LXI：下一代汽车电子测试系统解决方案

     汽车行业竞争激烈，整个行业一直面临着提升质量同时降低成本的压力。因此，诸如电子功能测试之类有益且高要求的行为经常被视为“必不可少的麻烦”，此类投资必须提供高回报。 

     我们将介绍基于LAN接口的仪器扩展(LXI)，这是为下一代测试系统提供的解决方案。首先，LXI是一种基于经过验证、并广泛使用的标准的测试系统结构，如以太网标准。这些标准经过时间检验，为实现高效测量提供“恰好”的冷却、电源、屏蔽和物理尺寸，又不会降低性能，同时采用模块化设计和传统外型。LXI概念用于台式仪器中，进一步提升了LXI的吸引力，这些仪器的销售量一直要远远高于卡槽仪器，同时以极具竞争力的价格提供了很好的性能。 

     由于这些优势，负责测试汽车电子器件的系统设计人员可以使用LXI最大限度地提高性能，最大限度地降低成本，并面向未来作好规划。正如2006年4月份LXI Connexion杂志中所说，考虑使用LXI的充分理由至少有10个。这些理由同时适用于当前测试系统和未来测试系统：

1. 易用性
2. 性能 
3. 成本 
4. 扩充能力
5. 使用寿命
6. 灵活性
7. 机架空间
8. 分布式系统
9. IEEE-1588同步
10. 合成仪器

        更深入地理解这10个理由，将有助于说明LXI测试系统对汽车行业的价值。

易用性 

        由于新车型每年都在变化，汽车电子制造商必须在非常短的时间内把新产品推向市场。任何阻碍迅速开发测试系统或降低生产运行时间的东西都是不能容忍的。因此，迅速建立系统依赖于尽快连接仪器及使系统投入运行。这不仅可以节约时间，还可以使制造商把重点放在更重要的任务上，即模块和子组件的功能验证。 

        目前，许多系统是使用基于VXI或基于PXI的硬件建立的。由于必须使用嵌入式PC或通过接口卡和电缆连接的独立式PC控制这些系统，因此开发人员面临着四个主要问题，而LXI则解决了这些问题： 

        接口：LXI采用的不是MXI或GPIB 接口，而是计算机领域长期来的标准接口—以太网。因此，用户不需要在PC中安装额外的接口卡，不需要安装专用电缆，也不需要安装专用软件。仅凭这一点，就可以让系统在几分钟内、而不是几小时内投入运行。 

        PC配置：由于PXI 卡槽是PC背板的扩展，因此每次插拔卡时都必须重新引导整个系统。而LXI则不需要这样做：它采用局域网连接，在连接或断开仪器时不必重新启动PC。此外，某些模块化LXI仪器，如安捷伦34980A多功能开关/测量单元，支持“热插拔”或在电源打开时插拔卡。 

        驱动程序：在PXI系统重新引导时，PC通过设备查找流程，识别新连接的设备，这通常要求下载和安装设备驱动程序。驱动程序的局限性可能会导致问题，耗费大量时间，如后文所述。LXI标准规定使用IVI-COM驱动程序，可以更简便地在各种开发环境中工作。但是，在要求更高的功能或性能时，可以直接通过标准程控仪器命令(SCPI)直接对某些LXI仪器编程。(SCPI是一种既定的标准，可以通过简单的VISA功能在任何计算机语言下使用。) 

        用户接口：由于没有前面板，因此有时很难使用基于PC的软件，诊断PXI和VXI设备中的问题。在开发人员第一次学习新设备的功能时，通常要求全面阅读产品手册。在台式LXI仪器中，前面板使用户能够简便对仪器进行操作，了解其工作方式。当然，大多数模块化LXI仪器没有前面板，但其内置web界面使得用户只需简单地在连接的PC上打开网络浏览器，就可以学习仪器功能。由于浏览器功能，用户还可以更简便地查看世界上任何地方的设备上发生的情况，简化系统支持，帮助保证更高的系统可用性。如图1所示。

