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測試與測量  

專家觀點:軟體定義測試系統將成主流

上網時間: 2014年11月12日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:軟體定義  測試系統  嵌入式  智慧型手機  NI 

作者:Francis Griffiths / 美商國家儀器(NI)

我們身處在一個軟體導向的世界,而我們操作裝置的方式也在持續變化,現在的智慧型手機、機上盒或甚至汽車,都是透過其中的嵌入式軟體加以定義的;由於這樣的變遷,我們也面臨到對應的挑戰:隨時跟上技術創新的速度,同時掌握隨之而來的複雜度。

20 年前如果要測試手機,只要擷取訊號就行了。現在無論是行動裝置的設計、測試或甚至生產作業,都涉及了整個生態系統,其中包含功能、應用與技術,因此必須採取不一樣的測試方法。所以要針對目前的挑戰來建置測試系統絕對沒那麼簡單,不但得評估持續增加的測試需求,還需要一個禁得起時間考驗的耐用架構。因此務必選擇一個可控制技術發展曲線的平台,同時還要具有抽象化與整合功能。

待測裝置(DUT)不再是單一用途、以硬體為主、功能有限的實體,反而變成多用途、不限功能且以軟體為主的實體,所以大家的測試系統也應該同步進化,捨棄由廠商定義功能的傳統儀器,改用軟體定義架構,就能即時執行使用者所定義的量測與分析作業,甚至還可以將演算法佈署至內建的 FPGA,加強彈性之餘,還可以提升儀器效能。有了軟體定義方案,最新DUT所搭載的現成商用(COTS)技術就能夠以相同的方式加強個人測試系統,針對長期需求最佳化測試架構。

軟體為主的生態系統

目前行動裝置的變遷有助於觀察一項測試與量測的重要趨勢:軟體定義的生態系統擁有不容小覷的影響力。早期手機的主要用途是打電話,再來是傳簡訊,不過這些功能幾乎都是由廠商決定的,一旦裝置軟體能夠開放給使用者自行設定,他們即可享有拍照攝影、播放音樂、收發電子郵件等功能;但是這種變遷不只是影響了開放式的軟體使用體驗而已。Apple 與稍後的 Google 皆針對自家產品打造強健的生態系統,並且創造了開發工程師社群,設計出許多可提高實用性的應用程式。

傳統的手機廠商原本能夠推廣手機固有的開放性與社群概念,但卻是 Apple 與 Google 率先把焦點從硬體裝置轉移到軟體環境,開發並佈署行動 OS 和搭載這些作業系統的硬體。這兩家公司提供適當的客制化功能給使用者和第三方開發商,徹底改變了自家手機在消費者眼中的形象。

現在此概念也影響了測試與量測產業。仰賴標準軟體平台的開發商與整合商,現在可採用 COTS 技術,擴充複雜硬體的功能並用於全新領域,這是以前無法辦到的。軟體定義的生態系統可提供出色的生產力與協同合作效能,對未來三到五年內的測試系統設計帶來深遠的影響。

生態系統定義

在《The Death of Competition: Leadership and Strategy in the Age of Business Ecosystems》這本書中,James F. Moore 對商業生態系統的定義如下:「組織與個人彼此互動而形成的經濟社群,就像一種商業有機體。這種經濟社群生產有價值的物品與服務給客戶,同時這些客戶也是生態系統的一份子。其中的有機體還包含供應商、領導生產商、競爭對手和其他利害關係人。每個成員的能力與角色都會與時俱進,並且傾向於遵從龍頭公司所設定的指標。」

就測試與量測而言,跨產業合作並非什麼新鮮事。過去幾十年來,IVI Foundation、PXI Systems Alliance、LXI Consortium 等活躍的業界團體集結了重要的廠商,但如同摩爾定律所述彼此間仍存有隔閡。由於軟體/硬體/聯合軟硬體廠商積極參與這類團體,並且更加重視專利架構的互通性與方便好用的開放式架構,因此促進了商業生態系統的發展。

不過目前該產業內最成功的生態系統案例,卻是以軟體做為開發基礎。NI LabVIEW 就是透過這類生態系統而增值的應用軟體之一。許多工程師都受過 LabVIEW 的相關訓練,並且透過 LabVIEW Tools Network 等商用工具開發出各種外掛程式,以便滿足個人或其他應用需求。NI 聯盟夥伴網路的系統整合商與 LabVIEW 顧問皆致力於佈署此生態系統。隨著每個新的供應商、生產商、競爭對手、利害關係人的加入,軟體的價值就會增加,為使用者帶來更多好處。

如同 Frost & Sullivan 的測試與量測產業總監 Jessy Cavazos 的觀察心得:「在過去,測試系統的價值在於使用者所投入的時間與金錢。然而系統價值也來自整個社群,其中包含第三方供應商、整合商、顧問公司、因運而生的標準等等,這都是軟體生態系統的核心支援動力,同時也是滿足新一代裝置測試需求的關鍵之一。」

開放式/專利軟硬體架構的生態系統

有個很實用的生態系統制定了標準的儀器溝通方式,那就是 Interchangeable Virtual Instrument (IVI) 驅動程式。如果能針對不同廠商的類似儀器,透過應用程式設計介面開發出通用的溝通方式,IVI Foundation 即可減少使用者的學習時間,也可以縮短廠商的開發週期。

這樣一來,第三方廠商即可建置驅動程式、設立驅動程式網站(例如 ni.com 的 IDNet),並根據驅動程式提供其抽象層設計。有了架構完整的硬體抽象層,想要在可使用數十年的系統內加入新技術不再是夢想,甚至可說是家常便飯。以標準化為基礎的生態系統可說是其中關鍵,而且隨著適用於 IVI 的原生 Microsoft .NET 實作剛通過核准,此生態系統更是蓬勃發展。

針對行內訊號處理或 DUT 控制等應用來設定 FPGA 時,最好採用單一廠商的軟硬體,才能滿足多數測試工程師的抽象層技術需求。如果這類解決方案來自軟體為主的商業生態系統,該平台即可保有充分的使用彈性,以便做為不同或可替換的軟硬體架構。

比如說,LabVIEW 可重設 I/O (RIO) 架構具有 FPGA 設定功能,可將第三方 VHDL 或 Xilinx CORE Generator IP 納入 LabVIEW 系統設計工具鏈。有了 LabVIEW Tools Network,使用者即可與自動化測試產業內的其他使用者或廠商分享不同的範例專案與編譯程式碼,並且用於各種應用領域。此生態系統把 FPGA 設定功能加入非傳統的自動化測試領域,同時提供了成功應用所需的 IP。

如果沒有軟體為主的生態系統,許多有效的開放式平台就會變得岌岌可危。xTCA 平台曾經採用電信基礎架構,也一度受到高能物理(High-Energy Physics)社群的關注,但卻無法建置強大的自動化測試生態系統。該平台提供豐富的軟體、機型、通訊匯流排選項,卻因此延緩了領導廠商的採用意願,同時增添許多複雜考量。就在 AXIe Consortium 努力控制這些選項、改良其自動化測試效能的同時,成敗最終還是取決於軟體為主的生態系統。

自動化測試未來的生態系統

未來三到五年內,自動化測試系統以軟體為主的趨勢會變得更明顯,而且生態系統影響平台價值的程度也會持續增加。上述的儀器溝通與抽象化 FPGA 設定等範例,都只是自動化測試生態系統的初期變遷而已。隨著軟體廠商更能有效運用自己的生態系統,同時採用第三方 IP 的商用模型,行動裝置的未來發展絕對會讓測試與量測產業煥然一新。





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