產(chǎn)品生命期內(nèi)的更好延續(xù)

　　產(chǎn)品生命期的不同階段往往使用不同類型的儀器。例如在研發(fā)中通常使用臺式儀器，因為它能提供對測量的互動控制和快速反饋。而當產(chǎn)品投入制造時，為減小自動測試系統(tǒng)的體積，有時會采用PXI或VXI的模塊化解決方案。

　　可惜在從臺式儀器轉(zhuǎn)到模塊化儀器時，硬件、軟件和測試策略往往因沒有延續(xù)性而造成時間和資金的浪費。 LXI解決方案則通過提供具有不同外形尺寸的儀器，如 臺式儀器、模塊化儀器、合成儀器的相關(guān)和同一產(chǎn)品，有可能改變這種狀況，從而在產(chǎn)品整個生命期更容易地沿用已有的測試策略和系統(tǒng)軟件。

　　建立使用 PXI、 VXI和LXI的混合型測試系統(tǒng)是本系列應(yīng)用指南中的第四篇，它幫助您處理從GPIB、PXI或VXI轉(zhuǎn)到LXI的過程。這篇應(yīng)用指南把PXI 、VXI與LXI作比較，勾畫融入現(xiàn)有測試設(shè)備和軟件的混合系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，描述未來轉(zhuǎn)向全套基于LXI系統(tǒng)的可能。

　　評估模塊化系統(tǒng)

　　PXI和VXI包括若干離散部件，如主機、插卡、I/O、PC、軟件 ，以實現(xiàn)一臺獨立儀器，甚至是全套堆疊儀器集成系統(tǒng)的功能(圖1)。為實現(xiàn)相同的測量和分析能力，在主機(或背板)、插卡和主控PC間有大量的數(shù)據(jù)傳送。最終用戶或系統(tǒng)集成者要提供一定數(shù)量的程序，以實現(xiàn)所要達到的功能水平。生成的軟件應(yīng)用程序提供用戶界面、大部份(非全部)測量能力、數(shù)據(jù)顯示，以及數(shù)據(jù)分析例程。

　　用可接受的性能進行所有這些工作通常需要用強大的PC處理和分析測量數(shù)據(jù)、控制硬件和提供用戶界面。當把一臺外部PC作系統(tǒng)主控機使用時，無論I/O是使用MXI還是 GPIB，都需要配置和安裝接口卡。在使用嵌入式控制器時，可能需要有能容納控制器和各種插卡的更大主機。雖然這種方法不需要至外部PC的接口，但仍需要接至外部PC的監(jiān)視器、鍵盤和鼠標。

　　盡管這種較為復(fù)雜的方法在某些特定應(yīng)用中已相當流行，但并不是萬能的解決方案 — 我們需要仔細考察它的優(yōu)點和缺點。

　　PXI和VXI的優(yōu)點

　　與堆疊儀器集成系統(tǒng)相比，PXI和VXI在硬件、連通能力和程序方面有許多優(yōu)點。

　　硬件: 一項主要優(yōu)點是開關(guān)密度，它可把源和測量能力壓入到一臺主機中。PXI和VXI通常要比類似功能的堆疊儀器集成系統(tǒng)小。由于它們有高速背板和觸發(fā)能力，因此在觸發(fā)和同步方面也優(yōu)于堆疊儀器集成系統(tǒng)。

　　連通能力: PXI和VXI提供眾多備選I/O方案: MXI， GPIB， Ethernet， USB， Firewire和串行接口。因此您能更好兼顧性能和方便性。

　　編程: 系統(tǒng)建造者可使用基于圖形的或文本的開發(fā)環(huán)境建立需要的測量和分析功能。雖然可能難以與寄存器基PXI和VXI插卡一道工作，但設(shè)備驅(qū)動程序的使用將極大簡化通信和編程(見旁注)。所產(chǎn)生的測量解決方案會比用臺式GPIB儀器構(gòu)成的等效堆疊儀器集成系統(tǒng)更小，也更快。

　　編程寄存器設(shè)備

　　由于PXI和VXI利用了計算機總線(如 VME、 PCI、cPCI)，它們的插卡通常要依賴基于寄存器的操作讀取或設(shè)置屬性、初始化測量、加載或卸載數(shù)據(jù)等。用這種類型的低級程序?qū)崿F(xiàn)對各模塊的詳盡計算機控制，不過它可能是相當復(fù)雜和費時的。

