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1. 概述

伴随着测试需求的多样化和复杂化，软件定义的仪器系统已成为测试测量行业最重要的发展趋势和主流技术。软件定义的模块化系统不仅可以帮助用户在提高效率的同时降低测试成本，还能满足未来不断升级扩展的需要。

软件定义的模块化测试系统成为行业主流技术，通过软件定义硬件的功能，用户能够更快更灵活地配置测试系统，并满足不断改变的测试需求。此外，通过软件还可以自定义更加友好的人机界面。

同时，为了实现对电子产品所集成的多种功能进行测试，同时也为了达到更好的灵活性和可升级性，测试系统正逐渐朝着模块化、小体积的方向发展，也就是将复杂的测试系统简化成模块化的硬件和软件去逐一实现，需要增加测试项目时只需增加相应的功能模块即可满足未来的升级需求。

基于这两个发展方向，以软件为核心的模块化测试系统技术应运而生，并成为测试测量行业最重要的发展趋势和主流技术。

一个细化的以软件为核心的模块化测试系统架构有五层架构，如图1所示，现在许多企业都以该架构为标准构建测试系统。

图1 以软件为核心的模块化测试系统五层架构

架构层次五：测试管理软件

测试管理软件层位于五层架构的最高层。对于一个自动化测试系统，有些测试任务会根据待测设备(DUT)的不同而不同，如仪器配置、数据采集、结果分析等;而有些对于所有的待测设备则是通用的，如测试流程的管理，测试报告的生成等。测试管理软件的作用就是将通用任务分离出来，实现为通用的软件服务供用户直接调用，如创建测试流程、创建并行执行机制、报告生成、数据库访问、用户界面等，帮助用户大幅提升测试软件开发效率。

架构层次四：测试开发软件

测试开发软件在测试架构中扮演着承上启下的作用。测试系统开发者需要借助它实现具体的测试应用程序，通过设备驱动程序与测试设备通信，采集测试数据，向最终用户显示必要的信息以及连接其它应用程序。

架构层次三：系统服务和驱动

系统服务和驱动层是连接软件开发环境和硬件设备的纽带。这一层包含设备驱动软件、硬件配置管理软件，诊断测试软件等，这些软件基本上是由测试测量设备生产商提供。例如，NI公司提供的NI VISA驱动、NI Measurement and Automation Explorer (MAX) 设备管理软件等，可以帮助开发者对所有的NI硬件和通过总线相连的众多传统仪器进行统一的自动检测和配置，可以让开发者很容易的实现设备的编程，从而提高开发效率，减少维护成本。

架构层次二：总线平台

测试设备总线种类很多，每一种都有其适合的应用，例如GPIB总线适合于台式仪器控制，LAN/LXI总线特别适合于分布式的系统。为了发挥不同总线的优势，达到系统性能的最优化，许多测试应用都基于混合总线测试系统。目前，理想的混合总线测试平台核心总线是PXI和PXI Express平台，这是一个开放的、基于PC技术的测试测量平台，提供了业界最好的数据带宽性能和背板集成的定时和同步功能，拥有和多种其它总线互连的软硬件接口支持，以其作为核心总线不会成为整个混合系统的传输瓶颈。

架构层次一：仪器和设备接口

作为系统架构的最底层，仪器和设备接口层将直接接触到实际的物理信号，完成信号采集和调理、A/D和D/A转换等工作。模块化的设备主要是基于PXI和PXI Express总线的仪器，现在有超过70家厂商提供超过1500种的PXI模块化仪器，其中包括Agilent，Rhode & Schwarz，Keithley和NI在内的众多知名公司，产品覆盖从数字化仪、信号发生、RF、电源到开关模块等各种I/O模块。基于模块化的软件架构和PXI/PXI Express为核心的控制模块，用户还可以轻松地集成基于GPIB，USB，LAN/LXI等总线的传统仪器，保护原有投资价值。

以五层架构为划分标准的产业链中，代表性的商用现成(COTS)的软件产品如图2所示。

图2 商用现成(COTS)的测控软件产品

2. 市场分析

当今电子行业测试软件开发市场有两大阵营，自主研发测试软件和现代商用测试软件开发环境。自主研发测试软件的比例要远远高于现代商用现成测试软件开发环境，特别是在中小企业中，自主研发测试软件几乎占100%，咋一看，自主研发测试软件阵营是压倒性的胜利，但是并不代表行业的发展方向，随着产品复杂度越来越高，开发周期越来越短，市场竞争越来越激烈，自主研发测试软件越来越不能满足企业的需求。

