儀控2.0 讓使用者作儀器的真正主人
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2007-05-10 00:00
前言:
專用量測儀器(例如各種示波器與邏輯分析儀)雖然無疑在性能上具備優勢,但以PC為基礎的虛擬儀控在National Instruments(美商國家儀器)的大力推廣下,靠著允許使用者自行定義儀器功能的應用彈性,以及建構在PC基礎上所帶來的成本優勢,在近年來獲得飛快成長,特別是在生產線應用領域裡。許多提供專用量測解決方案的供應商也開始在部分產品線上導入了虛擬儀控的概念。
儀控2.0:比通用型儀器更靈活的量測解決方案
針對不同的設計專案需求,以往工程師不是購買昂貴的專利量測產品,就是要自行購買不同的通用型儀器來建構出一套符合手邊專案需求的量測系統。不管選擇哪種方式,要擁有一套合用的量測系統都要付出不小的代價。NI 行銷經理吳維翰指出,根據美國GAO(Government Accountability Office)最近為美國國防部所做的研究結果顯示,如果將過去以個別硬體為基礎的量測系統改成由使用者自行定義軟體應用程式,並搭配通用性更高的量測硬體模組,可以替美國國庫節省下810億美元。
GAO將這種新型態的儀控概念稱為Instrumentation 2.0,也就是所謂的儀控2.0。就像Web 2.0將網站的內容主導權交給使用者來自行定義一樣,儀控2.0允許使用者透過改寫應用軟體與搭配不同量測模組的方式讓使用者自行定義量測設備的功能。事實上,儀控2.0的概念正是美商國家儀器過去20年來一直在極力推廣的虛擬儀控概念中的一部份。
儀控虛擬化的列車已經啟動
最近這幾年來,從Agilent推出數款USB模組化量測硬體並併購兩家PXI供應商、Keithley推出一系列PXI產品線、到Tektronix特別向NI授權將LabVIEW SignalExpress互動式量測軟體內建在所推出的多款示波器中,顯見儀控虛擬化已經成為一個不可擋的趨勢。
吳維翰表示,讓虛擬儀控的性能表現不斷突破,同時也拓展了虛擬儀控的適用範圍的動力引擎,除了業界的普遍認同之外,就技術層面來講,PC效能近年來的突飛猛進,例如資料匯流排的頻寬從PCI轉變到PCI Express,CPU從單核心走向多核心等等,就讓虛擬儀控在RF通訊、高速成像等以往難以適用的領域找到了切入的機會。
不過值得注意的是,在CPU進入多核心時代之後,工程師必須要懂得如何撰寫多執行緒的軟體才能夠進一步發揮虛擬儀控的潛力,或是必須採用對多核心最佳化的軟體工具,這對虛擬儀控的使用者與虛擬儀控方案的供應商而言都是新的挑戰。
終極的虛擬儀控:硬體可編程
事實上,在虛擬儀控業界已經開始在討論是否能夠將使用者自行定義從軟體層級延伸到實體儀器本身。而實現儀器可編程的關鍵就在於FPGA。當然,FPGA本身也有很高的使用門檻,例如工程師必須精通Verilog或VHDL等硬體描述語言,對此美商國家儀器的LabVIEW FPGA已經開始將艱深的硬體描述語言轉化成圖形化的程式語言,雖然目前虛擬儀控朝向硬體延伸還在初期嘗試階段,然而在工具環境的支援日趨完善之後,工程師找到了合適的釣竿,自然而然就會開始找地方釣魚了。