Pentru proiectarea sistemelor de testare automată şi pentru alegerea unei arhitecturi de sistem de testare, trebuie să luaţi în calcul câteva consideraţii şi provocări legate de proiectare, inclusiv gradul crescut de complexitate al dispozitivului, ciclurile de dezvoltare mai reduse, bugetele mai scăzute şi durabilitatea sistemului de testare.
Pentru sistemul dumneavoastră de testare, determinaţi care sunt cei mai importanţi factori şi alegeţi o arhitectură adaptată pe deplin nevoilor dumneavoastră.
O arhitectură modulară a sistemului de testare, definită la nivel software, precum cea prezentată în figura 1, se bazează pe o abordare multilevel, având următoarele avantaje:
- Creşterea flexibilităţii sistemului de testare, compatibil cu o varietate de aplicaţii, segmente de afaceri şi generaţii de produse.
- Arhitecturi cu performanţe sporite, care cresc în mod semnificativ rata de transfer a sistemului de testare şi asigură o strânsă corelare şi integrare a instrumentelor de la diferiţi furnizori, inclusiv instrumente de precizie DC, analogice şi digitale de mare viteză, şi de generare şi analiză de semnale RF.
- Costuri de investiţii scăzute în sistemele de testare prin reducerea investiţiilor de capital iniţial şi a costurilor de întreţinere concomitent cu creşterea utilizării echipamentelor în funcţie de cele mai variate exigenţe de test.
- Creşterea durabilităţii sistemului de testare asigurată de standardele industriale adoptate pe scară largă, care permit implementarea upgrade-urilor tehnologice pentru optimizarea performanţelor şi satisfacerea cerinţelor viitoare în materie de test.
- Fig. 1 Arhitectura pe cinci niveluri pentru dezvoltarea sistemelor de testare
Nivelul nr. 5 al arhitecturii: administrare sistem/executiv de test
Un sistem de testare automată necesită punerea în aplicare a mai multor sarcini şi funcţii de măsurare – unele specifice dispozitivului supus testării (DUT) şi altele repetate pentru fiecare dispozitiv testat. Pentru a minimiza costurile de întreţinere şi pentru a asigura longevitatea sistemului de testare, este important să se pună în aplicare o strategie de testare care separă sarcinile la nivel DUT de sarcinile la nivel de sistem astfel încât să puteţi reutiliza, menţine şi schimba rapid programele (sau modulele) de test create pe parcursul ciclului de dezvoltare pentru a răspunde nevoilor specifice de testare.
În orice sistem de testare, operaţiile sunt adesea diferite şi comune pentru fiecare dispozitiv testat, precum sarcinile la nivel de sistem.
Operaţii diferite pentru fiecare dispozitiv
- Configurare instrument.
- Măsurători.
- Achiziţie de date.
- Analiza rezultatelor.
- Calibrare.
- Module de test.
Operaţii comune pentru fiecare dispozitiv
- Interfeţe operator.
- Management utilizatori.
- Reperare DUT.
- Control al fluxului de testare.
- Stocare de rezultate.
- Rapoarte de încercare.
Operaţiile care sunt comune pentru fiecare dispozitiv, ar trebui efectuate de un executiv de test. Un executiv de test care se ocupă de operaţiile comune poate economisi timp pentru dezvoltatorii dvs., deoarece aceştia nu trebuie să scrie acelaşi cod pentru mai multe dispozitive. Aceştia îşi pot petrece timpul scriind codul aferent operaţiilor care sunt diferite pentru fiecare dispozitiv. Folosind un executiv de test, se asigură de asemenea, coerenţă în rândul operaţiilor comune şi se evită ca dezvoltatorii să scrie acelaşi tip de cod pentru mai multe dispozitive.
Puteţi alege din mai multe tipuri de executiv de test. Unele companii îşi scriu propriile lor directoare de testare, iar alţii optează pentru utilizarea unui software disponibil în comerţ, precum NI TestStand. Trebuie să alegeţi executivul de test care este cel mai bun pentru sistemul dvs. de testare, indiferent dacă optaţi să creaţi un executiv test personalizat sau utilizaţi unul care este disponibil în comerţ.
NI TestStand include mediul de dezvoltare Sequence Editor pentru dezvoltarea sistemelor de testare automată după cum se arată în figura 2.
- Fig. 2 NI TestStand Sequence Editor vă ajută să scurtaţi timpul de dezvoltare al sistemelor de testare automată
Utilizând NI TestStand Sequence Editor, puteţi crea secvenţe de test, care automatizează execuţia de module de cod, scrise în orice limbaj de programare. Fiecare modul de cod execută o operaţie de testare pe un dispozitiv supus testării (DUT) şi restituie apoi informaţiile de măsurare la NI TestStand. Puteţi înregistra în mod automat rezultatele testării într-un raport sau bază de date. În plus, sistemele scrise cu ajutorul NI TestStand se pot integra cu sarcina de control a codului sursă, cerinţele de administrare şi cu sistemele de gestionare a datelor.
