測試工程不是一件簡單的事情，今日的測試系統必須要同時滿足平價與彈性的需求，而且測試系統的使用期限也必須與所要測試之產品的存在期限相符 － 有時候可能長達十年以上。在這樣的要求下，想要決定一種新的測試系統架構著實不是一件容易的事情。

不過，在隧道的盡頭或許終究會有一線曙光，因為目前量測業界的發展趨勢是逐步告別特殊而專用的解決方案，轉而採用開放且眾所周知的標準，這些標準在IT產業已經成熟地運行了許多年。

在硬體端，由製造商所組成的一個聯盟正在發展一套採用乙太網路LAN做為測試儀器通訊介面的標準：LXI（LAN Extensions for Instrumentation）。LXI採用了已經熟知且在其它領域也已廣泛使用的一些技術，例如使用網頁瀏覽器進行儀器的設定。

在軟體端，則看見了.Net成為首選平台的趨勢。有意思的是，這樣的趨勢也與通訊介面的現代化發展有關，這裡指的是諸如量測應用軟體、儀器驅動程式或資料庫系統等軟體元件之間的通訊介面。

無庸置疑地，採用已然成熟的IT標準對介面的長期可用性（availability）以及可獲得的支援來說，都是正面而有利的，不論是硬體端或軟體端皆然。

LXI

儀器用的LAN延伸規格（簡稱LXI）是測試儀器的最新標準，但推行另一種新的標準有其意義嗎？LXI提出的價值其實非常簡單，而且如果回顧標準的發展史：LXI同時兼具了GPIB和VXI的優點，如(圖一)，因此這項新標準的形成再必然不過了。

《圖一　LXI同時兼具了GPIB和VXI的優點》

1972年推出的GPIB是量測產業用以進行儀器控制的第一套開放式標準，不會因不同廠牌的儀器而異。事實上，GPIB至今仍然相當常見，主要歸功於它具有的穩固可靠性與使用的方便性。雖然如此，經過了這麼多年，處理器的速度和記憶體的容量都已不斷地提升，使得GPIB在許多的應用中都成了通訊上的瓶頸。舉例來說，透過GPIB來傳送新型示波器或邏輯分析儀擷取到的大量資料已經不可行了。

GPIB在資料傳輸速率上的弱點正是1980年代中期發明VXI的緣由，VXI透過電腦匯流排（這裡指的是VME），讓系統控制器與儀器直接進行通訊，而消除了GPIB的通訊瓶頸。另外也增加了一種匯流排接頭，做為量測的延伸，例如支援觸發匯流排、10MHz時脈線等功能。VXI因性能十分充裕，所以在許多領域中仍然深具價值，但是VXI也擺脫不了所有卡槽箱式系統的典型缺點：與單機式儀器相較之下，其複雜度與價格都偏高。

為何需要LXI？因為LXI具有綜合GPIB和VXI兩者之優點的潛力，新型的儀器不但穩固可靠、容易使用（類似於GPIB），而且性能上也具備更充裕的空間（過去只有VXI或PXI等卡槽箱式的系統才能具備），簡而言之，擁有更多好處卻不必付出太大的代價。本文接著將介紹LXI背後的幾項主要促成技術。

Gigabit乙太網路

LXI標準建議使用Gigabit乙太網路。雖然新的儀器顯然可以向下相容，且很多只需要用到10或100Megabit的乙太網路，但是Gigabit乙太網路目前已經推出了，而且可以提供資料密集的應用及儀器所需的原始效能。

乙太網路的另一項優點是成本。LAN的基礎設備，如纜線、交換器、路由器等，幾乎已經存在每一個角落，從儀器製造商的角度來看，晶片組、模組、通訊協定堆疊軟體以及所需的經驗和知識都已經完全具備了。