　　一種流行的解決方案是采用儀器驅(qū)動程序，它處理低級別的細節(jié)，而讓程序處于較高的級別。最適合驅(qū)動程序的選擇取決于所使用硬件或軟件類型。例如 National Instruments的LabView使用IVI-G驅(qū)動程序，LabWindows使用IVI-C驅(qū)動程序。雖然許多安捷倫儀器也能使用IVI-C和IVI-G，但安捷倫和更多的公司提供了 IVI-COM驅(qū)動程序。它是中性的語言和平臺，一個版本就可工作于所有Microsoft* COM (和兼容)環(huán)境，和由Microsoft Excel使用。它不僅提供更高的靈活性，您可在熟悉的開發(fā)環(huán)境中工作，還能通過諸IntelliSense彈出菜單這類新特性提高您的工效，該彈出菜單為您提供屏上的命令完成幫助。

　圖1. 典型VXI系統(tǒng)

　　PXI和VXI的缺點

　　PXI和VXI的缺點會影響到您建立充分滿足測試系統(tǒng)預(yù)算、技術(shù)和生命期規(guī)范要求的能力。

　　系統(tǒng)控制主機: 與典型堆疊儀器集成系統(tǒng)不同，基于PXI或VXI的系統(tǒng)強烈依賴主控PC的性能 — 但性能越高，售價也越高。此外，這種與PC相關(guān)的方法不能很好適應(yīng)大而復(fù)雜的系統(tǒng): 越多的模塊越頻繁地傳送更多的數(shù)據(jù)，使PC成為處理過程的瓶頸，導致系統(tǒng)總體性能變慢。

　　嵌入式控制器有與身具有的不足。由于生產(chǎn)量有限，因此其售價是同檔臺式PC的3到8倍。其性能和能力也往往滯后于最新技術(shù)進步。

　　硬件: 除了PXI和VXI的高入門費外，如果打算允許未來的系統(tǒng)擴展，您可能需要購買有比實際需要更多插槽的主機，一旦主機插滿模塊，即使系統(tǒng)只需再增加一塊插卡，您也得再增加另一臺主機的費用。

　　如果在模塊化儀器中沒有所需要的功能，就必須在系統(tǒng)中增加臺式儀器。這樣的例子包括許多射頻測量和高功率電源。臺式儀器的加入會增加系統(tǒng)集成和編程的復(fù)雜程度。甚至完全抵消VXI或PXI在體積小方面的優(yōu)勢。

　　連通能力: 用MXI或GPIB作接口會增加硬件成本和至外部主控PC的配置復(fù)雜程度。

　　編程: 由于大多數(shù)PXI和VXI設(shè)備缺少的用戶界面 ，即使控制最為簡單的設(shè)備，也需要購置、安裝和配置某種類型的軟件，作為虛擬前面板或基于瀏覽器的用戶界面。還可能需要用另外的程序執(zhí)行測量、管理數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。此外，提供這些能力的專用測試和測量軟件要比來自Microsoft和其它廠商的商業(yè)編程環(huán)境貴得多。

　　探索基于LAN的混合型系統(tǒng)

　　LAN已經(jīng)成為自動測試系統(tǒng)的標準接口。雖然最早的配備LAN的儀器就能提供一致性的接口，但現(xiàn)在的LXI標準更可確保用一致性的規(guī)范使用來自多家廠商符合標準的儀器1。

　　在多數(shù)情況下，可用比較直接的方式建立包括LXI、GPIB、PXI和VXI硬件的混合型系統(tǒng)?；旌闲徒Y(jié)構(gòu)可發(fā)揮單一系統(tǒng)內(nèi)每種體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。除了通過保護測試資產(chǎn)中的已有投資而節(jié)省資金外，由于您能繼續(xù)使用熟悉的硬件、接口和軟件，因此還能幫助您節(jié)省時間。

　　典型LXI系統(tǒng)從主控PC及其內(nèi)置LAN端口開始，通過可從市場上購置的LAN交換機或路由器，該內(nèi)置LAN端口提供至本地和遠程LXI標準設(shè)備的連接。這也是混合配置LXI設(shè)備及與它一道工作的VXI或PXI主機的開始點。目前有四種切實可行的可能方案。

