使用NI LabVIEW FPGA 与智能 DAQ的自动高电压电击测试

　　The Solution:

　　使用 NI LabVIEW FPGA 软件与 NI 智能数据采集 ( DAQ ) 硬件，建立非同步化的环境；所有的 12 个模块均具有独立通讯埠，并可自动执行作业。

测试执行系统为主控制器，可提供使用者界面、主导测试模块的负载与卸载程度，并让测试管理者针对实际装置或装载于测试模块的装置，进行 HV 电击器测试。

　　"新的自动化系统可透过 FPGA 数位 I/O 通讯功能，非同步执行 12 个模块，并于 48 分钟内测试最多 4 种不同类型的共 12 项装置。"

　　Medtronic 公司的测试工程团队必须研发自动化的 HV 电击器测试解决方桉，且共 12 个测试模块能够个别测试 1 ~ 4 种不同的产品，以缩短整体测试时间。透过 LabVIEW FPGA 与 NI 智能DAQ硬件，团队将模块通讯速度从 20 KHz (平行通讯埠) 大幅提升至 1.7 MHz (FPGA)，而缩短整体测试时间。

　　前款手动系统即透过平行通讯埠同步执行 12 个模块，仅可测试 1 种 HV 电击器，且测试 12 组仪器需耗时 135 分钟。新的自动化系统可透过 FPGA 数位 I/O 通讯功能，非同步执行 12 个模块，并于 48 分钟内测试最多 4 种不同类型的共 12 项装置。重入码测试序列器 (Reentrant test sequencer) 与测试程式可独立控制各测试模块，因此可由自动化装置操作 (Handling) 系统引导进行各组测试作业。执行测试的主机电脑整合自动化装置操作系统，与 HV 电击器测试系统。

　　测试自动化

　　AeroSpec 测试自动化操作系统将负责从 4 组输入盘 (Input tray) 中取出待测装置 (DUT)；透过光学自行辨识 (OCR) 功能读取 DUT 序号；将 DUT 载入或卸载 12 组测试模块之一；最后根据测试结果，将 DUT 置于 12 组输出盘之一。4 项不同的产品可设定于 4 组输入盘中，每输入盘可容纳 20 组装置。

　　Test executive 系统为主控制器，可提供使用者界面、主导测试模块的负载与卸载程度，并让 Test manager 针对实际装置或装载于测试模块的装置，进行 HV 电击器测试。

　　Test manager 将决定受测产品，并将该笔资讯送至 Test executive，让操作者选择要进行测试的产品。操作者根据各系统设定以载入产品并开始测试，测试 处理器 接着将 DUT 载入至测试模块中。一旦载入 DUT，即开始于特定模块中进行测试。Test executive 与测试处理器将于测试期间持续载入剩下的 DUT，Test manager 将跟着测试每组 DUT 直至完毕。Test manager 可动态调用最多 12 组重入码测试序列器 (Test Sequencer)，并接着动态调用重入码独立测试程序。Test manager 将依据测试执行档启动测试程序 (Test executive)。

　　系统将管理于 LabVIEW 图形化程式设计环境中管理所有测试模块与 DUT。各测试模块均具有静态属性集，其中数值将根据产品类型、测试阶段、硬体设定，与其他处理属性而有所变化。当目前 DUT 的测试作业结束，测试系统将关闭记忆体内的测试伫列。Test manager 将监控测试状态，并于 DUT 完成测试时通知 Test executive 测试通过/失败状态。Test executive 将接着让测试器卸载 DUT，并将之放置于输出盘 (Output tray) 中。.接着另 1 组 DUT 将载入至测试模块，以进行下个测试循环。各 12 个测试模块均独立进行 DUT 载入、测试，与卸载循环。自动化测试器则会将载入/卸载作业要求排入伫列。

　　共 2 组 NI PXI-7811R 模块 则透过序列通讯 (SPI) 与 JTAG，分别沟通测试模块与 DUT。此 2 个 NI PXI-7811R 模块均执行相同的 LabVIEW FPGA 程序，但具有不同的同步机制 (Semaphore) 与 NI-VISA 来源可控制该模块。

　　Test sequencer 将从测试程式中动态呼叫测试案例 (Test case)，以控制 DUT 测试作业。由于记忆体必须容纳测试程式与最多 12 组重入码或 Test sequencer 的独立备份，因此必须牺牲些许系统效能，以囊括所有 subVI 或 subfunction 重入码。仅这些 subVI 即可形成系统瓶颈，或包含可产生重入码的总体 (Global) 功能。此解决方桉则可降低整体系统记忆体的使用率，以提升相关效能。所有 Test sequencer 与测试程式均使用相同 FPGA，因此系统使用同步机制 (Semaphore) 或称为载具 (Token)，以控制各 PXI-7811R 模块。

　　所有 VI 均必须存取 FPGA 程序，以初始化该同步机制。各 FPGA 系统均具有独立同步机制，可让群组 A (1 ~ 6) 中的 1 个模块存取第一个 FPGA 系统；而群组 B (7 ~ 12) 的 1 个模块则几乎同步存取第二个 FPGA 系统。每组 FPGA 的互动作业极为短暂 – 约几个毫秒 (Millisecond)；因此该方式适于分配 FPGA 来源程序，以支援 12 组对等程式。各模块的各个测试程序约有 600 个 FPGA 互动作业。FPGAs 可非同步高速执行 12 个模块，以处理系统可负荷的所有流量。