隨著多核技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，提升的幅度將更為可觀。

　　圖2：LabVIEW中的自動(dòng)多線程和并行的數(shù)據(jù)流編程。

　　趨勢(shì)三：基于FPGA的自定義儀器將更為流行

　　以軟件為的模塊化架構(gòu)以其靈活性及可自定義等特性被工程師廣泛應(yīng)用。但新一代的測(cè)試系統(tǒng)要求硬件也應(yīng)具有可重配置能力，這種硬件通常是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA。為了使FPGA發(fā)揮更大作用，必須讓工程師能夠方便地對(duì)其編程。設(shè)計(jì)工具的興起正在改變FPGA編程的規(guī)則，使用新的技術(shù)能將圖形化代碼乃至C語言代碼轉(zhuǎn)化成數(shù)字硬件，方便工程師實(shí)現(xiàn)FPGA應(yīng)用。NI LabVIEW能夠結(jié)合處理器和FPGA的各自優(yōu)勢(shì)，快速實(shí)現(xiàn)主處理器和FPGA的處理任務(wù)。這種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)能夠滿足傳統(tǒng)方法所無法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用挑戰(zhàn)，比如，工程師可以將自己的處理算法部署到儀器中所嵌入的FPGA上，實(shí)時(shí)完成被測(cè)件合格/失敗測(cè)試，且不占用主處理器CPU資源。

　　基于PFGA的可重復(fù)配置的儀器在國(guó)防和航空航天工業(yè)中已有不少應(yīng)用，并且在電信、自動(dòng)化、醫(yī)學(xué)設(shè)備以及消費(fèi)電子等領(lǐng)域同樣具有巨大的潛力。

　　趨勢(shì)四：無線標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的爆炸性增長(zhǎng)

　　近年來無線通信標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展可謂是日新月異，從2000年前只有四五種的無線標(biāo)準(zhǔn)到現(xiàn)在眾多新標(biāo)準(zhǔn)如雨后春筍般涌現(xiàn)。越來越多的消費(fèi)電子產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品都或多或少的集成了無線通信的功能，像蘋果公司的3G版iPhone手機(jī)，更是同時(shí)集成了UMTS, HSDPA, GSM, EDGE, Wi-Fi, GPS和藍(lán)牙等多種的無線標(biāo)準(zhǔn)。這些都給無線技術(shù)的開發(fā)和測(cè)試帶來了巨大的挑戰(zhàn)，測(cè)試技術(shù)如何跟上無線技術(shù)的發(fā)展成為工程師面臨的難題。通常傳統(tǒng)射頻儀器的購買周期是5至7年，而新標(biāo)準(zhǔn)和新技術(shù)的推出周期卻是每?jī)赡暌惠啠徺I的射頻測(cè)試設(shè)備由于其固件和功能的限定通常難以跟上新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展速度。

　　無線技術(shù)變革已經(jīng)對(duì)測(cè)量測(cè)試行業(yè)產(chǎn)生巨大影響，其中兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)趨勢(shì)尤為突出，其一是MIMO技術(shù)，其二便是多種無線標(biāo)準(zhǔn)在同一系統(tǒng)中的集成。這兩個(gè)技術(shù)趨勢(shì)都要求射頻測(cè)量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并行測(cè)試，這就需要可配置的多信道射頻測(cè)試系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)可以在同一設(shè)備上并行測(cè)試多個(gè)無線設(shè)備或測(cè)試多個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于MIMO系統(tǒng)，多通道之間的相位同步也十分重要。目前，基于PXI的模塊化軟件無線電平臺(tái)針對(duì)這樣的需求已有一些解決方案相應(yīng)推出。

　　NI LabVIEW和PXI RF平臺(tái)就是這樣一個(gè)軟件無線電的測(cè)試平臺(tái)，多年來已經(jīng)成為工程師和科學(xué)家們開發(fā)無線標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試無線應(yīng)用的必備工具。德州大學(xué)奧斯汀分校的師生基于NI的軟件無線電平臺(tái)，在短短6周時(shí)間內(nèi)開發(fā)出MIMO-OFDM 4G的系統(tǒng)原型；成都華日通信公司(國(guó)內(nèi)無線電頻譜管理設(shè)備主要供應(yīng)商)利用NI PXI矢量信號(hào)分析儀和LabVIEW開發(fā)了帶有自主產(chǎn)權(quán)的HR-100寬帶無線電接收機(jī)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的頻譜監(jiān)測(cè)和信號(hào)定向領(lǐng)域。聚星儀器(NI大陸地區(qū)系統(tǒng)聯(lián)盟商)也開發(fā)出了支持C1G2 RFID標(biāo)準(zhǔn)全部指令的測(cè)試設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)了與RFID標(biāo)簽微秒級(jí)的實(shí)時(shí)通信。

　　圖3：基于LabVIEW和PXI的軟件無線電測(cè)試平臺(tái)。

　　趨勢(shì)五：協(xié)議感知(Protocol-Aware)ATE將影響半導(dǎo)體的測(cè)試

　　如今的半導(dǎo)體器件變得愈加的復(fù)雜，的片上系統(tǒng)(SoC)和封裝系統(tǒng)(SiP)相比典型的基于矢量的器件測(cè)試而言，需要更為復(fù)雜的系統(tǒng)級(jí)的功能測(cè)試?，F(xiàn)在器件的功能也不再是通過簡(jiǎn)單的并行數(shù)字接口實(shí)現(xiàn)，而是更多的依賴于高速串行總線和無線協(xié)議進(jìn)行輸出，這就要求測(cè)試設(shè)備和器件之間能夠在指定的時(shí)鐘周期內(nèi)完成高速的激勵(lì)和響應(yīng)測(cè)試。

　　在2007國(guó)際測(cè)試會(huì)議上，Andrew Evans發(fā)表了一篇名為“The New ATE - Protocol Aware”的論文，在這篇論文中，協(xié)議感知出現(xiàn)了。協(xié)議感知是一種模仿器件真實(shí)使用環(huán)境(包括外圍接口)的方法，按照器件期望的使用方式，進(jìn)行有針對(duì)性的器件功能測(cè)試和驗(yàn)證。

　　國(guó)際半導(dǎo)體測(cè)試協(xié)會(huì)(STC)和新近成立的半導(dǎo)體測(cè)試合作聯(lián)盟(CAST)都在考慮為自動(dòng)化測(cè)試廠商制定開放的測(cè)試架構(gòu)以滿足日益增加的半導(dǎo)體測(cè)試需求和降低測(cè)試成本。NI作為STC協(xié)會(huì)便攜式測(cè)試儀器模塊(PTIM)工作組的主席，正在致力于創(chuàng)建一種新的指南和標(biāo)準(zhǔn)，使得工程師能夠?qū)⒌谌降哪K化測(cè)試儀器(如PXI)集成到傳統(tǒng)的半導(dǎo)體ATE中，以實(shí)現(xiàn)更為靈活自定義、符合“協(xié)議感知”要求的半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)。

　　以上五方面的技術(shù)趨勢(shì)和方法適用于所有公司——無論其所在行業(yè)，規(guī)模或化程度。緊跟技術(shù)前沿實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用，是工程師不斷努力的方向，了解并掌握這些創(chuàng)新型技術(shù)和方法，將有效優(yōu)化測(cè)試過程且降低測(cè)試成本。