汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，整個(gè)行業(yè)一直面臨著提升質(zhì)量同時(shí)降低成本的壓力,。因此，諸如電子功能測(cè)試之類有益且高要求的行為經(jīng)常被視為“必不可少的麻煩”,，此類投資必須提供高回報(bào)。

　　我們將介紹基于LAN接口的儀器擴(kuò)展(LXI),，這是為下一代測(cè)試系統(tǒng)提供的解決方案,。首先，LXI是一種基于經(jīng)過(guò)驗(yàn)證、并廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，如以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),。這些標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)時(shí)間檢驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)高效測(cè)量提供“恰好”的冷卻,、電源,、屏蔽和物理尺寸，又不會(huì)降低性能,，同時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)外型,。LXI概念用于臺(tái)式儀器中，進(jìn)一步提升了LXI的吸引力,，這些儀器的銷售量一直要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于卡槽儀器,，同時(shí)以極具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格提供了很好的性能。

　　由于這些優(yōu)勢(shì),，負(fù)責(zé)測(cè)試汽車電子器件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以使用LXI最大限度地提高性能,，最大限度地降低成本，并面向未來(lái)作好規(guī)劃,。正如2006年4月份LXI Connexion雜志中所說(shuō),，考慮使用LXI的充分理由至少有10個(gè)。這些理由同時(shí)適用于當(dāng)前測(cè)試系統(tǒng)和未來(lái)測(cè)試系統(tǒng)： 易用性 性能  成本  擴(kuò)充能力 使用壽命 靈活性 機(jī)架空間 分布式系統(tǒng) IEEE-1588同步 合成儀器

　　更深入地理解這10個(gè)理由,，將有助于說(shuō)明LXI測(cè)試系統(tǒng)對(duì)汽車行業(yè)的價(jià)值,。

　　易用性

　　由于新車型每年都在變化，汽車電子制造商必須在非常短的時(shí)間內(nèi)把新產(chǎn)品推向市場(chǎng),。任何阻礙迅速開(kāi)發(fā)測(cè)試系統(tǒng)或降低生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間的東西都是不能容忍的,。因此，迅速建立系統(tǒng)依賴于盡快連接儀器及使系統(tǒng)投入運(yùn)行,。這不僅可以節(jié)約時(shí)間,，還可以使制造商把重點(diǎn)放在更重要的任務(wù)上，即模塊和子組件的功能驗(yàn)證,。

　　目前,，許多系統(tǒng)是使用基于VXI或基于PXI的硬件建立的。由于必須使用嵌入式PC或通過(guò)接口卡和電纜連接的獨(dú)立式PC控制這些系統(tǒng),，因此開(kāi)發(fā)人員面臨著四個(gè)主要問(wèn)題，而LXI則解決了這些問(wèn)題：

　　接口：LXI采用的不是MXI或GPIB 接口,，而是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域長(zhǎng)期來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)接口—以太網(wǎng),。因此，用戶不需要在PC中安裝額外的接口卡,，不需要安裝專用電纜,，也不需要安裝專用軟件。僅憑這一點(diǎn),，就可以讓系統(tǒng)在幾分鐘內(nèi),、而不是幾小時(shí)內(nèi)投入運(yùn)行,。

　　PC配置：由于PXI 卡槽是PC背板的擴(kuò)展，因此每次插拔卡時(shí)都必須重新引導(dǎo)整個(gè)系統(tǒng),。而LXI則不需要這樣做：它采用局域網(wǎng)連接,，在連接或斷開(kāi)儀器時(shí)不必重新啟動(dòng)PC。此外,，某些模塊化LXI儀器,，如安捷倫34980A多功能開(kāi)關(guān)/測(cè)量單元，支持“熱插拔”或在電源打開(kāi)時(shí)插拔卡,。

　　驅(qū)動(dòng)程序：在PXI系統(tǒng)重新引導(dǎo)時(shí),，PC通過(guò)設(shè)備查找流程，識(shí)別新連接的設(shè)備,，這通常要求下載和安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,。驅(qū)動(dòng)程序的局限性可能會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題，耗費(fèi)大量時(shí)間,，如后文所述,。LXI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用IVI-COM驅(qū)動(dòng)程序，可以更簡(jiǎn)便地在各種開(kāi)發(fā)環(huán)境中工作,。但是,，在要求更高的功能或性能時(shí)，可以直接通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)程控儀器命令(SCPI)直接對(duì)某些LXI儀器編程,。(SCPI是一種既定的標(biāo)準(zhǔn),，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的VISA功能在任何計(jì)算機(jī)語(yǔ)言下使用。)

