Systemy testujące nowej generacji zmniejszają koszty testowania

Przyrządy wirtualne oferują poziom elastyczności i skalowalności, jakiego wymagają systemy testujące nowej generacji. Wiele podzespołów urządzeń wirtualnych jest identycznych z podzespołami wykorzystywanymi w urządzeniach tradycyjnych, co obejmuje elektronikę pomiarową, obudowę, zasilacz, szynę, procesor, system operacyjny i interfejs użytkownika.

Najbardziej oczywistą różnicą między urządzeniami wirtualnymi i tradycyjnymi jest sposób, w jaki podzespoły te są umieszczane wewnątrz urządzenia. W urządzeniu standardowym, czyli autonomicznym, wszystkie podzespoły znajdują się w tej samej obudowie - dotyczy to każdego pojedynczego przyrządu.

Funkcjonalność pomiarową, analizę, wyświetlacze i sposób sterowania urządzeniami określa dostawca. Z kolei definiowane programowo przyrządy wirtualne udostępniają użytkownikom dane pierwotne uzyskane przez elektronikę, dzięki czemu mogą oni skonfigurować swoje własne pomiary i interfejs.

Rys. 1. Tradycyjna i wirtualna architektura oprzyrządowania wykorzystują podobne podzespoły elektroniczne; główną różnicą między tymi architekturami jest miejsce, w którym znajduje się oprogramowanie i fakt, czy jest ono dostępne dla użytkownika

W przypadku metody definiowania programowego użytkownicy mogą przeprowadzać pomiary niestandardowe, pomiary pod kątem powstających norm lub modyfikować system, jeśli zmianie uległy wymagania, na przykład dodawać urządzenia, kanały lub pomiary.

Środowiska rozwoju aplikacji, takie jak LabVIEW Graphical Programming, umożliwiają deweloperom systemów komunikowanie się z różnymi typami oprzyrządowania, integrowanie pomiarów, wyświetlanie wyników i podłączanie się do innych aplikacji.

Metoda graficzna wykorzystywana przez LabVIEW łączy skompilowane rezultaty i płynną integrację z różnymi typami wejść/wyjść z elastycznym oprogramowaniem, co umożliwia spełnienie wymagań związanych z szerokim zakresem zastosowań. Jedną z platform sprzętowych, która idealnie nadaje się do tworzenia systemów testujących wykorzystujących oprzyrządowanie wirtualne, jest PXI (PCI eXtensions for Instrumentation).

PXI to odporna, wykorzystująca PC platforma, która łączy szynę elektryczną Peripheral Component Interconnect (PCI) z odpornym, modułowym opakowaniem mechanicznym Eurocard CompactPCI, a także dodaje wyspecjalizowane szyny synchronizacyjne i kluczowe funkcje oprogramowania. System PXI składa się z trzech podstawowych podzespołów - obudowy, sterownika systemowego i modułów peryferyjnych.

Obudowa: Obudowa PXI pełni rolę odpornego i modułowego opakowania dla systemu. Zawiera także magistralę PXI, w skład której wchodzi szyna PCI oraz szyny odpowiadające za odmierzanie czasu i wyzwalanie. Dzięki nim można opracowywać systemy do zastosowań wymagających precyzyjnej synchronizacji.

Kontroler systemowy: Obudowa mieści także kontroler PXI, który stanowi mózg całego systemu. Sterowniki PXI dostępne są w kilku odmianach. Jednym z najczęściej występujących typów jest sterownik zagnieżdżony, który eliminuje potrzebę stosowania zewnętrznego komputera PC, udostępniając w ten sposób kompletny system zamknięty w obudowie PXI. Inny typ sterownika to MXI, który umożliwia sterowanie systemami PXI bezpośrednio z laptopów i komputerów stacjonarnych za pośrednictwem łącza niewidocznego dla oprogramowania.

Moduły i urządzenia

Jako że PXI jest standardem otwartym (więcej informacji można znaleźć na stronie internetowej PXI Systems Alliance - www.pxisa.com), istnieje ponad 1500 modułów oferowanych przez ponad 70 sprzedawców. Moduły te zawierają urządzenia testujące służące do przeprowadzania szerokiego zakresu pomiarów, takie jak generatory napięcia, natężenia, częstotliwości oraz sygnału i kształtu fali. Inne dostępne moduły to m.in. szybkie układy cyfrowe, urządzenia do rejestracji obrazu, zasilacze, przełączniki itd.

Rys. 2. Standardowa, 8-gniazdowa obudowa PXI zawierająca zagnieżdżony sterownik systemowy i siedem modułów peryferyjnych

Szeroki asortyment modułów daje użytkownikom możliwość tworzenia elastycznych systemów testujących, które można z łatwością zmodyfikować tak, by spełniały praktycznie dowolne wymagania. Modułowa natura PXI umożliwia użytkownikom zmniejszenie kosztów i zwiększenie elastyczności systemów testujących. W przeciwieństwie do urządzeń autonomicznych, w systemie PXI wszystkie urządzenia mają ten sam zasilacz, obudowę i sterownik.

Oprócz tego, z racji modułowości PXI, można zmieniać poszczególne moduły i podzespoły na nowsze bez konieczności wymiany całego systemu. Atrybuty te umożliwiają PXI zmniejszenie kosztów i wymiarów systemu testującego. System wykorzystujący PXI może także pomóc w przedłużeniu okresu użytkowania systemu testującego.

Przy oprogramowaniu działającym na komputerze głównym to użytkownik, a nie dostawca określa sposób, w jaki działa urządzenie. Definiowana przez użytkownika natura oprogramowania oznacza, że można dodawać lub modyfikować pomiary, a nawet urządzenia, w miarę jak zmienia się urządzenie poddawane testom.

Metoda wykorzystująca PXI pozwala zmniejszyć koszty, a jednocześnie przedłużyć okres użytkowania i zwiększyć elastyczność systemu testującego. Z tego powodu idealnie nadaje się ona do tworzenia nowej generacji systemów testujących, które stale ewoluują. Mimo że PXI ma wiele zalet, często niepraktyczna jest całkowita rezygnacja z dokonanych w przeszłości inwestycji w urządzenia tradycyjne.

Systemy hybrydowe umożliwiają ochronę istniejących inwestycji poprzez integrację tradycyjnych urządzeń wykorzystujących inne typy architektur magistralowych (np. GPIB, LAN, USB) z definiowanymi programowo przyrządami wirtualnymi. W kolejnym artykule na ten temat opiszemy zalety hybrydowych systemów testujących.

Jaideep Jhangiani (NI)