在遠端的應用上，也就是感測器或儀器相互間的距離很遠時，乙太網路也提供了新的使用模式。

LXI儀器內建了網頁伺服器，可透過網頁瀏覽器進行儀器的設定與維護。這是一項相當強大的功能，對沒有面板、顯示幕和旋鈕的儀器來說，特別重要。

《圖二　LXI類別》

IEEE1588

IEEE 1588是LXI的另一項重要技術，包含在類別A和類別B的儀器中，請參考(圖二)的LXI類別。這項標準可透過LAN將儀器的時鐘相互同步，目前，許多儀器內部都有時鐘，當事件發生或執行量測時，可以儲存時間戳記。透過IEEE 1588，這些時鐘可以與一個主時鐘進行同步處理，讓系統中不同部份取得的事件與時間戳記可以相互關聯，請參考(圖三)。不同於網路時間通訊協定（NTP），IEEE 1588可以將時間同步到10ns的準確度，視LAN基礎設備的距離和複雜度（延遲時間）而定。

這項技術可提供新的觸發方法，稱為定時炸彈觸發（time bomb triggering）。在這種方式中，可以預先設定幾部儀器在特定的時間點，開始執行特定的任務或動作，實際的觸發則是依據各部儀器自身（經過同步）的時鐘，在其內部進行。

當非同步的觸發事件發生時，也會加上時間戳記。由於時間同步得很精確，因此採用IEEE 1588標準後，就可以對這些資訊進行後處理及分析了。

LXI觸發匯流排

除了以上介紹的觸發機制之外，類別C的LXI儀器也具有硬體觸發匯流排的接頭。使用觸發匯流排時，可以用很高的準確度和速度來觸發儀器，類似於VXI。

觸發匯流排是一種高品質、8線寬的屏蔽式（shielded）雙絞線M-LVDS（多點式LVDS）連結，每一條線都可以用來進行觸發，或是傳送10MHz的時脈信號。

相較於VXI或PXI，這種概念提供了極大的彈性，可以星狀、串接（daisy chain）或混合的方式來安排配置儀器。

《圖三　系統時鐘透過IEEE 1588與主時鐘進行同步處理》

LXI的未來發展

安捷倫科技與VXI Technology於2004年9月成立LXI聯盟，目前已經有將近40個會員，且成立不過一年的時間，就發表了第一版的LXI規格。許多位聯盟的會員都已經宣佈要推出支援LXI標準的儀器，而且第一批的LXI儀器很快就要問世了。

LXI迅速席捲了整個量測產業，終端使用者也展現出高度的興趣。 LXI可以結合容易使用、高性能以及價位平實等優點，而LXI儀器及模組具備這些優點，非常適合做為合成式儀器的建構區塊，也就是結合基礎的量測模組及軟體，即可構成更高階的合成式儀器。舉例來說，一個降頻器加上一個數位轉換器可以組成一部向量信號分析儀，而軟體則負責提供特定應用所需的外觀及功能。

LAN通訊提供的彈性也是LXI對合成式儀器來說極具吸引力的原因，因為模組之間可以透過LAN直接進行通訊，不一定要透過控制器來進行，同樣地，好幾部儀器間也可以同時進行通訊。最後，LXI模組與卡槽箱式儀器不同的地方在於，LXI模組很容易重新配置設定，這也是合成式儀器相當重要的精髓。

軟體端有何新發展？

有意思的是，測試軟體的部份也經歷了與LXI硬體端類似的發展步驟。如果這種說法聽起來有點奇怪，可以試想：軟體就像測試系統的硬體一樣，是由不同的模組或建構區塊（使用者操作介面、序列編排器、測試常式、儀器驅動程式、資料庫等）所組成的，如同硬體一樣，有時候要將這些模組相互連接起來也是很困難的事情。

舉例來說，Windows DLL（動態連結程式庫）多年來一直是最常用的軟體建構區塊格式，但也一直存在相容性的問題。諸如資料型態、錯誤處置與命名法則等都是問題點所在，會因用以產生DLL的程式語言而異，如此一來，例如使用C++產生的程式庫就不一定可以輕易地在BASIC中呼叫（反之亦然）。值得注意的是，這種問題在IT界也很常見，不只有在量測應用中才會發生。