　　用戶接口：由于沒(méi)有前面板,，因此有時(shí)很難使用基于PC的軟件,，診斷PXI和VXI設(shè)備中的問(wèn)題。在開(kāi)發(fā)人員第一次學(xué)習(xí)新設(shè)備的功能時(shí),，通常要求全面閱讀產(chǎn)品手冊(cè),。在臺(tái)式LXI儀器中，前面板使用戶能夠簡(jiǎn)便對(duì)儀器進(jìn)行操作,，了解其工作方式,。當(dāng)然，大多數(shù)模塊化LXI儀器沒(méi)有前面板,，但其內(nèi)置web界面使得用戶只需簡(jiǎn)單地在連接的PC上打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器,，就可以學(xué)習(xí)儀器功能。由于瀏覽器功能,，用戶還可以更簡(jiǎn)便地查看世界上任何地方的設(shè)備上發(fā)生的情況,，簡(jiǎn)化系統(tǒng)支持，幫助保證更高的系統(tǒng)可用性。如圖1所示,。

　圖1：許多安捷倫LXI儀器包括前面板,，因此其操作學(xué)習(xí)和調(diào)試起來(lái)非常簡(jiǎn)便，而不需連接計(jì)算機(jī),。

　　性能

　　汽車電子器件測(cè)試涉及各個(gè)方面,，從要求數(shù)千項(xiàng)測(cè)試的復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)控制模塊，到可能要求傳送大量數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單的安全氣囊模塊,。這些測(cè)試要求高,，通常會(huì)挑戰(zhàn)GPIB的傳輸速度，GPIB的最大數(shù)據(jù)速率約為1 MB/s,。在局域網(wǎng)中,，I/O傳送速度不再是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)?Gbit/s連接正變得日益常見(jiàn),，10Gbit已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn),。

　　在同時(shí)要求交互程控及傳送大量數(shù)據(jù)的典型汽車應(yīng)用中，I/O性能對(duì)LXI設(shè)備不應(yīng)該是一個(gè)問(wèn)題,。很明顯,，在傳送大塊數(shù)據(jù)時(shí)，如數(shù)字化儀捕獲的波形,，局域網(wǎng)的速度優(yōu)勢(shì)會(huì)顯現(xiàn)出來(lái),。在交互程控中，有一個(gè)人們已經(jīng)非常了解的局域網(wǎng)中的時(shí)延問(wèn)題,。計(jì)算機(jī)行業(yè)正在針對(duì)這個(gè)問(wèn)題尋找解決方案,，因?yàn)檫@對(duì)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)也是一個(gè)問(wèn)題。儀器廠商還正通過(guò)在LXI設(shè)備中預(yù)存指令,，來(lái)減少所需的通信周期數(shù)量,。

　　成本

　　最大限度地降低整體測(cè)試成本要求以盡可能低的價(jià)格進(jìn)行快速可靠的測(cè)試。某些商業(yè)刊物聲稱,，功能測(cè)試不增加任何價(jià)值：因?yàn)樗幵谥圃炝鞒痰暮笃陔A段,，制造商已經(jīng)檢測(cè)了進(jìn)入這個(gè)階段的部件，執(zhí)行了X射線檢測(cè),，完成了在線測(cè)試,。事實(shí)上，這些步驟確實(shí)改善了產(chǎn)品質(zhì)量,，但并不能消除對(duì)功能測(cè)試的需求,，因?yàn)樗鼈儾荒軝z測(cè)器件前期缺陷、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤(如確定容限)和不可達(dá)節(jié)點(diǎn)(通常是因?yàn)闆](méi)有進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)引起的)而產(chǎn)生的問(wèn)題,。

　　汽車制造商似乎矛盾的要求使這一切進(jìn)一步復(fù)雜化，他們可能會(huì)由于發(fā)貨延遲及缺陷率高而受到處罰。為解決這個(gè)問(wèn)題,，要求儀器使用有限的資金提供最優(yōu)的功能和性能(圖2),。它還要求認(rèn)真考慮硬件購(gòu)置成本和后續(xù)成本，如備件,、保修,、當(dāng)?shù)鼐S修或回廠維修、能否提供租賃設(shè)備等等,。在許多情況下,，逐臺(tái)儀器比較價(jià)格表明，LXI的硬件成本最多要比PXI低40%,。

