分析模块化仪器助力工程师自定义测试方法

　　现在设计快速的发展，产品更新速度快，工程师们要不断面对新的、日益增加的挑战。对于测试工程师，不断出现的新技术、新标准，使得基于传统仪器的测试方案不能满足新的测试需求，而以软件为中心的模块化仪器则给工程师在自定义测试需求方面提供了更大的灵活性。

　　基于软件的模块化仪器架构

　　传统台式仪器通常在灵活性上受限较多，这使得添加新的功能或完成自定义的测试变得很困难。以软件为的模块化仪器系统能够赋予用户更多的主动权，甚至将自主的知识产权（IP）应用到测试系统中。因此，正在成为业界的主流。

　　图1显示的就是以软件为的模块化仪器系统。它可以分成两个部分：模块化的硬件和灵活强大的软件。其中软件包括图形化开发平台，而对于模块化的硬件，用户则可以从市场上数千种种类丰富的基于PXI/PXI Express的模块中，选择适合自己需求的来构建测试系统。

　　图1 以软件为的模块化仪器系统

　　软件自定义无线电平台满足未来射频标准

　　基于软件的模块化测试系统可以给工程师更大的灵活性，尤其是在一些新标准、新技术不断涌现的应用领域。NI公司推出的基于模块化架构构建的软件无线电平台测试系统就是这样一个例子，其推出的6.6GHz射频测试平台基于NI PXIe-5663 6.6GHz射频矢量信号分析仪和NI PXIe-5673 6.6GHz射频矢量信号发生器，不仅具有极大灵活性，同时利用LabVIEW充分发挥了高性能多核处理器的优势，能够以比传统仪器更快的速度进行多种常用的射频测量。同时，NI公司及系统联盟商还提供了许多用于现有和新兴的通信技术的LabVIEW工具包，2009 年新推出了WiMAX、GPS仿真、WLAN测试工具包。

　　图2 基于FPGA的自定义I/O设计NI FlexRIO

　　基于FPGA的模块化结构带来硬件级别的可编程软件技术

　　FPGA一般来说比ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成复杂的设计，而且消耗更多的电能。但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。另外一种方法是用CPLD（复杂可编程逻辑器件备）。

　　FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。 现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件。与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构，FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了即可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。

　　工程师们将FPGA引入到模块化仪器中，为工程师自定义测试需求提供了更有力的工具，这种硬件级别的可编程软件技术，可以帮助工程师解决许多以前传统方法无法解决的问题。利用FlexRIO的这些性能，工程师们可以在设计和测试许多复杂的电子设备时，根据需要使用在线处理、硬件在环仿真和协议识别测试等。