设计和测试中的关键技术测量在设计中的作用

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1、021-65557838 800-820-3622 National Instruments 使用使用 NI SignalExpress 交互式测量软件衔接产品设计与测试过程交互式测量软件衔接产品设计与测试过程 随着电子产品越来越复杂， 功能越来越强大， 体积不断减小同时成本不断降低， 产品的设计和测试也变得日趋困难。因此在设计方面， 工程师们需要一整套简单易用且互相关联的设计工具链， 因此电子产品设计工具的制造商们就要想办法如何使他们的设计工具产品具有更高的开放性能。电子设计自动化（Electronic design automation，EDA）软件可以将越来越多的新技术结合到各种基本

2、的图表建模和仿真工具中， 并把这些电子设计方案自动转移到物理芯片和板卡上。在生产制造方面，诸多电子产品厂商越来越多地采用灵活的基于虚拟仪器技术的模块化软硬件产品，这样他们就可以在模块化测试结构中轻松增加测试组件，从而能满足待测产品新功能的测试需求。因此，无论是在产品设计方面，还是在产品制造方面，设计与测试应用的软件工具日趋开放性、模块化和兼容性，这也代表着设计和测试工程师各自所需的发展方向。然而，这两种基本功能设计和测试必须能够很好地协同工作，以使一个设计概念真正变成一个现实的产品。而设计和测试过程之间的不衔接正是设计产品制造商们所忽视了的。 本文介绍了设计和测试软件之间不断增大的隔阂所带来的

3、问题，以及 NI SignalExpress 和虚拟仪器技术如何通过连接设计和测试工具来弥合这些隔阂。 目录目录 概述 设计和测试中的关键技术 测量在设计中的作用 如何衔接设计和测试过程 交互式测量还是自动化测量两者兼备不更好？ NI SignalExpress交互式测量软件 在产品验证和制造测试中使用 SignalExpress 总结 概述概述 测试在现代电子产品的设计和制造过程中扮演着至关重要的角色。 测试贯穿于整个产品的开发周期， 它能对所设计产品的功能和性能提供宝贵的反馈信息。 工程师们需要在保证产品质量的同时尽可能缩短产品上市时间， 这就要在设计和制造过程中实现及时和精确的测量。 图

4、图 1 测试在现代电子产品的设计和制造过程中扮演着至关重要的角色测试在现代电子产品的设计和制造过程中扮演着至关重要的角色 在过去十年中，工程领域的技术已有了突飞猛进的发展。EDA 工具需要不断改进，为工程师们记录下所有有关这些技术的信息，从而使工程师们能够解决越来越复杂的技术问题。测试工具也需要不断改进，使用通过模块化的方法管理生产测试流程。 021-65557838 800-820-3622 National Instruments 设计和测试中的关键技术设计和测试中的关键技术 越来越短的产品开发周期，不断降低的产出量，迫使诸多电子产品制造商们开始重新评估他们的产品测试方法，以保证他们可

5、以执行必要的产品测试，既能实现完美的设计，又能确保最终产品的质量。因为半导体和产品设计自动化工具的不断发展进步，在产品设计中增加新特性就变得越来越简单。然而，新设计产品的建模、验证和制造测试各个步骤的测量所需时间却也是越来越长。例如，只是在一台移动电话中新增 802.11 无线功能，就需要在设计、验证和制造过程中增加 100 多个测试任务，而且还不能过分延长工程项目的时间。 这就意味着在保持产品上市时间不变的情况下，工程师们的工作量加重，工作时间延长。事实上，针对测试工程师的一项最近调查显示，和两年前相比，50%的工程师感到了工作量的增加，他们平均每年要参与 9 个项目，而每个项目持续大约 8

6、 个月 （来源： Profile of an Engineer Survey, Test & Measurement World, 2003） 。 该调查也指出，导致工作量增加的主要原因就是在产品开发周期中设计和测试之间的衔接隔阂。 测量在设计中的作用测量在设计中的作用 测试和测量工具在产品的开发周期中扮演着各种不同的角色。 在设计中测试的多种作用正反映了产品开发周期中对测试的各种需要。然而不幸的是，在设计阶段的测试工作并不总是简单的“合格”或“不合格”测试。设计工程师们必须能在设计流程的三个步骤建模、认证和定型中执行各种不同要求的测量工作。 图图 2 设计工程师必须能在设计流程的三个阶段中执

7、行各种不同要求的测量工作设计工程师必须能在设计流程的三个阶段中执行各种不同要求的测量工作 在建模阶段，工程师们可能需要进行一系列的测量，以帮助他们为设计中的部件或子部件创建更准确的行为模式。一旦建立起产品原型， 设计师们就需要在原型上很快地执行测试， 并把测量结果和他们用仿真工具得到的结果作比较。在设计方案确定并且原型已通过测试之后，工程师们就可以开始测试这个设计方案的外部界限值，来创建产品的操作规格描述，从而对产品进行定型。 很明显， 设计工程师们已在建立和确认设计原型的过程中使用物理测量。 尽管大部分设计工程师们最初使用软件或工具包来设计并仿真产品的电子、 温度和机械特性， 但是他们还是要

8、在实验室工作台上化大量的时间使用数字万用表、示波器或逻辑分析仪，从而确认他们的设计产品能正常的工作，这也是目前大多数传统仪器的主要用途。虽然工程师们可以通过 GPIB 接口或其它连接方法对这些仪器进行编程，然而从交互式角度而非编程角度来说，大多数仪器更适于在实验室工作台使用。 虽然有很多设计工程师早就已经成为一些设计软件的高级用户， 但他们往往没有时间，或者不愿意学习使用 C、Visual Basic 或 LabVIEW 编程的远程命令来自动化某些复杂或重复性的测量任务。相反， 他们更满足于仪器上的旋钮或控制钮的使用， 或者依赖其他专门从事测试编程工作的工程师来帮助他们建立021-655578

