虛擬儀器技術(shù)目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在測試測量和自動化的各個領(lǐng)域，而眾多商用技術(shù)的出現(xiàn)，例如PCI Express總線技術(shù)、多核技術(shù)、FPGA技術(shù)等，在通過并行拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)更高性能的同時，也在加速推動虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展。而NI全球PXI平臺經(jīng)理Matthew Friedman則認為，以下幾方面的趨勢將在未來幾年中對測試與測量行業(yè)產(chǎn)生極大影響。

軟件定義的儀器將會增加

Friedman表示：“盡管不同的行業(yè)有不同的發(fā)展道路，但共同的一點卻是用戶對自定義的要求愈加普遍，復(fù)雜儀器的功能將越來越多地需要依賴于在其內(nèi)置的軟件中進行定義。”

而事實上，許多總線技術(shù)卻都存在“雙高問題”——在提供高帶寬的同時，延遲時間也居高不下。PCI Express技術(shù)的誕生較好地解決了這一困難，使得虛擬儀器技術(shù)可以實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)吞吐率有高要求的應(yīng)用，例如汽車碰撞測試的高速圖像采集或高速數(shù)字I/O應(yīng)用等。

PXI Express不僅保留了PXI的定時和同步等特性、加入了很多新的同步特性，甚至還提供了微分系統(tǒng)時鐘、微分信號以及微分星觸發(fā)等。重要的是，PXI Express混合插槽技術(shù)和向后的軟件兼容性使工程師可以充分利用已有的開發(fā)成果。

多核/并行測試系統(tǒng)大量應(yīng)用

多內(nèi)核處理器和多線程處理已成為目前計算領(lǐng)域的主流，必須承認，這對許多習(xí)慣于開發(fā)單線程應(yīng)用的工程師來說是一個極大的挑戰(zhàn)。正因如此，許多業(yè)內(nèi)人士開始考慮如何在多核的性能優(yōu)勢與傳統(tǒng)基于文本的串行編程語言之間尋求平衡。

NI LabVIEW等圖形化并行數(shù)據(jù)流軟件，則可以使用戶通過采用并行編程構(gòu)架來編寫多線程程序，并映射至多內(nèi)核架構(gòu)。“如果程序里有多個并行循環(huán)，LabVIEW會自動在多核間分配任務(wù)。”朱君介紹，“從單核升級到多核，用戶無需改變代碼即可享受到多核技術(shù)帶來的好處。”

以LabVIEW 8.5為例，它以多線程功能為基礎(chǔ)，根據(jù)可用的內(nèi)核數(shù)量，自動調(diào)整線程總數(shù)，并提供增強的線程安全驅(qū)動程序與鏈接庫，從而提升處理性能，減少使用多核處理器的復(fù)雜性。同時，為了解決多內(nèi)核開發(fā)時的調(diào)試和最優(yōu)化程序代碼問題，NI還推出了追蹤工具組（Trace Toolkit 2.0），能夠可視化地顯示代碼以及各個線程間和執(zhí)行代碼與處理器核間的定時關(guān)系。

F1： 總線帶寬與延時比較。

支持FPGA的儀器將更為流行

虛擬儀器技術(shù)的一個重要特性就是可以使用軟件來定制硬件的功能。LabVIEW并行化的編程方式以及圖形化的編程環(huán)境允許工程師們在無需編寫底層VHDL代碼的情況下，快速配置FPGA，并實現(xiàn)不同I/O功能的創(chuàng)新。

LabVIEW中的FPGA項目向?qū)Чδ埽‵PGA Project Wizard），可自動進行I/O 配置、IP開發(fā)、通用I/O的整體設(shè)定、計數(shù)器/定時器和編碼器的應(yīng)用，還可自動產(chǎn)生更復(fù)雜的高速DMA數(shù)據(jù)傳輸程序代碼。此外，LabVIEW 還提供多信道濾波功能與機器自動化中廣泛需要的PID控制函數(shù)，從而大幅減少高信道數(shù)應(yīng)用的FPGA資源。目前，NI和其合作伙伴可提供超過60個可應(yīng)用于LabVIEW FPGA的IP內(nèi)核和實例。

F2：使用LabVIEW方便實現(xiàn)多線程編程。

層出不窮的無線標準

伴隨著通信行業(yè)中無線協(xié)議的日趨多樣化，以及產(chǎn)品功能的日趨集成化，傳統(tǒng)測試中一套測試儀器針對一個協(xié)議，不同功能采用不同儀器的方法已無法滿足靈活性的要求，工程師們面臨持續(xù)的壓力和挑戰(zhàn)。

基于這些挑戰(zhàn)，測試儀器也正在經(jīng)歷變革，即從功能固定的分立儀器向靈活的基于軟件的模塊化儀器架構(gòu)轉(zhuǎn)變。利用軟件的自定義功能使得工程師們可以針對不同的協(xié)議開發(fā)對應(yīng)的測試程序；而模塊化的儀器架構(gòu)則可以根據(jù)不同的功能測試選用不同的模塊硬件，在同一個測試平臺上靈活地實現(xiàn)測試系統(tǒng)的集成。

F3： 持續(xù)增長的無線市場需求

基于模擬的用于SoC/SiP測試自動化測試設(shè)備（ATE）

復(fù)雜的片上系統(tǒng)和封裝系統(tǒng)相比典型的基于矢量的芯片測試而言，需要與測試布置在印刷電路板上元件結(jié)合成更為緊密的系統(tǒng)級功能測試系統(tǒng)。基于環(huán)境模擬的ATE系統(tǒng)通過整合基于FPGA的硬件，可以為實時響應(yīng)以及傳統(tǒng)ATE系統(tǒng)的標準管腳電路提供相同的接口。

將PXI技術(shù)應(yīng)用在半導(dǎo)體ATE中，可以在現(xiàn)有測試系統(tǒng)中增添新的功能，例如通過標準接口添加測試儀器、以及精確的定時和自定義通信總線到現(xiàn)有ATE。目前，半導(dǎo)體測試聯(lián)盟（STC）正在評估將PXI作為便攜式測試儀器模塊（PTIM）的制定平臺。此外，還可同時構(gòu)建驗證的平臺和專屬的生產(chǎn)線測試儀，通過靈活的架構(gòu)和較小的體積降低成本。例如模擬/混和信號、協(xié)議感知（protocol-aware）的待測設(shè)備、小規(guī)模的數(shù)字和直流測試等等。

責(zé)任編輯：gt