前言
隨著技術的演進及市場需求的改變,電子制造及測試的方式也隨之變化. 二十一世紀人們對產品技術的要求提升,以及產品生命周期的短縮和價格的壓力讓電子制造業者不得不思考是否有另一種測試平臺,可以比傳統PC,
GPIB或VXI為基準的測試平臺更具競爭力。
本文將簡單介紹電子制造測試平臺的需求,并從一,二個在電子制造業應用的案例來探討新的PXI平臺如何滿足對價格敏感又有大量生產需求的應用,讓讀者可以更了解PXI做為生產測試平臺的特性及優點。
生產測試平臺的需求
當有需要架設新的生產測試平臺時,應從某些特定的要素來重新思考對生產測試平臺的需求,這些特定的要素包含以下幾點。
1.系統面積
大量電子制造商或代工廠最常煩惱的就是如何在有限的空間內達成更高的產能,也就是說同樣的一片地,如何能生產出更多的產品?當然大部份的工廠空間多數是被生產設備所占據,但不可諱言,各式各樣的測試設備也會是空間上的一大考慮因素.
通常在考慮縮小生產空間,尤其是測試系統面積這個因素時,測試工程師多會采取模塊式或基于插卡的系統,例如PC,
VXI 或PXI平臺. 下表提供讀者一個VXI與PXI平臺功能密度的比較。
系統 |
上架機箱高度 |
可用擴展槽 |
功能密度(擴展槽數除以機箱高度) |
VXI,
C尺寸 |
9U |
12 |
1.3 |
PXI,
6U |
9U |
13
～ 19 |
1.4～
2.1 |
PXI,
3U |
5U |
6
～ 17 |
1.2
～ 3.2 |
PXI系統組態提供較高功能密度比,因此可以提供較密實的測試系統.但若使用者的系統需要許多外加的GPIB儀器設備,那PXI在空間與價格的優勢則不易表現出來.但與傳統的PC/PCI-based的系統或VXI系統來比較,PXI平臺仍然提供測試工程師更有靈活性的選擇。
2.測試模塊
對于模塊類產品的生產測試,測試模塊會是另一個選擇平臺時會考量的因素.一般對測試模塊的要求有:
-可靠的機構界面及接頭
-接收器與模塊間接頭的多樣化
-模塊與測試系統平臺間的整體性
目前在市面上已有一些廠商提供有含模塊及接收器的PXI系統,多為3U PXI 尺寸. 然而在整合接收器接口與PXI平臺時最大的挑戰是在于連結儀器與測試系統的I/O.
譬如對目前一些高密度測試應用,SCSI型態的接頭是最常被使用的,要做出可以匹配的纜線組件并不困難,但若要在PXI系統上放上接收器的接口則會需要更可靠及更有彈性的架構,難度也就相對提高.
總的來說,I/O的考量不論是現在或未來對選擇特定的接收器或治具都將會是一個重要的指標。
3.系統控制器
系統控制器有外接式及嵌入式的選擇.大部分的測試系統采用外接式的系統控制器,如桌上型計算機.使用外接式系統控制器的好處如下：
-不占VXI或PXI主機槽數,可提供更多的周邊槽給儀器設備或切換器使用。
-簡化與計算機外設設備的聯機管理
-桌上型計算機在價格上較有競爭優勢
-系統功能容易升級
使用外接式控制器連接PXI機箱時,如何維持PCI總線的高速傳輸速度,同時必須具備軟件透明化的特性,就如同另一個PCI
總線上的橋接器? PCI總線的延伸套件在此時就扮演著非常重要的角色. 然而在空間有所限制時或在數據采集/流程控制的專門應用上,使用嵌入式或單板計算機在模塊式的系統會是更好的選擇。
4.儀器與信號切換器
毫無疑問，傳統儀器所能提供的功能及供貨商的選擇最為廣泛,但受限于GPIB 總線的傳輸速度,因此對儀器的測試功能的要求通常比測試速度來得多.
一般而言,制造商會選擇VXI或PXI這類平臺作為功能測試系統,多半是因為它們具有模塊化,高密度儀器整合及高速數據傳輸速度的特性.
而除了儀器的評估及考慮,信號切換器會是另一個系統設計者要考慮的要點,尤其當使用者的系統需要相當可觀的信號切換器甚至或使用者需要另一個機箱來處理信號切換,如何選擇適合的平臺規格將會影響使用者的系統尺寸及價格.
PXI平臺在電子制造業的應用
對許多測試部門來說如何架構一個能符合現有功能需求又具有未來擴充性的測試系統是多數測試工程師所關心及有興趣的.
一般而言,電子制造測試系統的架構可用下圖來區分成幾部分. 第一部分為硬件架構,包含系統平臺(3U或6U
),系統控制器(外接式-桌上型計算機,需搭配PCI/PXI 延伸套件以連接PXI系統機箱或嵌入式PXI控制器),測試儀器(獨立式儀器或PXI模塊式)及切換器.
第二部分為軟件驅動程序,硬件需提供可支持LabView/VB/VC/DAQBench/PnP等驅動程序.
第三部分則為連接待測物的測試治具。
以近幾年頗受爭議的藍牙模塊為例,從功能面而言,藍牙模塊對個人通訊或外圍設備的連結是相當方便且有助益的,但因其測試成本居高不下,使得其價格始終無法降到消費者認為合理的范圍,所以無法大量推廣到許多消費性商品.
但隨著更具性價比的測試方式及平臺的產生,藍牙模塊的生產測試成本的降低,藍牙模塊將會有新的發展機會.
一套以PXI平臺為基礎的藍牙模塊測試系統,其架構上通常包括一臺工業級計算機內含GPIB適配卡用來控制外接的儀器設備,一片PCI接口延伸卡用以延伸PCI
總線的信號到PXI平臺,PXI機箱內則含PCI接口延伸模塊,一至二片的RF 切換模塊用來做信號切換及A/D,
D/A模塊用來做數據采集,并配合多個含模塊的隔離箱所組成. 而在整個測試系統中較昂貴的應屬外接的RF測試儀器,但應用這種架構可增加外接儀器的使用率,而達到降低成本的目的。
結論
PXI平臺因其結合了開放而高效能的PCI總線,CompactPCI強健的結構性能及高密度整合的優勢,對大量生產的電子制造測試系統而言,PXI平臺無疑是一個新的選擇。
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