　　方案1: VXI和GPIB

　　如果VXI主機中包括GPIB 0槽卡，就能通過增加如Agilent E5810A LAN/GPIB這樣的接口轉(zhuǎn)換器經(jīng)LAN連接到PC (圖2)。在VXI主機(GPIB) 和路由器 (LAN) 間接入網(wǎng)關(guān)，任何在PC上運行的應(yīng)用就能與作為GPIB設(shè)備的VXI硬件暢通通信。

　　優(yōu)點: 這種混合型結(jié)構(gòu)不需要在PC中安裝GPIB卡。使用網(wǎng)關(guān)保持地址不變，因此也不需要任何軟件改變。

　　缺點: 如果網(wǎng)關(guān)跟不上VXI主機中安裝的任何高性能測量插卡的要求，系統(tǒng)性能可能降低。

　圖2. 用路由器加LAN/GPIB網(wǎng)關(guān)建立系統(tǒng)

圖3. 在VXI主機中增加LAN 0槽插卡，建立基于LAN的混合型VXI/LXI系統(tǒng)

　　方案2: VXI和LAN

　　當VXI主機配有LAN 0槽插卡時，把它加入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)就像把它接到LAN路由器上一樣簡單 (圖3)。即使配有LAN的VXI系統(tǒng)不具備LXI符合性，它仍可在網(wǎng)絡(luò)上與任何VXI設(shè)備共存。

　　優(yōu)點: 系統(tǒng)中的每臺LXI或VXI儀器都能利用LAN的I/O速度。如果系統(tǒng)軟件已編程為通過LAN與VXI硬件通信，地址將保持不變，因此軟件只需很少，甚至不需要改變。任何必要的軟件改變都不太復(fù)雜，即使是用LAN 0槽插卡代替MXI或 Fireware 0 槽卡2。

　　缺點: 根據(jù)安裝設(shè)備情況，這種配置的性能有可能低于純基于背板的系統(tǒng) (使用MXI接口的系統(tǒng))，但它要比方案1描述的LAN/GPIB配置快。

　　方案3: 嵌入式控制器

　　如果基于PXI或VXI系統(tǒng)使用主機內(nèi)的嵌入式控制器，就可通過其內(nèi)置的LAN端口把該控制器接到測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)內(nèi)的PXI或VXI部分仍由在嵌入式PC上運行的已有軟件控制。為簡化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，可通過修改已有軟件控制LXI設(shè)備，而不再需要僅用于控制LXI設(shè)備的外部PC (圖4)。

　　優(yōu)點: 這種簡明方法使基于PXI或VXI的系統(tǒng)也擁有LXI的優(yōu)點。如果某種模塊化LXI設(shè)備可提供PXI或VXI不具備的功能性，那么以這種方式建造的系統(tǒng)將比使用GPIB的系統(tǒng)更簡單，也更緊湊。

　　缺點: 通過修改已有軟件的方法控制LXI設(shè)備有可能影響系統(tǒng)性能，因為它增加了嵌入式PC的負擔; 它也對大多數(shù)LXI設(shè)備的內(nèi)置智能有一定影響。這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還要求另增LAN路由器，從而稍微增加了系統(tǒng)成本和復(fù)雜性。

　　方案4: LXI標準的主機

　　一些基于PXI儀器制造商積極支持LX標準。為便于從PXI轉(zhuǎn)向LXI，至少有一家廠商推出了支持眾多開關(guān)模塊的LXI Class C標準主機3。采用這種方法，您只需在配有PXI 0槽接口的LXI標準主機中安裝開關(guān)卡，并把該接口卡接到 (通過它的LAN)端口系統(tǒng)路由器(圖5)。

　　優(yōu)點: 這一解決方案提供現(xiàn)有PXI開關(guān)卡的種種優(yōu)點 — 高密度、眾多能力 — 在基于LXI的系統(tǒng)中。對于新系統(tǒng)來說，這種方法的成本也往往低于使用嵌入式控制器或PC-PXI接口的全PXI解決方案。

