La ley de Moore está viva. En los últimos años, la densidad de transistores ha seguido creciendo a un ritmo incesante, y por lo tanto fabricantes de productos electrónicos han encontrado nuevas maneras de aprovechar estos recursos mediante el aumento de la complejidad de sus productos.
Para el ingeniero de pruebas, esto presenta un desafío significativo. Muchos de estos dispositivos bajo prueba (DUT), requieren métodos de ensayo más sofisticados que los instrumentos tradicionales o de los instrumentos basados en PC, incluso el único que puede ofrecer.
Afortunadamente, los ingenieros de prueba también pueden beneficiarse de la ley de Moore. Además de mejorar el rendimiento de cómputo de CPU, en la prueba de los sistemas definidos de software, la ley de Moore está impulsando mejoras en otro tipo de dispositivo de computación: la matriz de puertas programables de campo (FPGA). Esencialmente piezas de hardware, que puede volver a configurar con el software, FPGAs reducir el tiempo de prueba y le dará la capacidad de realizar pruebas, lo que antes no era posible sin necesidad de hardware personalizado. Los cuatro beneficios clave que puede proporcionar FPGAs, para la prueba de sus sistemas.
1. Realizar en tiempo real, mediciones continuas
Los datos de proceso de FPGAs en hardware, para que puedan alcanzar una tasa de alto rendimiento, que permite realizar mediciones más rápido que el de E / S de hardware puede adquirir datos. En lugar de seguir el paradigma tradicional de adquirir, transferir, y postprocesar, los sistemas de prueba que FPGAs incorporan continuamente, para poder probar un DUT, para reducir el tiempo de prueba.
Los recursos de hardware dedicado de un FPGA permite mediciones en tiempo real tales como: Transformación Rápida de Fourier (FFT), y el paralelismo inherente de hardware FPGA, permite mediciones simultáneas de múltiples canales de entrada o incluso varios tipos de medición en un solo canal.
Figura 1. Usted puede usar el hardware FPGA para generar vectores de prueba y analizar los datos adquiridos de forma continua.
2. Implementar disparos personalizados y Adquisición
Con un FPGA, que continuamente los procesos de datos, puede definir la medida de backend, para entregar selectivamente datos de interés mediante la adición de disparos personalizados y registro de datos. Esto está en contraste con los instrumentos tradicionales que se pueden realizar sólo un conjunto fijo de operaciones; el FPGA habilitado instrumentos pueden ser reconfigurados para satisfacer las necesidades de una aplicación específica en el hardware.
Por ejemplo, una aplicación que se beneficia de la naturaleza reconfigurable de FPGAs, es un dominio de la frecuencia de disparo. Analizadores del espectro tradicional puede incorporar frecuencia disparada, pero no operan en tiempo real. Por el contrario, el vector de señal del analizador (VSA), con sus instrumentos puede presentar un disparador de energía en tiempo real, pero no es posible seleccionar las frecuencias de interés. Mediante la adición de un FPGA a un VSA, puede crear en tiempo real, la activación dependiente de la frecuencia o realizar otras operaciones de disparos personalizados según las demandas de su aplicación.
3. Emular los protocolos en Hardware
En lugar de utilizar el software para codificar la información de la señal en una señal de nivel de protocolo (y viceversa), los FPGAs puede codificar y decodificar los datos directamente en el hardware. Esto simplifica el software de prueba del sistema, ya que tiene que trabajar con datos de la información solamente, y que hace que la comunicación a nivel de protocolo posible, cuando los predefinidos vectores de prueba, sólo no son adecuados (por ejemplo, cuando se necesitan decisiones rápidas sobre la base de datos de protocolo). También podría ser necesario de forma rápida transición, desde la recepción a la transmisión de datos en la misma línea, y el hardware de prueba debe ser capaz de detectar y responder a este caso.