圖2：34980A LXI多功能開(kāi)關(guān)/測(cè)量單元是一種低成本8插槽主機(jī),，并可以選配內(nèi)置DMM，使其成為經(jīng)濟(jì)的開(kāi)關(guān)子系統(tǒng)備選方案,。

　　還應(yīng)考慮卡槽儀器與LXI相比的學(xué)習(xí)曲線成本,。卡槽儀器要求對(duì)每個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境使用不同的軟件驅(qū)動(dòng)程序,，如LabVIEW,、Visual Basic、C++等等,。LXI儀器通常提供了一個(gè)選項(xiàng),，允許使用驅(qū)動(dòng)程序或SCPI。對(duì)熟悉SCPI的開(kāi)發(fā)人員,，儀器的學(xué)習(xí)曲線一般非常短,。當(dāng)然，.NET環(huán)境的IntelliSense幫助功能和聯(lián)機(jī)文檔有助于簡(jiǎn)化使用驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行的編程工作,。

　　擴(kuò)充能力

　　圖3是使用LXI設(shè)備建立的典型的汽車電子功能測(cè)試系統(tǒng)：可擴(kuò)展的干簧繼電器矩陣,，多個(gè)電樞繼電器負(fù)載開(kāi)關(guān)，多條任意波形輸出通道,，多條數(shù)模轉(zhuǎn)換通道,。

圖3：在汽車測(cè)試系統(tǒng)中，LXI實(shí)現(xiàn)了更高的擴(kuò)充能力和靈活性,，可以滿足當(dāng)前和未來(lái)需求,。

　　在基于卡槽的系統(tǒng)中，這些設(shè)備會(huì)迅速插滿每個(gè)插槽,，這時(shí)哪怕只需要再增加一臺(tái)設(shè)備,，都會(huì)要求另一個(gè)機(jī)箱和計(jì)算機(jī)接口。對(duì)只需少量板卡的簡(jiǎn)單系統(tǒng),，卡槽增加了成本,，占用了空間,，盡管空插槽將來(lái)可以擴(kuò)容。LXI儀器剛好提供了所需的功能,，并能夠在以后簡(jiǎn)便地增加功能,，而不用增加卡槽或額外的計(jì)算機(jī)接口。系統(tǒng)最多要求增加一臺(tái)低成本局域網(wǎng)交換機(jī),，為新增的LXI設(shè)備提供更多的端口,。

　　使用壽命

　　惠普公司測(cè)試測(cè)量部(現(xiàn)在的安捷倫科技)在20世紀(jì)70年代中期發(fā)明了GPIB，這一接口目前仍是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),。局域網(wǎng)自20世紀(jì)70年代出現(xiàn),，最初是阿帕網(wǎng)。圖4比較了過(guò)去30多年中出現(xiàn)的各種接口,。最值得一提的是,，局域網(wǎng)的性能正在不斷提高，同時(shí)保持向下兼容能力,。局域網(wǎng)的廣泛使用表明,，在長(zhǎng)期內(nèi)，它將繼續(xù)作為計(jì)算機(jī)行業(yè)的主導(dǎo)力量,。

圖4: LAN一直在演變,，并保持向下兼容能力，其它接口則是不停變更,。

　　LXI標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)計(jì)的擴(kuò)展功能保證了它將在長(zhǎng)期內(nèi)滿足測(cè)試測(cè)量行業(yè)的需求,。汽車電子行業(yè)必須能夠?yàn)槠囆蘩硖峁┓e極支持，保持產(chǎn)品的長(zhǎng)使用壽命,，這就必然對(duì)使用壽命提出很高的要求,。LXI正是為這一環(huán)境提供穩(wěn)定的、使用壽命長(zhǎng)的測(cè)試環(huán)境而設(shè)計(jì)的,。

　　靈活性

　　基于卡槽的解決方案限制了儀器在測(cè)試機(jī)架中的最佳位置,。例如，最好把開(kāi)關(guān)儀器放在一個(gè)低成本子系統(tǒng)中,，把激勵(lì)/測(cè)量?jī)x器放在另一個(gè)子系統(tǒng),，這可以簡(jiǎn)化服務(wù)，同時(shí)不會(huì)低效率地使用高成本,、高性能背板來(lái)控制低速繼電器(這種情況通常發(fā)生在PXI或 VXI 卡槽中),。

