Úvod
Společnost National Instruments vývinula asynchronní prostředí pomocí softwaru LabVIEW FPGA  a inteligentního hardwaru pro sběr dat NI DAQ, ve kterém lze  autonomně testovat všech dvanáct modulů. Každý modul má nezávislý komunikační port.
Skupina testovacích inženýrů ve společ­nosti Medtronic dostala za úkol vytvořit automatizovaný tester defibrilátorů s dva­nácti testovacími moduly, které dokáží nezávisle testovat jeden až čtyři různé typy produktů, přičemž dojde ke zkrácení času potřebného pro testování. Za pomoci prostředí LabVIEW FPGA a inteligentního hardwaru DAQ společnosti National Instruments dokázal tým významně zvýšit komunikační rychlost modulu z 20 kHz (paralelní port) na 1,7 MHz (FPGA ­ – Field Programmable Gate Array), což vyústilo ve zkrácení času potřebného pro testování.
Předchozí systém uměl provést zkoušku jen jednoho typu defibrilátoru. Celá zkouška dvanácti modulů probíhala synchronně s komunikací prostřednictvím paralelního portu a trvala až 135 minut. Nový automatický systém dokáže testovat dvanáct modulů asynchronně s digitální vstupně/výstupní komunikací přes systém FPGA, může testovat až čtyři různé typy produktů a kompletní test dvanácti součástí trvá 48 minut. Každý test je nezávisle řízen reentrantním testovacím programem. Spuštění testu každého modulu je provedeno na základě pokynu automatického systému pro manipulaci se zařízením. Nadřízený počítač řídící testování zajišťuje koordinaci automatického manipulátoru a testovacího systému pro defibrilátory jako celku.

Automatické testování
O správný výběr testovaného zařízení z jednoho ze čtyř vstupních zásobníků se stará systém AeroSpec. Automatická manipulace zahrnuje optické rozpoznávání textu, kdy je přečteno sériové číslo a následně je testované zařízení vloženo či vyjmuto z jednoho z dvanácti testovacích pozic testeru. Po provedení testu je zařízení umístěno do jednoho z dvanácti výstupních zásobníků, a to podle výsledku testu. Každý ze čtyř vstupních zásobníků pro různé typy zařízení pojme až 20 modulů čekajících na test.
Testovací systém je tvořen hlavním kontrolérem s uživatelským rozhraním, který řídí zakládání do testovacích pozic a vyjímání  z nich. Dává také pokyny aplikaci pro správu testů ke spouštění jednotlivých testů. Aplikace pro správu testů identifikuje produkty připravené k testování a předává tuto informaci do systému pro řízení testů, aby mohli výrobní operátoři vybrat produkty k testování. Výrobní operátor ručně vloží zařízení do zásobníků podle nastavení systému a spustí test. Nadřízený systém vydá pokyn pro manipulátor, aby založilo zařízení do testovací pozice. Jakmile je testované zařízení založeno, vydá řídicí systém pokyn pro správce testování, aby spustil test na zadané pozici. Řídicí systém a manipulátor pokračují v zakládání zbývajících testovaných zařízení, zatímco správce testování spouští test každé jednotky. Správce testování dynamicky volá až dvanáct reentrantních testovacích sekvencí, které dále dynamicky volají reentrantní nezávislé podprogramy.
Všechny testovací moduly byly vytvořeny v grafickém programovacím prostředí NI LabVIEW. Každý testovací modul má statickou sadu parametrů, jejichž hodnoty se mění v závislosti na typu produktu, fázi testu, hardwarové konfiguraci a dalších procesních proměnných. Každá testovací instance zůstává v paměti, dokud není zavřena správcem testování po dokončení testu. Správce testování sleduje stav testu a informuje řídicí systém o dokončení testování každé testované jednotky spolu s informací o úspěšném či neúspěšném výsledku testu. Řídicí systém potom vydá pokyn manipulátoru, aby vyjmulo zařízení z modulu a umístilo jej do výstupního zásobníku. Následně se cyklus opakuje a do volné testovací pozice je umístěno další testované zařízení. Zakládání, testování a vyjímání testovaných jednotek probíhá nezávisle pro každou z dvanácti testovacích pozic. Požadavky na automatickou manipulaci jsou vybavovány ve frontě FIFO v pořadí, v jakém byly doručeny.
Veškerou komunikaci mezi testovacími moduly a testovanými jednotkami řídí dvě karty společnosti National Instruments PXI-7811R prostřednictvím sériové komunikace (SPI), resp. rozhraní JTAG. Na obou kartách NI PXI-7811R běží shodný kód vytvořený v prostředí LabVIEW FPGA, ale každá karta má vlastní semafor a ovládač NI-VISA a díky nim je řízen přístup k tomuto hardwaru.
Testovací program řídí testování jednotek pomocí dynamického volání jednotlivých testovacích sekvencí. Současně by mohlo běžet až dvanáct reentrantních či nezávislých kopií testovacích sekvencí. To by však vedlo k přetížení řídicího počítače, a následně ke zpomalení všech procesů. Kompromisem mezi výkonem a reentrantností bylo vyhrazení reentrantnosti jen pro podprogramy, které jsou úzkým hrdlem nebo zajišťují globální funkce. Toto řešení přispělo k optimalizaci výkonu, neboť došlo k minimalizaci celkového využití paměti. Všechny testovací sekvence a testovací programy používají stejné pole FPGA, takže pro řízení přístupu ke každému modulu PXI-7811R používá systém semafor jako synchronizační nástroj.
Všechna VI (Virtual Instruments), které vyžadují přístup ke kódu FPGA, používají pro synchronizaci semafory. Každá karta FPGA má nezávislý semafor, který umožňuje jednomu zařízení ze skupiny A (1 až 6) přistupovat k první kartě FPGA a jednomu zařízení ze skupiny B (7 až 12) přistupovat ke druhé kartě FPGA téměř současně. Každá interakce s polem FPGA je velmi krátká ­ v řádu jednotek milisekund,­ proto tato metoda alokace prostředků FPGA funguje velmi dobře i pro dvanáct souběžně spuštěných testovacích sekvencí. Každá sekvence provede v průběhu jednoho testu přibližně 600 interakcí s  kartou FPGA. Karty FPGA takové zatížení bez potíží zvládají a tím umožňují celému systému provozovat vysokou rychlostí asynchronně až dvanáct testů.

David Hakey
Patrick J. Ryan
Johnny Maynes
Medtronic, Inc.

Kontakt:
National Instruments (Czech Republic), s. r. o.
Dělnická 12, 170 00 Praha 7-Holešovice.
tel.: 224 235 774, fax: 224 235 774,
bezplatná linka: ČR 800 142 669
SR 0080064832475
e-mail: ni.czech@ni.com
www.ni.com