以下列出了自主研发测试软件与现代商用测试开发环境之间的开发投入比较。

自主研发测试软件

第1次投入

中级/高级水平工程师 (从底层开始开发软件，疲于应付各种编程问题，无暇顾及产品测试本身) 工作量一般轻易突破20人工天，如果是多设备协同测试，复杂协议交互的测试，并行测试等工作量会大幅飙升。

总费用预估：简单软件：万元量级， 复杂软件：十万量级

第n次投入

中级/高级水平工程师 (重新开发;或者，在原基础上增删改，进度一般取决原始开发者是否有时间投入，难以快速响应产品需求的变化)

总费用预估(和第1次相当)

现代测试软件开发环境

第1次投入

测试开发环境：2万~5万

人工费用预估： 初级/中级水平工程师 ， 简单软件：千元量级 复杂软件：万元量级(同类产品只是把测试开发模块化，复杂的协议处理、流程处理还是要从底层开始开发)

第n次投入

总费用预估(和第1次人工费用相当)

以下列出了自主研发测试软件与现代商用测试开发环境之间的优劣比较。

自主研发测试软件优劣总结

1)产生越来越多独立的小型测试软件，随着产品的演进，逐渐被淘汰，企业很难积累测试经验;2)众多独立的测试软件，数据格式不统一，企业很难有效的利用采集的测试数据进行分析和改善产品; 3)软件难以维护，原始开发者离职后，软件很难被后来的开发者完全接手，进而导致重新开发软件。

现代测试软件开发环境优劣总结

1)提供了统一环境与界面，通过搭积木方式构建测控系统，开发效率高;把常用的测试方法和测试用例变成模版，方便共享，可以从模版快速创建下一个测试用例;2)测试数据有效的进行保存，可以轻易和现有的系统集成。3)测试流程都以图形化的方式构建，简单直观，几乎不需要编程专业知识。4)有测试想法马上就能实现，不需要专业软件开发者，可以高效进行开发和测试。5)厂商提供支持、软件更新、培训和咨询服务，与不断发展的测试标准保持同步。6)现代测试软件环境克服了许多自主研发软件的限制。 Carnegie Mellon SEI3 关于标准化测试软件开发过程的调查显示，测试软件开发过程的标准化使得：• 产品上市时间缩短 38%• 工作量减轻了 76%• 降低发货不合格率，产品质量提高了 80%。

3. 市场前景

2019年前三季度电子信息制造业和软件产业的国内生产总值已经接近八万亿元，全球范围更是一个天文数字，在产业链中，研发测试、生产测试、质量保证、产品检测以及产品维护测试等各种类型的测试占比很高，这其中的成本包括测试仪器硬件的成本、测试软件工具的成本和测试工程师的成本，这三项成本中，测试软件工具的通用性和易用性高，测试工程师的成本就下降，但是矛盾的是，自主研发测试软件要提高通用性和易用性，则软件的研发费用又大幅飙升，这两者在自主研发测试软件的企业中是不可兼得的。那么现代商用测试软件开发环境能否“鱼和熊掌”都兼得?市场为何很少采用现代商用测试软件开发环境的企业?

究其原因：

1) 首要原因，当前商用测试软件开发环境易用性、灵活性还不够，大部分比较难用，要求工程师水平较高，使用效果不佳;

2)观念问题，企业主认为自家工程师就该干这些活，没空抽空也得自己编写测试软件，没有明白让工程师干自己企业核心竞争力的活投资回报率更高;

3)当前商用测试软件开发环境通常捆绑自家硬件测试设备销售，普遍定价偏高，一般中小企业无法负担。

正因为自主研发测试软件的垄断地位，而行业的发展方向则呼吁现代商用测试软件开发环境，给市场留下了巨大的空间。试想一下，一款可以让企业把测试成本压缩到原来的五分之一的产品，企业有理由不采纳吗?

这是一个方向，国外测试测量领域的巨头，均纷纷布局，NI有TestStand、LabView系列，Keysight有PathWave系列，横河的IS8000等，国内的厂家有格西科技的格西测控大师等，也在这个方向上迈出了一小步，“师夷长技以制夷”，吸取国内外优秀产品的长处，克服易用性、灵活性的短处，已经具备和国内外强手一战的实力。

文章转载：中国传动网