9、38 800-820-3622 National Instruments 复杂的自动化测量任务。 如何衔接设计和测试过程如何衔接设计和测试过程 很明显， 产品设计工具链正朝能更好地衔接产品的设计与测试过程的方向发展。 这些工具的基本目标就是确保设计工程师可以用它来设计出某件产品。当第一个原型（芯片、板卡、系统）经过数天、数周、数月的设计（根据产品有所不同）被开发出来后，设计工程师们能马上看到他们的工作成果。在这一原型设计阶段，工程师在工作台上使用传统仪器开始进行物理测试。 首先要对原型进行简单的功能检测来查看它是否能正常工作， 然后再进行更为严格的测试来确定原型在各种情况下的性能，这时设计

10、工程师已从以软件为中心的设计环境转向以硬件/仪器为中心的测试环境。真实世界的测试常常能暴露在理想仿真设计环境下无法暴露的产品工作状况。在这种情况下，最初的原型可能就不会成为最终的产品。 需要在设计和建立原型阶段进行多次反复， 并通过物理测试进行检测然后修改设计，这是许多设计工程师们的共同体会。 经过多次反复设计， 所设计的功能已满足技术规范， 然后下面的工作就由建立产品测试自动化系统的软件工程师来负责。 在这方面， 测试工程师要开发出能快速进行测试并且易于操作的测试软件， 在产品线的末端对产品进行检测。在许多情况下，开发这些测试系统的时间会非常紧迫，这是因为在设计阶段常会有不可预见的时间延误。

11、由于设计人员会在设计中增加复杂特性和功能， 而且要化更多的时间在设计过程和验证性能中多次反复， 这使得测试工程师缺乏宽裕的时间来开发他们的测试程序。 交互式测试还是自动化测试两者兼备不更好？交互式测试还是自动化测试两者兼备不更好？ 当设计工程师在实验室工作台上使用传统仪器对设计方案进行测量时， 都是使用软件来处理的。 在设计和仿真过程中需要使用 EDA 软件工具，而在自动化测试过程需要使用虚拟仪器软件。但是由于台式仪器的使用，隔离了前后两个自动化过程（EDA 软件仿真和自动化测试） 。传统仪器可以直接进行快速而简单的测量，但是编写自动化测试程序也是繁琐和费时的。 如果能在保持仪器交互性和易用性

12、的同时又能简化这些仪器融入软件环境的过程， 这将使工程师们进一步简化电子产品的设计和开发过程。 如果能用软件的方式进行设计测试和对原型芯片或板卡定型， 而且它们的性能和功能又能被仔细地检查和测量，那么工程师将能更快地进行重复性设计并更好地提高整体工作效率。特别是，通过在整个产品开发过程采用软件方式，工程师们能够： 使用测试和测量工具共享来自设计工具的数据 使用仿真工具所定义的激励信号进行物理测量 直接通过运行中的仿真设定测试参数，从而使测试任务的编程过程自动化 把测量结果和仿真的预期结果进行直接比较 使用真实世界中采集到的信号进行仿真能更为准确地代表激励信号 可以更为容易地采集部件或子系统上的

13、物理测量数据并对数据进行格式化，从而用作仿真过程中的部件或子系统行为模型 使复杂的测量，如电压、电流或温度扫描更加自动化，从而能更快速、更可靠地重复执行这些测量任务 在设计实验室中进行的测量结果能很容易地传送到验证和产品生产小组 来自最终设计和仿真迭代的信号可以从设计过程直接传送到生产系统中， 以作为最终通过/不通过测试的限制性比较结果 SignalExpress，NI 最新的交互式测试工具，通过软件的方式衔接起产品的设计和测试过程。 NI SignalExpress 交互式测量软件交互式测量软件 NI SignalExpress 提供了一个全新的软件工具， 为设计和测试工程师的工作台测量方式

14、提供了一个完全交互式的操作环境。 SignalExpress 是为了满足电子产品厂商生产周期较早阶段的需要而设计的， 并特别推出了下列核心特性，从而帮助工程师们大大提高设计和测试应用中的测量效率： 021-65557838 800-820-3622 National Instruments 快速采集、比较、自动化并存储测量结果 无需编程 采用内置”步骤”(step)来进行测试、处理和分析操作 能从设计软件(SPICE、 Pspice 和 Multisim)中导入仿真数据 和 NI LabVIEW 集成来进行验证和生产测试 更短的测量时间更短的测量时间 NI SignalExpress 是为

15、满足设计和测试工程师对于快速测量并分析电子信号的需要而专门设计。 SignalExpress 推出了创新的配置测量任务的方式，使用直观的拖放式步骤而无需编程。工程师们能在 SignalExpress 中可立即测量信号并和仿真数据进行比较，使用内置的各种测试、处理、分析和数据存储步骤来自动化产品特性测试过程。SignalExpress 不像传统的工作台式测量方式，它能在测量功能和易用性两个方面取得最佳的平衡，从而帮助工程师们简化设计和测试的过程。 NI SignalExpress 交互式测试软件工具是下列各种应用的理想之选： 设计建模 设计确认 设计调试 设备定型 验证测试原型/调试 自动化测试原型/调试 图图 3 从菜单中添加所需的从菜单中添加所需的”步骤步骤”并其属性进行配置，即可快速进行测量并其属性进行配置，即可快速进行测量 快速测量配置快速测量配置 SignalExpress 内置了许多可立即使用的”步骤”。工程师们可以在任选下列可选”步骤”立刻执行测量任务： 信号输入/输出从多种硬件上生成并采集信号