NI TestStand a fost proiectat pentru a viza patru domenii cheie: (1) simplifică dezvoltarea secvenţială complexă, (2) accelerează dezvoltarea secvenţială complexă, (3) sporeşte capacitatea de reutilizare şi de întreţinere a codurilor şi a sistemului de testare şi (4) îmbunătăţeşte performanţele de execuţie ale sistemului de testare. Aceste zone de interes au condus la adoptarea NI TestStand în industria electronicelor de consum, pentru validarea şi testarea proceselor de fabricaţie, în aplicaţii militare şi aerospaţiale, în industria medicală, şi caracterizare IC.
Nivelul nr. 4 al arhitecturii: software de dezvoltare a aplicaţiei
Mediul de dezvoltare de aplicaţii (ADE) joacă un rol critic în arhitecturile sistemelor de testare. Utilizând aceste soluţii, puteţi comunica cu o varietate de instrumente, integra măsurători, afişa informaţii, conecta cu alte aplicaţii şi multe altele. În mod ideal, ADE-urile sunt utilizate pentru a dezvolta aplicaţii de testare şi măsurare, pentru a asigura uşurinţa de utilizare, performanţele de compilare, integrarea unui set diferit de I/O şi flexibilitatea de programare pentru a îndeplini cerinţele unei palete largi de aplicaţii.
Vă petreceţi cea mai mare parte a timpului de dezvoltare lucrând cu un ADE, deci este foarte important să alegeţi unul care este uşor de utilizat, suportă mai multe platforme şi se integrează uşor cu serviciile de măsurare şi control, cum ar fi driverele.
Alte caracteristici pe care ar trebui să le luaţi în considerare în alegerea unui ADE pentru dezvoltarea sistemului dvs. de testare sunt caracteristicile de prezentare şi raportare, probabilitatea de obsolescenţă a produsului şi tipul de training şi suport disponibile la nivel mondial.
Atunci când optaţi pentru un ADE, trebuie să luaţi în considerare următorii factori:
- Uşurinţa de utilizare.
- Capacităţile de măsurare şi analiză.
- Integrare cu drivere de măsurare şi control.
- Training şi suport.
- Suport multicore.
- Independenţa sistemului de operare.
- Caracteristici de prezentare şi raportare.
- Protecţie împotriva riscului de obsolescenţă.
- Upgrade-urile.
Printre exemplele de ADE-uri se numără NI LabVIEW, NI LabWindows/CVI şi Microsoft Visual Studio.
Nivelul nr. 3 al arhitecturii: servicii de măsurare şi control
Alegerea unui hardware de testare şi măsurare cu interfeţe software scalabile este un alt nivel important în definirea arhitecturii modulare de testare. Software-ul de servicii de măsurare şi control oferă interfeţe modulare de software pentru configurarea şi programarea testelor dumneavoastră. Printre exemplele de tipuri de interfeţe software se numără managerii de configurare, precum software-ul MAX (Measurement & Automation Explorer) de la NI, „Virtual Instrument Software Architecture” (VISA), drivere de instrumente Plug and Play şi drivere de instrumente virtuale interschimbabile (IVI). Alte exemple se referă la driverele de instrumente oferite de către furnizorul dvs. de instrumente, precum NI-DAQmx.
Manager de configurare
Un manager de configurare, precum MAX, prezintă o viziune unitară a sistemului în materie de funcţii hardware de măsurare, suportat în softul de servicii de măsurare şi control. Utilizând software-ul de configurare MAX, puteţi defini nume de canale pentru a organiza semnalele sau pentru a specifica funcţiile de scalare pentru convertirea semnalelor digitizate în cantităţi de măsurare. Avantajul cheie al managerului de configurare este capacitatea de integrare cu ADE-urile, care vă oferă posibilitatea de a integra cu uşurinţă mai multe măsurători într-o singură aplicaţie, evitând astfel o programare greoaie. Cu aceste instrumente de configurare, puteţi economisi timp prin configurarea programatică a acestor funcţii de măsurare.
Conectivitate a instrumentelor
Integrarea instrumentelor tradiţionale în cadrul software-ului de testare necesită tehnologii, cum ar fi driverele de instrumente IVI şi „Plug and Play” pentru a facilita comunicarea cu aceste instrumente şi interschimbabilitatea lor. Un driver de instrument „Plug and Play” reprezintă un set de funcţii, sau de VI-uri LabVIEW, care controlează un instrument programabil. Driverele de instrumente vă ajută să iniţiaţi utilizarea instrumentului de pe computerul dvs., economisind timp şi costuri de dezvoltare, întrucât nu aveţi nevoie să învăţaţi protocolul de programare pentru fiecare instrument. Cu ajutorul driverelor de instrumente cu sursă deschisă, bine documentate, vă puteţi personaliza modul de operare pentru o performanţă mai bună.