图1：许多安捷伦LXI仪器包括前面板，因此其操作学习和调试起来非常简便，而不需连接计算机。

性能 

        汽车电子器件测试涉及各个方面，从要求数千项测试的复杂的传动系统控制模块，到可能要求传送大量数据的简单的安全气囊模块。这些测试要求高，通常会挑战GPIB的传输速度，GPIB的最大数据速率约为1 MB/s。在局域网中，I/O传送速度不再是一个问题，因为1Gbit/s连接正变得日益常见，10Gbit已经开始出现。　　 

        在同时要求交互程控及传送大量数据的典型汽车应用中，I/O性能对LXI设备不应该是一个问题。很明显，在传送大块数据时，如数字化仪捕获的波形，局域网的速度优势会显现出来。在交互程控中，有一个人们已经非常了解的局域网中的时延问题。计算机行业正在针对这个问题寻找解决方案，因为这对存储网络也是一个问题。仪器厂商还正通过在LXI设备中预存指令，来减少所需的通信周期数量。

成本 

        最大限度地降低整体测试成本要求以尽可能低的价格进行快速可靠的测试。某些商业刊物声称，功能测试不增加任何价值：因为它处在制造流程的后期阶段，制造商已经检测了进入这个阶段的部件，执行了X射线检测，完成了在线测试。事实上，这些步骤确实改善了产品质量，但并不能消除对功能测试的需求，因为它们不能检测器件前期缺陷、设计错误(如确定容限)和不可达节点(通常是因为没有进行可测性设计引起的)而产生的问题。 

        汽车制造商似乎矛盾的要求使这一切进一步复杂化，他们可能会由于发货延迟及缺陷率高而受到处罚。为解决这个问题，要求仪器使用有限的资金提供最优的功能和性能(图2)。它还要求认真考虑硬件购置成本和后续成本，如备件、保修、当地维修或回厂维修、能否提供租赁设备等等。在许多情况下，逐台仪器比较价格表明，LXI的硬件成本最多要比PXI低40%。

图2：34980A LXI多功能开关/测量单元是一种低成本8插槽主机，并可以选配内置DMM，使其成为经济的开关子系统备选方案。

        还应考虑卡槽仪器与LXI相比的学习曲线成本。卡槽仪器要求对每个开发环境使用不同的软件驱动程序，如LabVIEW、Visual Basic、C++等等。LXI仪器通常提供了一个选项，允许使用驱动程序或SCPI。对熟悉SCPI的开发人员，仪器的学习曲线一般非常短。当然，.NET环境的IntelliSense帮助功能和联机文档有助于简化使用驱动程序进行的编程工作。

扩充能力 

        图3是使用LXI设备建立的典型的汽车电子功能测试系统：可扩展的干簧继电器矩阵，多个电枢继电器负载开关，多条任意波形输出通道，多条数模转换通道。

图3：在汽车测试系统中，LXI实现了更高的扩充能力和灵活性，可以满足当前和未来需求。

        在基于卡槽的系统中，这些设备会迅速插满每个插槽，这时哪怕只需要再增加一台设备，都会要求另一个机箱和计算机接口。对只需少量板卡的简单系统，卡槽增加了成本，占用了空间，尽管空插槽将来可以扩容。LXI仪器刚好提供了所需的功能，并能够在以后简便地增加功能，而不用增加卡槽或额外的计算机接口。系统最多要求增加一台低成本局域网交换机，为新增的LXI设备提供更多的端口。
使用寿命 

        惠普公司测试测量部(现在的安捷伦科技)在20世纪70年代中期发明了GPIB，这一接口目前仍是行业标准。局域网自20世纪70年代出现，最初是阿帕网。图4比较了过去30多年中出现的各种接口。最值得一提的是，局域网的性能正在不断提高，同时保持向下兼容能力。局域网的广泛使用表明，在长期内，它将继续作为计算机行业的主导力量。

图4: LAN一直在演变，并保持向下兼容能力，其它接口则是不停变更。

        LXI标准中设计的扩展功能保证了它将在长期内满足测试测量行业的需求。汽车电子行业必须能够为汽车修理提供积极支持，保持产品的长使用寿命，这就必然对使用寿命提出很高的要求。LXI正是为这