伴隨著測試需求的多樣化和復雜化，以軟件為的虛擬儀器測試策略正逐漸成為行業(yè)主流的技術(shù)，并得到廣泛的應用，在提高效率的同時降低測試成本。在新興商業(yè)技術(shù)不斷涌現(xiàn)的今天和未來，測試測量行業(yè)正呈現(xiàn)出五個重要的發(fā)展方向。

　　趨勢一：軟件定義的儀器系統(tǒng)成為主流

　　如今的電子產(chǎn)品(像iPhone和Wii等)已越來越依重于軟件去定義產(chǎn)品的功能。同樣的，在產(chǎn)品設計和客戶需求日益復雜的今天，用于測試測量的儀器系統(tǒng)也朝著以軟件為的模塊化方向發(fā)展，使得用戶能夠更快更靈活的將測試集成到設計過程中去，進一步減少了開發(fā)時間。

　　通過軟件定義模塊化硬件的功能，用戶可以快速實現(xiàn)不同的測試功能，并應用定制數(shù)據(jù)分析算法和創(chuàng)建自定義的用戶界面。相比于傳統(tǒng)儀器固定的功能限制和只是“測試結(jié)果”的呈現(xiàn)，以軟件為的模塊化儀器系統(tǒng)能夠賦予用戶更多的主動權(quán)，甚至將自主的知識產(chǎn)權(quán)(IP)應用到測試系統(tǒng)中。(見圖1)

　　在業(yè)界，美國國防部在2002年向國會提交的中指出下一代測試系統(tǒng)(NxTest)必須是基于現(xiàn)成可用商業(yè)技術(shù)(COTS)的模塊化的硬件，并同時強調(diào)了軟件的能動作用。的合成儀器(Synthetic Instrumentation)的概念也無非是經(jīng)過重新包裝的虛擬儀器技術(shù)，將軟件的開放性和硬件的模塊化重新結(jié)合在了一起。

　　《電子系統(tǒng)設計》雜志的編輯Louis Frenzel先生在他近關于測試行業(yè)趨勢的文章(Synthetic Instrumentation No Longer A Test Case)中也再次肯定了虛擬儀器技術(shù)對于測試測量行業(yè)的革新作用以及軟件定義儀器的發(fā)展方向。

　　圖1：以軟件為的模塊化系統(tǒng)參考架構(gòu)。

　　趨勢二：多核/并行測試帶來機遇和挑戰(zhàn)

　　多核時代的來臨已成為不可避免的發(fā)展趨勢，雙核乃至八核的商用PC現(xiàn)在已隨處可見。得益于PC架構(gòu)的軟件定義的儀器，用戶可以在時間享受到多核處理器為自動化測試應用帶來的巨大性能提升。

　　要充分發(fā)揮多核的性能優(yōu)勢，就必須創(chuàng)建多線程的應用程序，例如我們可以將自動化測試程序的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)記錄乃至用戶界面部分創(chuàng)建不同的線程，從而分配到不同的核上并行的運行。不過，這樣并行的開發(fā)理念使得習慣于傳統(tǒng)串行開發(fā)方式的工程師難以適應，尤其是當核的數(shù)目越來越多。

　　挑戰(zhàn)和機遇往往是并存的，作為圖形化語言的代表，LabVIEW在設計當初就考慮到了并行處理的需求，從LabVIEW 5.0開始支持多線程到現(xiàn)在已有10多年的歷史。可以毫不夸張地說，天生并行的LabVIEW就是這樣一種馳騁多核技術(shù)時代的編程語言，通過自動的程序多線程化(見圖2)，開發(fā)人員可以無需考慮底層的實現(xiàn)機制，就可以高效地享用多核技術(shù)所帶來的益處。

　　無論是歐南天文臺極大望遠鏡高達2700萬次乘加運算的鏡面控制，到Tokamak核聚變裝置的實時處理運算，還是NASA的飛機安全性測試和TORC汽車控制快速原型設計，LabVIEW多核技術(shù)都為這些應用帶來了巨大的性能和吞吐量的提升，隨著多核技術(shù)的進一步發(fā)展，提升的幅度將更為可觀。

　　圖2：LabVIEW中的自動多線程和并行的數(shù)據(jù)流編程。

　　趨勢三：基于FPGA的自定義儀器將更為流行

　　以軟件為的模塊化架構(gòu)以其靈活性及可自定義等特性被工程師廣泛應用。但新一代的測試系統(tǒng)要求硬件也應具有可重配置能力，這種硬件通常是現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。為了使FPGA發(fā)揮更大作用，必須讓工程師能夠方便地對其編程。設計工具的興起正在改變FPGA編程的規(guī)則，使用新的技術(shù)能將圖形化代碼乃至C語言代碼轉(zhuǎn)化成數(shù)字硬件，方便工程師實現(xiàn)FPGA應用。NI LabVIEW能夠結(jié)合處理器和FPGA的各自優(yōu)勢，快速實現(xiàn)主處理器和FPGA的處理任務。這種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)能夠滿足傳統(tǒng)方法所無法實現(xiàn)的應用挑戰(zhàn)，比如，工程師可以將自己的處理算法部署到儀器中所嵌入的FPGA上，實時完成被測件合格/失敗測試，且不占用主處理器CPU資源。

