2009 测试测量技术发展趋势

趋势三：基于FPGA的自定义仪器将更为流行

随着设计和测试的要求越来越高，FPGA(现场可编程门阵列)技术正逐渐被引入到最新的模块化仪器中，这也就是我们所说的基于FPGA的自定义仪器。

FPGA的高性能和可重复配置特性一直是硬件设计工程师们的最爱，而对于测试工程师而言，又何尝不想拥有硬件级的确定性和并行性呢？像诸如实时系统仿真、高速内存测试等应用都需要用到FPGA来确保响应的实时性和高速的数据流入和流出，FPGA的IP核更是可以为工程师植入自主知识产权的算法提供契机。然而，苦于对硬件设计知识的缺乏和对VHDL或Verilog语言编程的恐惧，许多测试工程师对于FPGA技术望而却步。

现在，NI提供的R系列数据采集和FlexRIO产品家族将高性能的FPGA集成到现成可用的I/O 板卡上，供用户根据应用进行定制和重复配置，同时配合LabVIEW FPGA直观方便的图形化编程，用户能够在无需编写底层VHDL代码的情况下，快速地配置和编程FPGA的功能，用于自动化测试和控制应用。(见图3)

前段时间，欧洲核子研究中心(CERN)为世界最强大的粒子加速度器——大型强子对撞机(LHC)配备了超过120套带有可重复配置I/O模块的NI PXI系统，用于控制瞄准仪的运动轨迹和监测其实时位置，从而确保粒子在既定的路径中运作。为了保证极高的可靠性和精确性，FPGA成为其必备的测试和控制技术。

随着对FPGA技术应用复杂性的简化，可以预计，拥有高性能和灵活性的FPGA技术将越来越多的被应用于未来的仪器系统中.

图3:NI带FPGA的可重复配置I/O板卡和LabVIEW FPGA图形化编程

趋势四：无线标准测试的爆炸性增长

近年来无线通信标准的发展可谓是日新月异，从2000年前只有四五种的无线标准到现在众多新标准如雨后春笋般涌现。越来越多的消费电子产品和工业产品都或多或少的集成了无线通信的功能，像苹果公司最新的3G版iPhone手机，更是同时集成了UMTS, HSDPA, GSM, EDGE, Wi-Fi, GPS和蓝牙等多种最新的无线标准。这些都给无线技术的开发和测试带来了巨大的挑战，测试技术如何跟上无线技术的发展成为工程师面临的最大难题。通常传统射频仪器的购买周期是5至7年，而新标准和新技术的推出周期却是每两年一轮，购买的射频测试设备由于其固件和功能的限定通常难以跟上新标准的发展速度。

面对这样的挑战，一种以软件为核心的无线测试平台正崭露头角。信号的上下变频和数字化由模块化的射频硬件的完成，而编解码和调制解调的过程全部通过软件实现。这样，在统一的模块化硬件平台上，只需修改软件就可以满足不同无线标准的测试需求，使得工程师有能力在第一时间测试最新的标准，加快产品的上市时间。

NI LabVIEW和PXI RF平台就是这样一个软件无线电的测试平台，多年来已经成为工程师和科学家们开发无线标准和测试无线应用的必备工具。德州大学奥斯汀分校的师生基于NI的软件无线电平台，在短短6周时间内开发出MIMO-OFDM 4G的系统原型；成都华日通信公司(国内无线电频谱管理设备主要供应商)利用NI PXI矢量信号分析仪和LabVIEW开发了带有自主产权的HR-100宽带无线电接收机和监测系统，已广泛应用于国内的频谱监测和信号定向领域。聚星仪器(NI大陆地区系统联盟商)也开发出了全球首个支持C1G2 RFID标准全部指令的测试设备，并实现了与RFID标签微秒级的实时通信。

图4：基于LabVIEW和PXI软件无线台测试平台                            

趋势五：协议感知（Protocol-Aware）ATE将影响半导体的测试

如今的半导体器件变得愈加的复杂，高级的片上系统(SoC)和封装系统(SiP)相比典型的基于矢量的器件测试而言，需要更为复杂的系统级的功能测试。现在器件的功能也不再是通过简单的并行数字接口实现，而是更多的依赖于高速串行总线和无线协议进行输出，这就要求测试设备和器件之间能够在指定的时钟周期内完成高速的激励和响应测试。

复杂的测试需求催生了协议感知(Protocol-Aware)ATE的诞生，Andrew Evans在2007国际测试会议(ITC)上发表的论文"The New ATE - Protocol Aware"中首次提出了这个概念。这是一种模仿器件真实使用环境(包括外围接口)的方法，按照器件期望的使用方式，进行有针对性的器件功能测试和验证。

国际半导体测试协会(STC)和新近成立的半导体测试合作联盟(CAST)都在考虑为自动化测试厂商制定开放的测试架构以满足日益增加的半导体测试需求和降低测试成本。NI作为STC协会便携式测试仪器模块(PTIM)工作组的主席，正在致力于创建一种新的指南和标准，使得工程师能够将第三方的模块化测试仪器(如PXI)集成到传统的半导体ATE中，以实现更为灵活自定义、符合"协议感知"要求的半导体测试系统。

把握发展趋势，占据市场先机，在全球经济步入调整期的今天，相信测试测量行业仍会有一个美好的未来。