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利用PXI、LXI、TSPTM和GPIB混合系统分布式编程和并行执行技术缩短测试时间(二)

混合测试子系统中的并行执行

显然,分布式编程技术利用一台测试仪器独立执行测试操作,能够减少测试时间,但是当测试涉及多组仪器,仪器之间必须通过测试程序协同工作时,如何减少测试时间就面临着新的挑战。对于很多高级的测试系统而言,构建能够执行独立测试操作的子系统是一项重要的功能。例如,对于同时需要直流和射频源与测量功能的某个RFIC测试来说,多台仪器(射频信号发生器、射频频谱分析仪和大量的SMU)必须密切配合才能实现这一测试序列。图2说明了这些测试仪器与RFIC之间的连接方式。

图2. RFIC测试中的设备连接方式

这种测试结构采用了两种方法来优化RFIC测试子系统的速度。第一,带TSP功能的SMU具有TSP-Link,它是一种触发同步和单元间的通信总线。TSP-Link可以用于构建真正可扩展的测试系统,对于大型多通道应用,各个测试仪器可以配置成主/从的工作方式(即一台仪器控制系统中的其他仪器)。例如,某个应用只使用一个SMU通道,如果该应用以测试脚本的方式分布在测试仪器上,那么只需要很少的改动和简单的电缆连接,就可以运行一个由10或20个SMU通道构成的TSP-Link控制子系统。这样,我们就可以使用配备了TSP-Link的仪器系统实现单个的测试应用了。对于上述RFIC测试,射频仪器没有TSP-Link功能,因此它们通过数字I/O触发功能与2602 SMU相连(参见图3)。这个子系统就包含了在一起工作的多个具有不同接口的测试仪器。

 

图3. RFIC测试子系统的通信与触发配置方案

我们可以通过LXI来配置射频仪器(28102910)。LXI(LAN eXtensions for Instrumentation,仪用局域网扩展)是一种用于通过以太网连接控制测试仪器的协议。这种子系统可以在测试之前进行配置,一旦启动测试过程之后,运行在SMU上的TSP脚本就支持所有四台仪器都参与测试操作,而不需要计算机的干预。然后数据可以通过基于LXI仪器的以太网链路或者通过带TSP功能的SMU的GPIB通道返回给系统控制器。

PXI架构是一种经典的子系统控制实例。通过嵌入式PC,我们可以控制多个数据采集与通信模块。在生产测试应用领域,PXI相比其他数据采集与控制系统具有多种优势:不拘一格的外观尺寸、极高的系统密度、高速通信能力和高级的触发功能。PXI触发总线能够在几十纳秒之内完成多个模块的协同控制。与其他子系统一样,PXI系统是线性执行代码的,但是通过触发机制,这种子系统可以与其他子系统并行工作。基于PXI架构子系统的另一个优势是与其他仪器之间便捷的通信功能。通过PXI-GPIB模块和PXI控制器上的以太网连接,我们很容易将其他仪器与PXI子系统连接起来。

开发一种包含多个离散子系统(基于TSP或PXI架构,每个子系统运行自己的测试码)的测试平台使得测试工程师可以利用测试过程中固有的时间延迟,例如预热时间、机械手操作时间、稳定时间和配置时间等。每种测试都有一定的相关时间开销。通过开发离散的子系统,我们可以对操作时间进行优化,以有效利用部件的测试时间。分布式编程的并行执行技术通过消除主程序线性执行通路中的这些时间延迟,大大缩短了测试时间。

开发时间与系统维护的优势

显然,模块化的系统开发策略,再结合测试系统的分布式编程技术,能够大大减少测试时间。利用这种策略还能够有效降低测试系统的开发成本以及既有系统的维护与升级成本。模块化、分布式子系统意味着每组仪器可以独立运行。这种方式通过限制每种测试的范围,降低了初始代码的开发与调试难度。模块化的开发策略能够最大限度地减少综合故障状态,以及将会增加大型测试系统开发复杂性的不可预见的交互工作。而且,当测试系统开始运行之后,模块化的方式还大大简化了系统的升级过程。对任意子系统程序的修改都不会影响总的测试结构,也不需要重新测试运行在其他子系统上的代码。同样,我们还可以在不影响其他测试功能的前提下增加或删减某些测试功能。这对于测试平台设计发展迅速的场合,以及测试新的器件需要对测试程序频繁进行局部修改的领域是尤其重要的。

博主
lihui_cui@sohu.com
KEITHLEY 老马的博客
一名潜伏在测试测量行业的工程师,就职于吉时利(北京)测量仪器有限公司。
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