PXI平台在电子制造业的应用

前言

        随着技术的演进及市场需求的改变，电子制造及测试的方式也随之变化. 二十一世纪人们对产品技术的要求提升,以及产品生命周期的短缩和价格的压力让电子制造业者不得不思考是否有另一种测试平台，可以比传统PC，GPIB或VXI为基准的测试平台更具竞争力。
        本文将简单介绍电子制造测试平台的需求,并从一,二个在电子制造业应用的案例来探讨新的PXI平台如何满足对价格敏感又有大量生产需求的应用,让读者可以更了解PXI做为生产测试平台的特性及优点。

生产测试平台的需求

        当有需要架设新的生产测试平台时，应从某些特定的要素来重新思考对生产测试平台的需求,这些特定的要素包含以下几点。
1.系统面积
        大量电子制造商或代工厂最常烦恼的就是如何在有限的空间内达成更高的产能,也就是说同样的一片地,如何能生产出更多的产品?当然大部份的工厂空间多数是被生产设备所占据,但不可讳言,各式各样的测试设备也会是空间上的一大考虑因素. 通常在考虑缩小生产空间,尤其是测试系统面积这个因素时,测试工程师多会采取模块式或基于插卡的系统,例如PC, VXI 或PXI平台. 下表提供读者一个VXI与PXI平台功能密度的比较。

PXI系统组态提供较高功能密度比,因此可以提供较密实的测试系统.但若使用者的系统需要许多外加的GPIB仪器设备,那PXI在空间与价格的优势则不易表现出来.但与传统的PC/PCI-based的系统或VXI系统来比较,PXI平台仍然提供测试工程师更有灵活性的选择。

2.测试模块 
        对于模块类产品的生产测试,测试模块会是另一个选择平台时会考量的因素.一般对测试模块的要求有：

• 可靠的机构界面及接头
• 接收器与模块间接头的多样化
• 模块与测试系统平台间的整体性

目前在市面上已有一些厂商提供有含模块及接收器的PXI系统,多为3U PXI 尺寸. 然而在整合接收器接口与PXI平台时最大的挑战是在于连结仪器与测试系统的I/O. 譬如对目前一些高密度测试应用,SCSI型态的接头是最常被使用的,要做出可以匹配的缆线组件并不困难,但若要在PXI系统上放上接收器的接口则会需要更可靠及更有弹性的架构,难度也就相对提高. 总的来说,I/O的考量不论是现在或未来对选择特定的接收器或治具都将会是一个重要的指标。

3.系统控制器
        系统控制器有外接式及嵌入式的选择.大部分的测试系统采用外接式的系统控制器,如桌上型计算机.使用外接式系统控制器的好处如下：

1. 不占VXI或PXI主机槽数,可提供更多的周边槽给仪器设备或切换器使用。
2. 简化与计算机外设设备的联机管理
3. 桌上型计算机在价格上较有竞争优势
4. 系统功能容易升级

使用外接式控制器连接PXI机箱时,如何维持PCI总线的高速传输速度,同时必须具备软件透明化的特性,就如同另一个PCI 总线上的桥接器? PCI总线的延伸套件在此时就扮演着非常重要的角色. 然而在空间有所限制时或在数据采集/流程控制的专门应用上,使用嵌入式或单板计算机在模块式的系统会是更好的选择。

4.仪器与信号切换器
        毫无疑问，传统仪器所能提供的功能及供货商的选择最为广泛,但受限于GPIB 总线的传输速度,因此对仪器的测试功能的要求通常比测试速度来得多. 一般而言,制造商会选择VXI或PXI这类平台作为功能测试系统,多半是因为它们具有模块化,高密度仪器整合及高速数据传输速度的特性. 而除了仪器的评估及考虑,信号切换器会是另一个系统设计者要考虑的要点,尤其当使用者的系统需要相当可观的信号切换器甚至或使用者需要另一个机箱来处理信号切换,如何选择适合的平台规格将会影响使用者的系统尺寸及价格.

PXI平台在电子制造业的应用
        对许多测试部门来说如何架构一个能符合现有功能需求又具有未来扩充性的测试系统是多数测试工程师所关心及有兴趣的. 一般而言,电子制造测试系统的架构可用下图来区分成几部分. 第一部分为硬件架构,包含系统平台(3U或6U ),系统控制器(外接式-桌上型计算机,需搭配PCI/PXI 延伸套件以连接PXI系统机箱或嵌入式PXI控制器),测试仪器(独立式仪器或PXI模块式)及切换器. 第二部分为软件驱动程序,硬件需提供可支持LabView/VB/VC/DAQBench/PnP等驱动程序. 第三部分则为连接待测物的测试治具。

以近几年颇受争议的蓝牙模块为例,从功能面而言,蓝牙模块对个人通讯或外围设备的连结是相当方便且有助益的,但因其测试成本居高不下,使得其价格始终无法降到消费者认为合理的范围,所以无法大量推广到许多消费性商品. 但随着更具性价比的测试方式及平台的产生,蓝牙模块的生产测试成本的降低,蓝牙模块将会有新的发展机会. 一套以PXI平台为基础的蓝牙模块测试系统,其架构上通常包括一台工业级计算机内含GPIB适配卡用来控制外接的仪器设备,一片PCI接口延伸卡用以延伸PCI 总线的信号到PXI平台,PXI机箱内则含PCI接口延伸模块,一至二片的RF 切换模块用来做信号切换及A/D, D/A模块用来做数据采集,并配合多个含模块的隔离箱所组成. 而在整个测试系统中较昂贵的应属外接的RF测试仪器,但应用这种架构可增加外接仪器的使用率,而达到降低成本的目的。

结论

        PXI平台因其结合了开放而高效能的PCI总线，CompactPCI强健的结构性能及高密度整合的优势,对大量生产的电子制造测试系统而言,PXI平台无疑是一个新的选择。