IVI implementează o platformă cadru de drivere care facilitează capacitatea de interschimbare a instrumentelor prin utilizarea unei interfeţe API generale pentru fiecare tip de instrument şi prin implementarea driverului în mod separat, pentru a comunica cu anumite instrumente. Separarea API de implementarea unui anumit driver fiecărui instrument vă oferă posibilitatea de a proiecta un sistem cu ajutorul unui osciloscop special, conform cu specificaţiile IVI; după ce sistemul este implementat, puteţi schimba marca şi modelul de instrument fără a fi nevoie să rescrieţi aplicaţia de testare.
Instrumente de programare
Driverele pot merge dincolo de furnizarea unei interfeţe API uşor de utilizat prin adăugarea de instrumente care să faciliteze dezvoltarea şi să economisească timp. Instrumentele suport I/O sunt unelte interactive pentru crearea rapidă a unei aplicaţii de măsurare sau de stimul. Instrumentul DAQ Assistant, parte componentă a driverului NI-DAQmx, este un exemplu de instrument I/O asistent. DAQ Assistant oferă un panou utilizatorilor pentru configurarea parametrilor comuni de achiziţie de date, fără programare. Combinaţia de instrumente suport uşor de utilizat şi medii de programare performante este esenţială pentru asigurarea unei dezvoltări rapide şi a capacităţilor necesare pentru satisfacerea celor mai diferite cerinţe ale aplicaţiei.
Nivelul nr. 2 al arhitecturii: magistrală de calcul şi de măsurare
În centrul fiecărui sistem modern de testare automată se află un computer de tip desktop, o staţie de lucru/server, un laptop sau un computer de bord, utilizate cu platformele PXI şi VXI. Un aspect important al platformei de calcul este abilitatea de a se conecta (şi de a comunica) cu instrumente multiple într-un sistem de testare. Numeroase magistrale de instrumente inclusiv GPIB, USB, LAN, PCI şi PCI Express sunt disponibile pentru instrumente de sine stătătoare şi modulare. Aceste magistrale au puncte forte diferite, astfel încât unele sunt mai potrivite pentru anumite aplicaţii decât altele. De exemplu, GPIB are cea mai mare capacitate de adoptare de instrumente de control şi disponibilitate de instrumentaţie; USB oferă o largă disponibilitate, conectivitate uşoară şi viteză de transfer sporită; LAN este potrivită pentru sisteme distribuite; şi PCI Express oferă cea mai mare performanţă.
- Fig. 3 Printr-o comparaţie între magistralele de control al instrumentelor, PCI şi PCI Express asigură cele mai bune performanţe în ceea ce priveşte lăţimea de bandă, latenţa şi rata de transfer
Utilizarea pe scară largă a PC-ului a generat proliferarea de magistrale interne extrem de performante, inclusiv PCI şi PCI Express, care oferă cea mai mică latenţă şi cea mai bună rată de transfer sau lăţime de bandă. Magistrala PCI oferă până la 132 MB/s lăţime de bandă iar PCI Express, o evoluţie a PCI, poate scala până la 4 GB/s pentru a răspunde nevoilor de creştere a lăţimii de bandă şi poate oferi compatibilitate completă la nivel software cu PCI. Figura 3 ilustrează perioada de latenţă şi performanţele înregistrate în funcţie de lăţimea de bandă, ale celor mai populare magistrale de control a instrumentelor. Deseori, aveţi nevoie de un sistem de testare care încorporează mai multe magistrale pentru a maximiza gradul de performanţă, nivelul de durabilitate şi capacitatea de reutilizare.
Nivelul nr. 1 al arhitecturii: măsurare şi dispozitive I/O
- Fig. 4 Exemplu de sistem de testare hibrid, bazat pe PXI, LAN, şi instrumente USB
Nivelul final al arhitecturii, de măsurare şi dispozitive de I/O, include instrumentele şi modulele utilizate în sistemul dvs. de testare. În funcţie de magistrala de calcul şi de măsurare pentru care aţi optat la nivelul nr. 2, acesta poate include module VXI şi/sau PXI; GPIB, LAN, şi/sau instrumentele benchtop USB; şi instrumentele PCI sau PCI Express, după cum se vede în figura 4. Majoritatea sistemelor de testare automate au mai multe dispozitive I/O conectate printr-un mix de magistrale de instrumente. După definirea DUT sau a DUT-urilor şi a tipurilor de teste pe care trebuie să le efectuaţi, puteţi alege dispozitivul I/O potrivit pentru sistemul dvs. de testare.
Printr-o abordare modulară, puteţi defini funcţionalitatea de măsurare a sistemului de testare şi construi sisteme scalabile, capabile să satisfacă orice cerinţe viitoare. Folosind o abordare modulară, definită la nivel software, puteţi efectua măsurători personalizate pentru standardele emergente, sau aveţi posibilitatea de a modifica sistemul în cazul în care cerinţele de schimbare implică adăugarea de instrumente, canale, sau noi măsurători. Combinaţia dintre un software flexibil, definit de utilizator şi componentele hardware scalabile reprezintă nucleul instrumentaţiei modulare.
National Instruments Romania SRL
B-dul Corneliu Coposu nr. 167A, et. I, Cluj Napoca, CP 400228
Tel.: 0800 894 308, E-mail: ni.romania@ni.com
www.ni.com/romania