　　缺點: 當前對這種方法的支持僅有PXI開關(guān)卡。未來發(fā)展有可能支持寄存器基PXI測量卡的要求。

　　所有這四種方案都能通過保護您在系統(tǒng)硬件和軟件上的已有投資而實現(xiàn)高效、低成本的轉(zhuǎn)變。

　　這些混合型結(jié)構(gòu)的不足之處將會在未來以LAN為中心的全LXI系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中容易地補救。

圖4. 帶有LAN端口的嵌入式PC作為混合型VXI/LXI或PXI/LXI系統(tǒng)中的系統(tǒng)控制器

　　1. 為更多了解LXI和LXI聯(lián)盟的情況，請訪問: www.lxistandard.org。

　　2. 一個例子是VXI Technology EX2500 LXI-VXI Gigabit Ethernet 0槽接口。

　　3. Pickering Interfaces 60-100和60-101是支持各種3U PXI模塊的7槽主機。

圖 5. 符合LXI標準的主機帶來從PXI轉(zhuǎn)向混合型PXI/LXI系統(tǒng)的優(yōu)勢

圖6. 用多臺路由器實現(xiàn)本地和遠程LXI設(shè)備至PC LAN端口的容易連接

　　從混合型邁向全LXI

　　作為PXI或VXI的替代，LXI沒有專用系統(tǒng)背板復(fù)雜性和開發(fā)投入。當您用臺式儀器和模塊化LXI儀器建造系統(tǒng)時，應(yīng)具有與使用GPIB儀器同樣的觀念: 各設(shè)備都包含內(nèi)置的測量功能和智能，并提供規(guī)定的測量精度。但LXI增加了超過GPIB的觸發(fā)和同步能力 ，并能匹敵甚至超過PXI和VXI。通過LXI的這些能力，您的編程工作就可集中于測試管理，以及對測試結(jié)果的分析、管理和生成報告4。

　　隨著更多LXI標準產(chǎn)品的推出，系統(tǒng)就有可能演進到全LAN結(jié)構(gòu)。這些系統(tǒng)將儀器數(shù)量以及本地和遠程LXI儀器的需要，配置一個或多個LAN路由器 (圖6)。每一臺儀器都可使用標準網(wǎng)絡(luò)電纜而享受到LAN的速度。各LXI儀器內(nèi)置基于瀏覽器的界面有助于加快和簡化儀器或系統(tǒng)的配置和調(diào)試。LAN的久性和來自IEEE 1588精密時間同步協(xié)議 (PTP) 將能實現(xiàn)多種新的能力和應(yīng)用。

　　用LXI建立新的可能

　　LXI標準儀器開辟了許多新的可能，而使用傳統(tǒng)臺式儀器堆疊集成或卡箱式儀器是難以、甚至是不可能實現(xiàn)的。下面僅是有可能用LXI實現(xiàn)的5個例子。

　　伴隨產(chǎn)品整個生命期的持續(xù)性解決方案

　　系統(tǒng)開發(fā)者可在研發(fā)階段使用LXI標準的臺式儀器，用儀器的按鍵、旋鈕和顯示快速訪問各種測量和分析能力。在生產(chǎn)制造中，系統(tǒng)包含具有同樣性能的無前面板模塊化儀器，它可使用在臺式儀器上開發(fā)的同樣軟件和程序。除了硬件和軟件的持續(xù)利用外，您還無需為有限的空間犧牲功能、精度和技術(shù)性能。

　　遠程工作

　　通過LAN接口，能把LXI儀器放在遠離PC和其它儀器的地方。例如把儀器放在靠近監(jiān)視和控制的裝置或處理器處，然后把儀器接到測試實驗室或生產(chǎn)線5的LAN端口。LXI設(shè)備甚至能放在測試夾具中，從而能以最少的接線得到更好的測量結(jié)果。

　　分布式測試

　　當前一代系統(tǒng)采用以PC為中心的方法，由計算機控制各種基礎(chǔ)儀器和機箱中的插卡。作為下一代系統(tǒng)，LXI有可能利用內(nèi)置于各儀器中的智能，建立分布式的測試系統(tǒng)。大多數(shù)分析和同步在測量硬件中執(zhí)行，而只向PC發(fā)送分析結(jié)果，從而減少了數(shù)據(jù)流，為PC卸載很多的工作量。。LXI B類和A類設(shè)備能在規(guī)定時間，或在接到來自其它儀器的信息時開始活動，從而簡化了定時設(shè)置。儀器也能使用對等和一對多的方式交換信息。這種體系結(jié)構(gòu)中的PC和I/O速度一般不會成為大型復(fù)雜系統(tǒng)的速度瓶頸。

