目錄
　　從機架式測試系統(tǒng)到PXI（面向儀器系統(tǒng)的PCI擴展）
　　摩爾定律將PXI帶向未來
　　軟件的發(fā)展
　　更多相關(guān)資源
　　在30多年的時間里,，科技界已經(jīng)在各種實踐中見證了摩爾定律,。
　
　　晶體管密度每18個月就增長一倍,，很大程度上地提高了電子設備的性能。這不僅僅在最近的Intel i7處理器上可以體現(xiàn),，在很多不斷“減小”的技術(shù)上也可以看到,，比如64GB 的固態(tài)硬盤現(xiàn)在已經(jīng)可以做到一張郵票的大小。這些技術(shù)上的進步帶來了成本的大幅降低,。比如以前價值上百美元的LCD顯示屏現(xiàn)在已經(jīng)可以整合到廉價的賀卡中,。因為有了更快、更小,、更低廉的設備之后,，整個工業(yè)界也見證了一代新興產(chǎn)品的爆發(fā)。這些產(chǎn)品往往集成了很多工具,，比如GPS定位系統(tǒng),、數(shù)碼相機、手機等,。另外,，這些工具往往都具有軟件定義功能,，用戶可以下載應用軟件使他們的設備更適應他們的個性化需求。
　
　　技術(shù)創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)的同時,對每項突破性技術(shù)進行檢驗也愈加成為一種挑戰(zhàn),。比如說,，將無線局域網(wǎng)技術(shù)加入下一代產(chǎn)品就比原來的產(chǎn)品增加了50項新的相關(guān)測試。幸運的是,，摩爾定律對于下一代的測試平臺和模塊化測試儀器一樣適用,。伴隨著軟件定義的解決方案的發(fā)展，這些測試系統(tǒng)性能的提高完全可以跟得上待測設備的發(fā)展步伐,。
　
　　從機架式測試系統(tǒng)到PXI（面向儀器系統(tǒng)的PCI擴展）
　
　　幾十年來,，通過使用與工程實驗中同樣的傳統(tǒng)臺式儀器，在機架上一層層地搭建,，工程師們已經(jīng)設計了一些自動測試系統(tǒng),。機架系統(tǒng)通過一個儀器控制接口連接到電腦上，電腦上的程序保證系統(tǒng)的自動運行,。盡管這些機架式系統(tǒng)能夠完成一定的功能,，但它們并沒有按照儀器的設計者所構(gòu)想的那樣被使用。
　
　　傳統(tǒng)的臺式儀器是為了實驗臺而設計的,，當工程師或技術(shù)人員想要手動測試或者檢測一個儀器的故障時會使用,。在機架式系統(tǒng)中，儀器的屏幕,、旋鈕以及按鈕常常會變?yōu)橐环N對空間和資金的浪費,。進一步來說，這些儀器并沒有像那些自動儀器一樣為了測量速度或者數(shù)據(jù)吞吐量而特別設計,。在一個設計實驗平臺上,，十秒鐘的測量時間是可以忽略不計的，但當該測量方法被用于一個生產(chǎn)線上的上千臺設備的測量時,，這可能就意味著巨額的經(jīng)濟損失,。
　
　　相比傳統(tǒng)機架式的臺式儀器，使用PXI,， 您可以得到一個外形更小巧,、性價比更高、更適合您需求的解決方案,。
　　– Jessy Cavazos, Frost & Sullivan

圖1. 不同于傳統(tǒng)的機架式儀器,，工程師可以通過升級控制器，在PXI系統(tǒng)整個生命周期內(nèi)不斷提高其性能,。

　　在過去的幾年里,，工業(yè)自動化測試已經(jīng)達到了一個轉(zhuǎn)折點，現(xiàn)在正在向PXI快速的轉(zhuǎn)變,。專門為自動化測試進行優(yōu)化的PXI提供了一種比機架式儀器更快,、更小,、更高性價比的解決方案。Harris RF Communications公司,，一家軍用多頻帶戰(zhàn)術(shù)無線電設備供應商,，最近收到很多訂單，預訂其Falcon系列高性能無線電設備,。這家公司就需要一種更先進的測試方法,，從而可以同時測試更多的無線電設備。Harris選擇了NI TestStand軟件和PXI硬件作為它下一代測試系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)平臺,。使用NI平臺,，Harris不但可以增加被測無線電設備的數(shù)目，而且將每一臺無線電設備的測試成本減少了74%,。
　
　　NI最近的全球測試經(jīng)理調(diào)查證實了這種轉(zhuǎn)折趨勢,。在調(diào)查中，70%以上的測試經(jīng)理表明他們將使用PXI作為他們下一代自動測試系統(tǒng)中至少一種的核心技術(shù),。與之形成鮮明的對比的是,，只有30%的測試經(jīng)理選擇繼續(xù)在他們的自動測試系統(tǒng)里使用機架式測試儀器。
　
　　“使用新的基于NI PXI的技術(shù)平臺,，我們在保證測量和性能完整性的同時,，將成本縮減到原來的1/3，半導體測試的吞吐量提高至原來的10倍,。”
　　– Ray Morgan, ON Semiconductor
　
　　傳統(tǒng)臺式儀器的供應商們同樣也在PXI上做了很大的投資,。比如說，在2010年9月,，Agilent Technologies公司宣布了它對PXI平臺的支持,，并推出了40多臺PXI模塊。Agilent與60多個供應商加入了PXI 系統(tǒng)聯(lián)盟,。這個聯(lián)盟作為一個推動和維護PXI標準的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,，保證了投資處于公開,、多供應商（公平競爭）的環(huán)境下,。

