行動裝置設計需求快速變遷 軟體定義系統提高測試彈性
設計者和消費者正身處在一個軟體導向的世界，而消費者操作裝置的方式也在持續變化。舉例來說，現在的智慧型手機、機上盒，甚至汽車都是透過其中的嵌入式軟體加以定義的；由於這樣的變遷，工程師也面臨到對應的挑戰，不僅要隨時跟上技術創新的速度，更要掌握伴隨而來的系統設計複雜度。
20年前，工程師如果要測試手機，只要擷取訊號就行了；現在無論是行動裝置的設計、測試或甚至生產作業，都涉及了整個生態系統，其中包含功能、應用與技術，因此必須採取不一樣的測試方法。有鑑於此，系統開發商和儀器供應商針對目前的挑戰來建置測試系統絕對沒那麼簡單，不但得評估持續增加的測試需求，還需要一個禁得起時間考驗的耐用架構，所以務必選擇一個可控制技術發展曲線的平台，同時還要具有抽象化與整合功能。
由於現今的待測裝置(DUT)不再是單一用途，且已從過去以硬體為主、功能有限的實體，轉變成多用途、不限功能且以軟體為主的實體，所以對應的測試系統也應該同步進化。基於此一考量，業界正逐漸捨棄由廠商定義功能的傳統儀器，改用軟體定義(Software-define)架構(圖1)，如此就能即時執行使用者所定義的量測與分析作業，甚至還可以將演算法部署至內建的現場可編程閘陣列(FPGA)(圖2)，加強彈性之餘，還可以提升儀器效能。
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| 圖1 軟體定義測試系統應用架構圖 |
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| 圖2 軟體定義測試系統可運用FPGA提升運算性能及演算法支援能力。 |
有了軟體定義方案，最新DUT所搭載的現成商用(Commercial Off-the-shelf, COTS)技術就能夠以相同的方式加強個人測試系統，針對長期需求優化測試架構。
蘋果/Google帶頭 手機設計焦點轉向軟體
蘋果/Google帶頭 手機設計焦點轉向軟體
行動裝置的設計變遷有助於觀察一項量測技術發展的重要趨勢–軟體定義的生態系統擁有不容小覷的影響力。早期手機的主要用途是打電話，再來是傳簡訊，不過這些功能幾乎都是由廠商決定的，一旦裝置軟體能夠開放給使用者自行設定，他們即可享有拍照攝影、播放音樂、收發電子郵件等功能。但是這種變遷不只是影響開放式的軟體使用體驗而已，例如蘋果(Apple)與Google皆針對自家產品打造強健的生態系統，並且創造開發工程師社群，以設計出許多可提高實用性的應用程式。
傳統的手機廠商原本能夠推廣手機固有的開放性與社群概念，但卻是蘋果與Google率先把焦點從硬體裝置轉移到軟體環境，開發並部署行動作業系統(OS)和搭載這些作業系統的硬體。這兩家公司提供適當的客製化功能給使用者和第三方開發商，徹底改變自家手機在消費者眼中的形象。
現在此概念也影響測試與量測產業。仰賴標準軟體平台的開發商與整合商，現在可採用COTS技術，擴充複雜硬體的功能並用於全新領域，這是以前無法辦到的。軟體定義的生態系統可提供出色的生產力與協同合作效能，對未來3?5年內的測試系統設計將帶來深遠的影響。
軟體測試系統發展日益蓬勃
在《The Death of Competition: Leadership and Strategy in the Age of Business Ecosystems》這本書中，作者James F. Moore對商業生態系統的定義為，組織與個人彼此互動而形成的經濟社群，就像一種商業有機體。這種經濟社群生產有價值的物品與服務給客戶，同時這些客戶也是生態系統的一分子。其中的有機體還包含供應商、領導生產商、競爭對手和其他利害關係人。每個成員的能力與角色都會與時俱進，並且傾向於遵從龍頭公司所設定的指標。
就測試與量測產業而言，跨產業合作並非什麼新鮮事。過去幾10年來，IVI(Interchangeable Virtual Instrument)Foundation、PXI Systems Alliance、LXI Consortium等活躍的業界團體集結重要的廠商，但如同摩爾定律(Moore’s Law)所述，產業彼此間仍存有隔閡。由於軟體/硬體/聯合軟硬體廠商積極參與這類團體，並且更加重視專利架構的互通性與方便好用的開放式架構，因此促進商業生態系統的發展。
不過目前該產業內最成功的生態系統案例，卻是以軟體做為開發基礎。國家儀器(NI)LabVIEW就是透過這類生態系統而增值的應用軟體之一，許多工程師都受過LabVIEW的相關訓練，並透過LabVIEW Tools Network等商用工具開發出各種外掛程式，以便滿足個人或其他應用需求。隨著每個新的供應商、生產商、競爭對手、利害關係人的加入，軟體的價值就會增加，為使用者帶來更多好處。
市調機構Frost & Sullivan測試與量測產業總監Jessy Cavazos也指出，在過去，測試系統的價值在於使用者所投入的時間與金錢，然而系統價值也來自整個社群，其中包含第三方供應商、整合商、顧問公司、應運而生的標準等，這都是軟體生態系統的核心支援動力，同時也是滿足新一代裝置測試需求的關鍵之一。
開放式軟硬體架構增添自動化測試效率
有個很實用的生態系統制定標準的儀器溝通方式，那就是IVI驅動程式。如果能針對不同廠商的類似儀器，透過應用程式設計介面開發出通用的溝通方式，IVI Foundation即可減少使用者的學習時間，也可以縮短廠商的開發週期。
這樣一來，第三方廠商即可建置驅動程式、設立驅動程式網站(例如ni.com的IDNet)，並根據驅動程式提供其抽象層設計。有了架構完整的硬體抽象層，想要在可使用數10年的系統內加入新技術不再是夢想，甚至可說是家常便飯。以標準化為基礎的生態系統可說是其中關鍵，而且隨著適用於IVI的原生Microsoft .NET實作剛通過核准，此生態系統將更蓬勃發展。
針對行內訊號處理或DUT控制等應用來設定FPGA時，最好採用單一廠商的軟硬體，才能滿足多數測試工程師的抽象層技術需求。如果這類解決方案來自軟體為主的商業生態系統，該平台即可保有充分的使用彈性，以便做為不同或可替換的軟硬體架構。例如LabVIEW可重設I/O(RIO)架構具有FPGA設定功能，可將第三方超高速積體電路硬體描述語言(VHDL)或賽靈思(Xilinx)CORE Generator IP納入LabVIEW系統設計工具鏈。
透過LabVIEW Tools Network，使用者即可與自動化測試產業內的其他使用者或廠商分享不同的範例專案與編譯程式碼，並且用於各種應用領域。此生態系統把FPGA設定功能加入非傳統的自動化測試領域，同時提供成功應用所需的IP。
如果沒有軟體為主的生態系統，許多有效的開放式平台就會變得岌岌可危。xTCA平台曾經採用電信基礎架構，也一度受到高能物理(High-Energy Physics)社群的關注，但卻無法建置強大的自動化測試生態系統。該平台提供豐富的軟體、機型、通訊匯流排選項，卻因此延緩領導廠商的採用意願，同時增添許多複雜考量。就在AXIe Consortium努力控制這些選項、改良其自動化測試效能的同時，成敗最終還是取決於軟體為主的生態系統。
上述的儀器溝通與抽象化FPGA設定等範例，都只是自動化測試生態系統的初期變遷而已。隨著軟體廠商更能有效運用自己的生態系統，同時採用第三方IP的商用模型，行動裝置的未來發展絕對會讓測試與量測產業煥然一新。