　　LXI儀器實(shí)現(xiàn)了一種較好的方法。安捷倫34980A帶有內(nèi)置 DMM及多種可供選擇的開(kāi)關(guān)卡,，為創(chuàng)建開(kāi)關(guān)子系統(tǒng)提供了一種低成本專用方式,。也可以把基于LXI的儀器子系統(tǒng)放在別的地方。

　　功能性可能也是一個(gè)問(wèn)題：在基于卡槽的電源中,，幾乎沒(méi)有哪個(gè)電源能夠滿足汽車電子的當(dāng)前要求,。這就需要使用基于不同結(jié)構(gòu)的外部電源,。一個(gè)較好的備選方案是最新的、恰好滿足LXI標(biāo)準(zhǔn)的電源,。例如,，安捷倫已經(jīng)更新了經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)，以滿足LXI標(biāo)準(zhǔn),，同時(shí)增加了其它改進(jìn)功能，如快速向上/向下編程,、建立和監(jiān)測(cè)帶有功率的波形及緊湊的機(jī)箱,，如安捷倫N6700模塊化電源和N5700系列高功率電源(圖5)。

圖5: 某些LXI電源的尺寸和功能要優(yōu)于GPIB和PXI電源,。

　　機(jī)架空間

　　在汽車應(yīng)用中,，基于LXI的功能測(cè)試系統(tǒng)可以組裝在高度只有400毫米的機(jī)架中(圖6)。之所以實(shí)現(xiàn)了這么高的空間利用率,，在一定程度上是由于其采用基于LXI的設(shè)備,，如1U 安捷倫N6700B模塊化電源系統(tǒng)和集成DMM的8插槽安捷倫34980A。

圖6：在LXI中,，功能測(cè)試系統(tǒng)可以裝在高度只有400毫米的機(jī)架中,。

　　為實(shí)現(xiàn)最大密度，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員通常使用基于卡槽的儀器,。在VXI中,，一個(gè)C型卡槽可以在大約6U中容納最多12部高性能儀器，但這種解決方案的成本通常會(huì)很高,。PXI也實(shí)現(xiàn)了高密度,，但其緊湊的4U尺寸有四個(gè)主要缺點(diǎn)：

　　卡的尺寸：由于PXI卡的尺寸，有時(shí)必需使用一個(gè)以上的插槽,，才能實(shí)現(xiàn)所需的功能,。

　　而LXI儀器可以使用各種尺寸創(chuàng)建，保證滿足預(yù)計(jì)用途,。

　　屏蔽：PXI卡會(huì)受到各種干擾問(wèn)題的影響,。例如，發(fā)出高磁性干擾的SCXI電源可能會(huì)降低相鄰PXI DMM的性能,，可能會(huì)使DMM的分辨率降低整整一位,。VXI避免了這些問(wèn)題，因?yàn)樗笏锌ǘ加衅帘螜C(jī)箱,。類似的,，LXI設(shè)備本身帶有屏蔽，因?yàn)樗鼈兺耆仟?dú)立式設(shè)備,。

　　冷卻和功率：卡槽必須提供足夠的冷卻和電源容量以同時(shí)處理最大數(shù)量的儀器或繼電器,。在高要求系統(tǒng)中,，可能必須升級(jí)到一臺(tái)或多臺(tái)成本更高的、能夠提供所需冷卻和功率的機(jī)箱,。此外,，汽車電子中應(yīng)用要求的儀器輸出電壓經(jīng)常超出許多PXI主機(jī)的電壓能力。一般來(lái)說(shuō),，LXI儀器是為目標(biāo)應(yīng)用提供所需的功率,、電壓和冷卻而設(shè)計(jì)的。

　　分布式系統(tǒng)

　　汽車生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)一般把所有儀器共放在一起,。但是,，能夠把LXI儀器放在需要進(jìn)行測(cè)量的地方，將為耐用性測(cè)試系統(tǒng),、研發(fā)測(cè)試系統(tǒng)和生產(chǎn)檢驗(yàn)系統(tǒng)帶來(lái)許多好處,。比如，可以把LXI儀器放在環(huán)境艙旁邊,，通過(guò)一條無(wú)線局域網(wǎng)鏈路連接到測(cè)試工程師桌面上的PC,。

　　生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)還可以從遠(yuǎn)程測(cè)試頭中受益。通過(guò)使用暢銷的LXI開(kāi)關(guān)模塊,，可以創(chuàng)建測(cè)試夾具,，比如自動(dòng)適應(yīng)線路上的任何引擎控制模塊，而不論采用哪種針腳輸出,。它可以安裝在機(jī)箱內(nèi)部,，并連接自動(dòng)機(jī)械成品測(cè)試箱內(nèi)部。