圖 2. 新NI PXIe5665提供了業(yè)內(nèi)領先的RF性能，并且與同樣的機架式解決方案相比,，成本縮減四成,，體積減小了九成

摩爾定律將PXI帶向未來
　　利用市場中的現(xiàn)成的技術(shù)，PXI從摩爾定律中獲得了巨大的好處,。使用那些只有20年前1/2000大小的晶體管,，NI在一個體積只有原來臺式儀器1/10的3UPXI模塊中創(chuàng)造了高性能的射頻儀器,。有效地縮減了機架儀器占用的空間，減少了儀器重量和耗電量,。Analog Devices公司一直使用傳統(tǒng)的自動測試儀器（Automated test equipment, ATE）來檢測它的微機電系統(tǒng)(MEMS)麥克風,，當它轉(zhuǎn)向PXI測試系統(tǒng)以后，公司可以將他們測試系統(tǒng)的重量減小66倍,、 耗電量減小到原來的1/16,。以前裝載一個ATE系統(tǒng)的集裝箱裝載成本就相當于現(xiàn)在整個PXI測試系統(tǒng)的開發(fā)成本。
　
　　摩爾定律的效果同樣顯著地表現(xiàn)在PXI的處理能力方面,。使用模塊化控制器架構(gòu),，工程師不需要更換機箱以及機箱中的儀器，只需要簡單地更換一下控制器,，就可以增加額外的處理能力了,。為了提高性能，他們可以輕松地為一個2001年搭建的工作頻率為2.5 G FLOPS的舊系統(tǒng)更換一個使用最新Intel酷睿i7處理芯片的控制器,，這樣新系統(tǒng)就可以以35G FLOPS的頻率運行,。先進的處理能力對于計算密集型的應用（例如射頻信號的處理和分析）是至關(guān)重要的。例如,，TriQuint半導體公司將傳統(tǒng)臺式儀器替換為基于PXI的自動測試系統(tǒng)后,，實現(xiàn)了在GSM，EDGE和WCDMA功放特性測試中耗時6%至14%的減少,。使用NI PXI模塊化儀器,，該公司對新產(chǎn)品特性的測試時間從原來的兩周縮減到了一天。
　
　　PXI不僅僅提供了一種更小和更快的解決方法,，還持續(xù)推動著各種平臺測試性能的提高,。新的NI PXIe-5665矢量信號分析儀（Vector signal analyzer, VSA）提供了最好的RF測試性能，包括業(yè)內(nèi)領先的相位噪聲,、幅度精度以及動態(tài)范圍,。新的VSA相比之前的臺式儀器，在成本減少四成,、體積縮小九成的情況下,，仍達到了最優(yōu)的性能。另一個有關(guān)領先測量技術(shù)的例子是新的NI PXIe-5186數(shù)字化儀,。該數(shù)字化儀由NI公司和Tektronix（世界上最優(yōu)秀的示波器生產(chǎn)商）聯(lián)合開發(fā),，是現(xiàn)在市面上最高性能的PXI數(shù)字化儀，擁有5GHz的帶寬和高達12.5GS/s的采樣率,。
　
軟件的發(fā)展
　　當PXI為我們提供了一種更快,、更小以及更高性價比的選擇的同時，它的實際意義在于提供了一種真正的軟件定義的解決方案,。與傳統(tǒng)的有著特定或者供應商設定功能的臺式儀器不同,，PXI測試系統(tǒng)是被其軟件定義的,。就像工程師可以下載應用軟件去個性化他們的智能手機一樣，他們現(xiàn)在也可以根據(jù)他們特定的待測設備來個性化他們的測試系統(tǒng),。
　
　　PXI系統(tǒng)軟件不斷隨著被測設備復雜度的提高在升級,。當工程師測試一個位于芯片上的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)時，他們不再需要通過輸入激勵,、等待輸出來檢測和確認元器件的有效性,。事實上，測試系統(tǒng)常常需要在實時數(shù)字協(xié)議（例如I2C, PCIExpress和SPI等）通訊的基礎上去調(diào)試設備,，最后再反過來同步RF測量,。這種復雜程度要求軟件能夠?qū)崿F(xiàn)更高層次的抽象化，從而建模,、控制以及測試這些系統(tǒng),。

圖 3. 在測試集成有無線局域網(wǎng)的芯片這樣的復雜系統(tǒng)時，需要新的測試抽象軟件及新的測試能力

　　幸運的是,，像NI LabVIEW圖形化系統(tǒng)開發(fā)軟件這樣的工具就可以滿足這種要求,。和已經(jīng)使用了25年的臺式儀器界面相似的圖形化編程環(huán)境讓測試工程師有能力為復雜的激勵響應系統(tǒng)建模，包括復雜的定時和同步,。另外,，工程師還可以直接將相同的代碼下載到PXI上用戶可訪問的FPGA中，進行嵌入式的信號處理,、個性化協(xié)議通訊,，等等。
　
　　“NI PXI平臺可以在保證很大靈活性和實時性的同時大幅縮減我們的開發(fā)時間,。使用LabVIEW可以保證在同一個環(huán)境中開發(fā)使用實時控制器和FPGA模塊,，幫助我們達到快速整合的效果，最終還能得到一個獨立可靠的產(chǎn)品,。”
　
　　– Miguel Núñez, Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)
　
　　正如摩爾定律所闡述的,，新研發(fā)的裝置比以往任何時候都要更快、更小,、更低價,。為了跟上待測設備的發(fā)展，測試工程師們必須轉(zhuǎn)向基于PXI的測試系統(tǒng),。
　
　　– Matthew Friedman 
　　
　　NI 公司PXI平臺資深產(chǎn)品經(jīng)理,，PXI系統(tǒng)聯(lián)盟總監(jiān)及市場部聯(lián)合主席。在Twitter上搜索@PXI添加關(guān)注Matthew,，您可以得到最新的PXI更新消息。