過去，這種問題只解決了一小部份，例如：VXIplug&play的儀器驅動程式中就包含了表頭（header）檔（宣告驅動程式DLL中的函式），可於C和BASIC語言中使用，便於在這些常用的文字式程式語言中呼叫。

這種不相容的問題一直到1995年提出COM以及2000年推出.Net之後，才獲得真正的解決。這兩項標準都包含定義完善的介面格式，可獨立於任何特定的程式語言之外，如此一來，以不同程式語言撰寫的軟體模組或是不同供應商所提供的軟體模組，在本質上就可以達到相容的要求了。

1990年代末期，量測產業也決定採用COM標準，而發展出COM-based版本的IVI儀器驅動程式（IVI-COM）。這些驅動程式愈來愈受到終端使用者以及生產製造商的青睞，因為只要使用單一驅動程式，就可以適用於所有現代的程式設計語言（文字式與圖形式）。

此外，相較於舊式的DLL，COM-based的驅動程式在現代物件導向的語言中，也容易使用得多。COM-based驅動程式的函式是以階層式的類別與介面結構（包含邏輯上相關的函式）來提供的，這樣的結構比較容易瞭解驅動程式和找到合用的函式。

微軟因為.Net的推出，將軟體模組的相容互運性往前推進了一大步，.Net將COM的價值延伸到分散式與網頁式的應用中。從測試工程師的角度來看，.Net的主要優點仍然是單一儀器驅動程式或工具組程式可以適用於所有的程式設計語言，對儀器製造商來說也更具吸引力，因為只要提供這樣一套標準的驅動程式就可以了。

.Net語言在量測產業愈來愈受歡迎還有另外一個原因，那就是透過.Net提供的工具組和程式庫，即可將諸如Visual BASIC等通用型的IT程式設計語言轉變成量測環境中也可以使用的語言。例如在程式設計工具組（Programmer’s Toolkit）加入一組完備的工具和函式到Visual Studio的開發環境中，所提供的函式可包括量測資料（如波形或頻譜）的擷取、處理和顯示。這套工具還能包含一個監視器，可用以分析與儀器的通訊動作，以及可以將舊式的程式碼轉換為可以在.Net中使用的轉換器。

結語

不論是硬體端或軟體端，量測業界都逐漸朝向大家熟知且發展成熟的IT標準邁進。LXI提出的附加功能可以將乙太網路的LAN轉變成一種適合量測儀器使用的尖端通訊介面，COM-based的驅動程式以及.Net也逐漸成為新型測試應用程式的首選平台。LXI加上.Net可協助克服當今測試工程面臨的種種挑戰，因為這兩項標準能以更低的成本提供更大的彈性，而且同樣重要的是，更容易維護，也可以獲得長期的支援。終於，隧道的盡頭嶄露了希望的曙光。

（作者為Agilent安捷倫科技測試自動化和測試系統組件顧問）

市場動態

本文藉由撰寫LabVIEW程式，建立一套圖形介面之自動化量測系統，以期將來在開發自動平衡器或其他減振裝置時，能夠有效縮短系統之測試時間及減少工程人力的投入。而在整個自動化量測系統中將包含馬達轉速的監控、閃頻儀同步化以及量測穩態時之殘餘振動量等。相關介紹請見「搭配滾珠型自動平衡器之光碟機振動量測系統 」一文。 在競爭激烈的環境中，品質將視為產品是否勝出的關鍵，在品質優先的條件下，產品抽樣檢驗已經無法滿足廠商及消費者的需求。全檢可對每一個產品的品質把關，還能突顯出產品的優勢，因此，唯有使用符合客製化需求的自動化量測系統，才能在全檢的條件下完成大量生產及出貨的目標。你可在「 背光板輝度、均勻度量測系統簡介」一文中得到進一步的介紹。 談到量測自動化，就不能不提其中相當關鍵的資料擷取系統；「資料擷取」是由類比與數位訊號源自動化量測的過程，訊號來源包含感測器或是待測裝置。資料擷取裝置運用了PC-based量測硬體與軟體的結合，來提供一個具彈性且「客製化」的量測系統。在「 自動化量測 抓住未來」一文為你做了相關的評析。

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