　　對等觸發(fā)

　　由于一臺儀器或設(shè)備可向另一設(shè)備通過LAN或觸發(fā)總線發(fā)送觸發(fā)和信息，因此LXI能讓PC執(zhí)行其它更高級的任務(wù)。對等觸發(fā)有助于免除向系統(tǒng)中各儀器發(fā)布精確觸發(fā)的實時控制。系統(tǒng)軟件中可以很少使用等待狀態(tài)和狀態(tài)查詢，從而縮短了總測試時間?，F(xiàn)在，智能儀器間能容易地通過LAN或硬件觸發(fā)進行彼此間的通信，使計算機輪詢和等待狀態(tài)減到最少，也就簡化了編程和加快了測試計劃的執(zhí)行。

　　基于時間的觸發(fā)

　　采用IEEE 1588 PTP，就為同步系統(tǒng)內(nèi)和儀器間的測量提出了革命性的方法。例如這種方法不再需要會限制儀器間距離的專用外觸發(fā)電纜。所有測量數(shù)據(jù)都附有時間標簽，因此能更早、更有效地進行深入的后測試分析。

　　邁向測試的明天

　　LXI解決了像您這樣的系統(tǒng)開發(fā)者所面臨的各種主要問題: 降低成本、縮小系統(tǒng)尺寸、簡化集成、提高吞吐率，以及為硬件和軟件的重復(fù)利用提供更多機會。這些好處使LXI成為適應(yīng)當前和未來的測試體系結(jié)構(gòu)。

　　為幫助您充分認識這些好處，我們把LXI作為Agilent Open概念的組成部分。Agilent Open之所長遠不止是儀器 — 它是我們幫助您簡化使用PC標準I/O和開放軟件工具簡化整個測試過程的方法 (圖4)。隨著技術(shù)的發(fā)展，我們相信廣泛使用的標準將能容易地延長系統(tǒng)壽命和融入新的技術(shù)進步，例如LXI。

　　用PC標準I/O簡化系統(tǒng)通信和連通能力

　　系統(tǒng)I/O不再意味著專用的昂貴接口和電纜。您能選擇適合當前需要的I/O連接: 大多數(shù)Agilent Open儀器都配有GPIB、LAN和USB端口。這樣的靈活性使您能選擇最適合目前系統(tǒng)的接口，而未來再轉(zhuǎn)換到另一種接口。我們還提供各種接口網(wǎng)關(guān)和轉(zhuǎn)換器，因此您能容易地把GPIB儀器融入基于LAN和USB的系統(tǒng)中。

　　用系統(tǒng)就緒儀器建立通用的測量解決方案

　　您能容易地為測試系統(tǒng)選擇Agilent Open儀器，它們有高吞吐率，能容易地集成到您的測試軟件和系統(tǒng)機柜中。無論您選擇的是傳統(tǒng)儀器、模塊化儀器，還是功能模塊，都能用我們的IO Libraries Suite快速和正確地連接。在幾分鐘內(nèi)，就完成自動安裝Agilent Connection Expert，配置接口，查找來自眾多制造商的已連接儀器，以及驗證通信。

　　用開放軟件工具實現(xiàn)高效的開發(fā)

　　您不必僅僅為測試編程花大量時間惡補不熟悉的程序語言。Agilent Open讓您在熟悉的測試軟件開發(fā)環(huán)境中工作。在這里使用的是像標準儀器驅(qū)動程序這樣的開放軟件工具，以及至Microsoft Excel，或至流行程序語言，如Visual Basic，C，LabVIEW，Agilent VEE Pro，Visual Basic.NET，Visual C++，Visual C#等的鏈接。在您熟悉的環(huán)境中工作，您集中關(guān)注的是您的產(chǎn)品，而非測試產(chǎn)品所需要的代碼。

　　通過Agilent Open和LXI的組合能力，Agilent幫助您和您的團隊開啟簡化系統(tǒng)建立之門，并創(chuàng)造測試中新的可能。

圖7. 通過Agilent Open和LXI，LAN成為能容易融入當前和未來測試資產(chǎn)的測試系統(tǒng)主干