　　只有LXI能夠把激勵(lì)儀器和測(cè)量?jī)x器放在所需的地方,，使回連到系統(tǒng)核心的線纜達(dá)到最少,，甚至不需要使用線纜。安捷倫L4400A系列(1U高度,、沒(méi)有前面板)模塊就是為這類遠(yuǎn)程應(yīng)用或分布式應(yīng)用設(shè)計(jì)的(圖7),。

圖7：安捷倫L4400A系列LXI開(kāi)關(guān)模塊可以建立強(qiáng)大的遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)

　　另一個(gè)有利于LXI的因素是遠(yuǎn)程調(diào)試和診斷。擁有遠(yuǎn)程接入權(quán)限的服務(wù)技術(shù)人員只需使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器,，就可以從世界上幾乎任何地方診斷測(cè)試系統(tǒng),。如果在系統(tǒng)中增加一部連接局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，那么遠(yuǎn)程技術(shù)人員在其它地方診斷系統(tǒng)時(shí),，還可以看到系統(tǒng)中正在發(fā)生的情況,。

　　IEEE-1588同步

　　在大批量生產(chǎn)線中，每個(gè)模塊的測(cè)試時(shí)間降低短短一秒的時(shí)間都會(huì)帶來(lái)幾千美元的收益,。在這種情況下,，導(dǎo)致測(cè)試執(zhí)行時(shí)間延長(zhǎng)的任何硬件或軟件變化在整體上都是不能接受的。

　　LXI通過(guò)廣泛的觸發(fā)功能滿足了這一需求,。它最初在Class A LXI儀器中提供了一條標(biāo)準(zhǔn)化觸發(fā)總線,。隨著LXI不斷發(fā)展,，它為改善測(cè)試執(zhí)行時(shí)間提供了一種全新的方式：從儀器到儀器基于高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘同步的自行觸發(fā)測(cè)量。通過(guò)這一功能,，即IEEE-1588高精度時(shí)間協(xié)議,，可以在不需要主計(jì)算機(jī)干預(yù)的情況下，執(zhí)行復(fù)雜耗時(shí)的測(cè)量,。這可以最大限度地降低(或消除)測(cè)試系統(tǒng)的觸發(fā)連線,，減少I/O瓶頸。目前并不是所有LXI設(shè)備上都提供了這種新功能,，但預(yù)計(jì)將有越來(lái)越多的LXI設(shè)備提供這一功能,，因此值得進(jìn)一步研究。

　　合成儀器

　　隨著汽車成為互聯(lián)網(wǎng),、手機(jī)和GPS的滾動(dòng)的連接樞紐，它們正采取多種無(wú)線通信方式,。其結(jié)果是,，汽車行業(yè)中的測(cè)試要求開(kāi)始與電信行業(yè)和航空/國(guó)防行業(yè)的要求融合在一起，將來(lái),，越來(lái)越多的RF測(cè)試儀表可能會(huì)進(jìn)入汽車電子測(cè)試系統(tǒng),。

　　在美國(guó)海軍NxTest(“下一項(xiàng)測(cè)試”)行動(dòng)計(jì)劃的推動(dòng)下，航空/國(guó)防行業(yè)要求使用分散的儀器構(gòu)件,，如RF放大器,、上變頻器和下變頻器、數(shù)字化器,，這些構(gòu)件在使用過(guò)程中能夠簡(jiǎn)便地安排和重新安排,，提供示波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀,、頻譜分析儀等功能,。安捷倫是這個(gè)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，已經(jīng)提供基于LXI的合成儀器(圖8),。

　圖8：安捷倫N8201A 26.5 GHz 高性能下變頻器是一種基于LXI的合成儀器模塊

　　可行的架構(gòu)

　　通過(guò)上文,，我們可以明顯看出，LXI為長(zhǎng)期要求構(gòu)建,，特別適合汽車電子測(cè)試,。其主要優(yōu)勢(shì)包括成本、擴(kuò)充能力和簡(jiǎn)便易用性,，同時(shí)在性能,、使用壽命、靈活性,、同步和機(jī)架空間方面也提供了優(yōu)勢(shì),。測(cè)試測(cè)量行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)支持這一標(biāo)準(zhǔn),，使開(kāi)發(fā)人員堅(jiān)信LXI是當(dāng)前和未來(lái)的可行架構(gòu)。