Debido a que son reconfigurables FPGA, usted puede apoyar protocolos múltiples con el mismo hardware, que promueve la reutilización de hardware. Además, usted puede requerir el alto rendimiento de FPGAs, para evaluar complejas máquinas de estado del protocolo, y el carácter paralelo de FPGAs, permite que varias instancias del mismo protocolo de multisitio / pruebas multi-DUT.
Figura 2. hardware FPGA puede codificar y decodificar las comunicaciones a nivel de protocolo, que permite simplificar el sistema de software de prueba.
4. Ejecutar en circuito cerrado y con pruebas dinámicas
Los dispositivos de hoy son cada vez más integrados, en el mundo que les rodea, y ponerlos a prueba, sin la incorporación de comentarios en el sistema de prueba, no puede proporcionar una cobertura adecuada. Por ejemplo, los sistemas de comunicación modernos, a menudo incluyen paquetes de confirmación o bits. Si el sistema de prueba no interpreta correctamente, y para responder adecuadamente a su debido tiempo, entonces el dispositivo bajo prueba no puede ser probado con precisión. En muchos casos, sólo de hardware (FPGAs) puede proporcionar este tipo de respuestas de baja latencia.
Otro ejemplo es, un hardware en el sistema de prueba de lazo, en un DUT complejo, deberá ser simulado como un sistema de control o de ensayo se desarrolla en paralelo. El alto rendimiento y baja latencia de FPGAs, puede ayudar a simular de forma precisa el comportamiento DUT en un ciclo a ciclo.
Aproveche los beneficios FPGA, con FlexRIO NI y el Módulo LabVIEW FPGA
Usted puede utilizar el NI LabVIEW FPGA, para programar el hardware FPGA, con diagrama de bloques de código de LabVIEW familiares, en lugar de utilizar un lenguaje de descripción de hardware tradicional, que pueden ser más difíciles de aprender. Los FPGAs reprogramables, se construyen en una variedad de plataformas de hardware de NI, incluyendo NI CompactRIO, y se presentan en determinados módulos de E / S para plataformas como PXI y PCI .
Algunos de los más populares dispositivos en FPGA habilitados para aplicaciones de pruebas, son los módulos NI FlexRIO. Estos módulos incluyen PXI y PXI Express e incorporar dispositivos de Xilinx Virtex-5 FPGAs, a bordo de DRAM, de alto rendimiento NI circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), y una interfaz de adaptador de NI FlexRIO módulos que ofrece E / S para la FPGA.
El Adaptador de módulos de NI, Alianza Nacional y Afiliados instrumentos , y la interfaz de terceros con los módulos NI FlexRIO FPGA, a través de un conector de borde de tarjeta de que las rutas de las correspondientes señales FPGA para el módulo adaptador. También puede crear su propio adaptador módulos con el NI FlexRIO módulo adaptador de Kit de desarrollo .
Si usted utiliza módulos NI FlexRIO, u otro dispositivo de National Instruments con una FPGA, NI-la-plataforma de hardware fuera, junto con el Módulo LabVIEW FPGA, puede ayudarle a tomar ventaja del paralelismo, el rendimiento y la naturaleza reconfigurable de FPGAs, en la prueba de sus sistemas. En aplicaciones que van desde consciente de prueba de protocolo definido por el software de radiocomunicación, FPGAs puede proporcionar una ventaja competitiva clave y le ayudará a mantenerse al día con la complejidad DUT creciente de que la ley de Moore continúa impulsando.
Figura 3. dispositivos NI FlexRIO ofrecen una FPGA que se puede programar con LabVIEW.También se puede acomodar una variedad de aplicaciones para usuario de E / S para módulos adaptadores rendimiento mediciones de alta.
Casey Weltzin, es un gerente de producto para LabVIEW Real-Time de National Instruments. Él tiene una licenciatura en ingeniería eléctrica de la Universidad de Wisconsin - Madison.
Jennifer Schwartz, es un gerente de producto para PXI de National Instruments. Ella tiene una licenciatura en ingeniería mecánica de la Universidad Estatal de Kansas.
Este artículo apareció por primera vez en el Q1 2011 cuestión de la Instrumentation Newsletter .
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