回忆十多年前开发的自动测试系统

上周看到论坛的是德征文活动，突然想起十多年前我开发的自动测试系统，为提高生产效率发挥了很大作用。

在十多年前，因为公司产品上的要求，需要为一系列RF模块开发自动测试系统，用来提高生产效率。因为最开始测试时，都由生产员工通过人工进行测试，不但速度慢，效率低，而对测试人员的要求较高，容易出错。

使用自动测试系统后，不但加快了测试速度，提高了生产效率，而且测试记录也可以保存到数据库或文件中，每个模块的指标都可以进行跟踪和回溯，对产品管理的帮助很大。此外，还减少了测试过程中，因为测试人员误操作造成的仪表损坏，节约了很多成本（有段时间因为测试人员素质参差不齐损坏了不少仪表，而仪表的维护费用是很高的）。

当时开发的自动测试系统，主要使用到了信号源（Signal Generator）、频谱仪（Spectrum Analyzer）、网络分析仪（Network Analyzer）、噪声系数测试仪等仪表，具体型号有Agilent E4432/E8648信号源，Agilent PAS/ESA E4445频谱仪、Agilent E5062A等，加起来有十几种型号。在当时这都是非常不错的仪表，不过现在大多已经停产，有了更好的替换型号。

在开发自动测试系统时，网络还不是太流行，网络编程也比较复杂，所以没有使用网络接口进行编程（LXI）。也没有使用速度比较慢的RS232（有一个原因是有些仪表的RS232有故障），而是使用了当时最流行的GPIB接口。可能现在很多人都不清楚GPIB接口（General-Purpose Interface Bus，通用接口总线），它是一种仪表上专用的接口，最早由HP公司开发，叫做HP-IB接口（惠普接口总线），然后逐步演变为GPIB，并吸收到IEEE 488标准之中，成为仪表控制上的主要接口。它类似于以前计算机上的并口，使用GPIB专用线缆实现设备之间的通信和控制，GPIB线是可以级联的，一个总线上可以连接多台设备，组成自动测试系统，每台设备有一个不重复的GPIB地址。GPIB使用并行方式传输数据，最高速度可以达到8Mb/s。虽然这个速度现在看起来不快，但在二十年前还是不错的。

因为大部分计算机是没有GPIB接口的，所以还需要一个PCI转GPIB的接口卡，才能实现PC和仪表的通信。如果是笔记本，就需要一个USB转GPIB的接口卡，使用上和PCI转GPIB差不多。因为属于专用设备，所以GPIB的转换卡和线缆的价格都比较贵。而现在大部分仪表都可以通过以太网方式进行控制（LXI，LAN-based eXtensions for Instrumentation），不但极大降低了配件成本，而且速度更快，还可以实现远程控制和远程测试（GPIB线的有效通信距离通常只有几米远）。

GPIB和以太网属于物理层，而控制仪表还需要专用的指令。用于控制仪表的指令叫做SCPI指令（Standard Commands for Programmable Instruments），这也是由HP公司的HP-IB演变而来的。SCPI指令是一种文本指令，可以控制仪表完成各种操作，设置参数，是自动测试系统最基础的命令，它可以通过各种方式从主机发到仪表，包括了前面提到的GPIB、RS232、LAN等。每种仪表除了IEEE标准规定的基本指令外，还有很多专用指令。在LabView中集成了常用仪表的驱动，不用开发者在去研究底层的SCPI指令。而自己开发软件，就需要在仪表的编程手册中（Programmer’s Guide），去查找每个操作对应的指令，了解指令的用法，参数的使用等，非常麻烦。好在虽然SCPI指令很多，但是一般的测试系统常用的指令就一二十条，而且Agilent仪表的SCPI指令很有规律，通过指令的名称也很容易自动它的功能，不同仪表之间的指令也有较好的通用性。所以很快就能掌握。

开发自动测试系统，可以使用PC上常用的各种编程软件，如VC、VB、Delphi、Basic（DOS下，最早的例程都是Dos下Basic的）、VBA等，不过最专业的还是使用NI公司的LabView，它不但集成了很多仪表的驱动，还支持图形化编程，降低了编程难度。不过因为版权和经费限制等问题，再加上不是专门搞测试的没有时间去学Labview，所以我们没有使用LabView，而是使用了Delphi进行编程。开始还有点担心会遇到很多困难，但是很快就发现Agilent的仪表控制起来比想象的还容易，没有太多隐藏的问题，指令非常清晰，这一点上比日系的仪表方便多了，减少了很多调试时间。虽然自己编程没有LabView那样专业，其实效果也不错，也不用安装众多的驱动和库，使用上更加灵活轻便，此外用Delphi做界面和数据库很方便。

第一版的自动测试系统大概用了不到2个月就开发好了，很快就用在生产中。后续又增加了不少功能，还支持多种仪表（方便替换不同型号仪表，这个功能在生产上测试中特别需要）。到现在这套测试系统已经使用了十多年，上周去了解了一下（这期间因为一些原因也离开了原来的公司），它还在稳定的运行着，后来还衍生出好几个不同版本，用于其它产品的自动测试上。这个月公司有一个新的测试任务要启动，有几万个模块需要进行测试，虽然已经好几年没有做测试了，不过使用LXI方式编程，加上容易使用的Agilent仪表，相信很快就可以搞定

软件的运行界面

仪表管理界面

正准备开发的新自动测试系统，右下角是待测模块。

它使用了E5062A网络分析仪。在E5062A上有一个高分辨率的液晶屏，运行的是Win2000英文专业版系统，这在当时算很先进了。更早期仪表的显示屏分辨率很低，许多还是文本字符界面的，简陋多了。而后来的仪表就越来越高级，除了操作系统在升级，甚至还可以支持触屏操作。控制方式也从最早只有RS232、GPIB接口，到现在USB、Lan接口等，不但使用方便，速度也更快。

原来的测试系统现在不方便去拍，先拍一些其它还在使用的安捷伦仪表，有的旧仪表上甚至还有软驱。

最后值得一提的是德科技的仪表质量一直非常不错，从HP到安捷伦，到是德科技，虽然名称变了，但是品质没有变，很多仪表用了一二十年，到了淘汰时间还可以正常稳定的使用。有的仪表数字按键都失灵了，但是还可以在自动测试上很好的运行。公司偶尔还可以看到更老HP时代的仪表，除了指标差点，也能正常使用。

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