　　基于PFGA的可重復配置的儀器在國防和航空航天工業(yè)中已有不少應用，并且在電信、自動化、醫(yī)學設備以及消費電子等領域同樣具有巨大的潛力。

　　趨勢四：無線標準測試的爆炸性增長

　　近年來無線通信標準的發(fā)展可謂是日新月異，從2000年前只有四五種的無線標準到現(xiàn)在眾多新標準如雨后春筍般涌現(xiàn)。越來越多的消費電子產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品都或多或少的集成了無線通信的功能，像蘋果公司的3G版iPhone手機，更是同時集成了UMTS, HSDPA, GSM, EDGE, Wi-Fi, GPS和藍牙等多種的無線標準。這些都給無線技術(shù)的開發(fā)和測試帶來了巨大的挑戰(zhàn)，測試技術(shù)如何跟上無線技術(shù)的發(fā)展成為工程師面臨的難題。通常傳統(tǒng)射頻儀器的購買周期是5至7年，而新標準和新技術(shù)的推出周期卻是每兩年一輪，購買的射頻測試設備由于其固件和功能的限定通常難以跟上新標準的發(fā)展速度。

　　無線技術(shù)變革已經(jīng)對測量測試行業(yè)產(chǎn)生巨大影響，其中兩個關鍵技術(shù)趨勢尤為突出，其一是MIMO技術(shù)，其二便是多種無線標準在同一系統(tǒng)中的集成。這兩個技術(shù)趨勢都要求射頻測量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并行測試，這就需要可配置的多信道射頻測試系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)可以在同一設備上并行測試多個無線設備或測試多個通信標準。對于MIMO系統(tǒng)，多通道之間的相位同步也十分重要。目前，基于PXI的模塊化軟件無線電平臺針對這樣的需求已有一些解決方案相應推出。

　　NI LabVIEW和PXI RF平臺就是這樣一個軟件無線電的測試平臺，多年來已經(jīng)成為工程師和科學家們開發(fā)無線標準和測試無線應用的必備工具。德州大學奧斯汀分校的師生基于NI的軟件無線電平臺，在短短6周時間內(nèi)開發(fā)出MIMO-OFDM 4G的系統(tǒng)原型；成都華日通信公司(國內(nèi)無線電頻譜管理設備主要供應商)利用NI PXI矢量信號分析儀和LabVIEW開發(fā)了帶有自主產(chǎn)權(quán)的HR-100寬帶無線電接收機和監(jiān)測系統(tǒng)，已廣泛應用于國內(nèi)的頻譜監(jiān)測和信號定向領域。聚星儀器(NI大陸地區(qū)系統(tǒng)聯(lián)盟商)也開發(fā)出了支持C1G2 RFID標準全部指令的測試設備，并實現(xiàn)了與RFID標簽微秒級的實時通信。

　　圖3：基于LabVIEW和PXI的軟件無線電測試平臺。

　　趨勢五：協(xié)議感知(Protocol-Aware)ATE將影響半導體的測試

　　如今的半導體器件變得愈加的復雜，的片上系統(tǒng)(SoC)和封裝系統(tǒng)(SiP)相比典型的基于矢量的器件測試而言，需要更為復雜的系統(tǒng)級的功能測試。現(xiàn)在器件的功能也不再是通過簡單的并行數(shù)字接口實現(xiàn)，而是更多的依賴于高速串行總線和無線協(xié)議進行輸出，這就要求測試設備和器件之間能夠在指定的時鐘周期內(nèi)完成高速的激勵和響應測試。

　　在2007國際測試會議上，Andrew Evans發(fā)表了一篇名為“The New ATE - Protocol Aware”的論文，在這篇論文中，協(xié)議感知出現(xiàn)了。協(xié)議感知是一種模仿器件真實使用環(huán)境(包括外圍接口)的方法，按照器件期望的使用方式，進行有針對性的器件功能測試和驗證。

　　國際半導體測試協(xié)會(STC)和新近成立的半導體測試合作聯(lián)盟(CAST)都在考慮為自動化測試廠商制定開放的測試架構(gòu)以滿足日益增加的半導體測試需求和降低測試成本。NI作為STC協(xié)會便攜式測試儀器模塊(PTIM)工作組的主席，正在致力于創(chuàng)建一種新的指南和標準，使得工程師能夠?qū)⒌谌降哪K化測試儀器(如PXI)集成到傳統(tǒng)的半導體ATE中，以實現(xiàn)更為靈活自定義、符合“協(xié)議感知”要求的半導體測試系統(tǒng)。

　　以上五方面的技術(shù)趨勢和方法適用于所有公司——無論其所在行業(yè)，規(guī)模或化程度。緊跟技術(shù)前沿實現(xiàn)創(chuàng)新應用，是工程師不斷努力的方向，了解并掌握這些創(chuàng)新型技術(shù)和方法，將有效優(yōu)化測試過程且降低測試成本。