Ottimizzazione dei Sistemi di Test Automatico: Multithreading in NI TestStand

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2 Multithreading in NI TestStand - 2 Ottimizzazione dei Sistemi di Test Automatico: Multithreading in NI TestStand Ing. Luigi Magni Responsabile Sviluppo ATS Pragma Engineering Srl (Perugia Italy)

3 Multithreading in NI TestStand - 3 Sommario Profilo aziendale TestStand Architettura Caratteristiche Multithreading Concetti generali in TestStand Casi applicativi

4 Multithreading in NI TestStand - 4 Profilo Aziendale Fondata nel 1994 Pragma Engineering nasce dall unione di competenze nella progettazione hardware e software mirate a fornire servizi e sistemi integrati sia in campo industriale che in R&S.

5 Multithreading in NI TestStand - 5 Profilo Aziendale Nel 1999 Pragma diventa AM - NI Nel 2002 due sedi operative distinte: Divisione Sistemi Industriali (Perugia) Divisione Tecnologie per la Riabilitazione (Trevi) Nel 2004 diventa WEP Nel 2005 diventa Certified AP - NI Nel 2007 ottiene la Certificazione di Qualità UNI EN ISO 9001:2000

6 Multithreading in NI TestStand - 7 Profilo Aziendale - ATS Progettazione e realizzazione di sistemi di test automatico per apparati elettronici ed elettrotecnici in ambito industriale ed aerospazio e difesa. Principali ambiti realizzativi: Sistemi di telecomunicazione via cavo o RF (1MHz 50GHz) Sistemi digitali analogici e mixed signal (test funzionale) Sistemi di Burn-in con DUT in parallelo Sistemi ad alta potenza (settore energia e distribuzione) Sistemi per la caratterizzazione di dispositivi (passivi ed attivi) Sistemi di diagnosi e ricerca dei guasti (pattern digitali)

7 Multithreading in NI TestStand - 8 Profilo Aziendale - ATS L intero ciclo di sviluppo dei sistemi è effettuato internamente all azienda. Adozione ed implementazione di architetture di test di tipo Personale certificato: 1 Certified LabVIEW Developer (20 CLD in Italy and 921 World Wide) 1 Certified TestStand Architect & Certified Professional Instructor (1 CTA in Italy and 23 World Wide) Source: NI Service Certified Professionals Report (Dec 2009)

8 Multithreading in NI TestStand - 10 NxGen ATS Architettura Operator Interface NI TestStand Switch Executive Code Modules LabVIEW VI LabWindows CVI... DLL ActiveX IVI Software Layers Instrument Specific Drivers Hardware Layers Hardware

9 Multithreading in NI TestStand - 11 TestStand - Caratteristiche Ambiente integrato per la gestione dei test (sequence engine). Engine multithreaded ad alte prestazioni ActiveX server & client con Code adapter multipli (LabVIEW, LabWindows/CVI, Visual C/C++.NET C#, ActiveX, DLL e HTBasic) Gestione integrata delle sequenze di test e dei modelli di processo Gestione dei report (HTML, XML, ATML) Gestione del log su database

10 Multithreading in NI TestStand - 13 TestStand Flusso di esecuzione:

11 Multithreading in NI TestStand - 16 Multithreading Cos è: la scomposizione di un processo in più thread (flussi di esecuzione). Finalità: eseguire un programma alla massima velocità massimizzando lo sfruttamento delle risorse di calcolo (CPU). Nota: necessari processori e S.O. multithreaded per supportare il parallelismo e lo scheduling dei thread

12 Multithreading in NI TestStand - 17 Multithreading Process Thread2 Thread3 Thread1 Thread1 Time Multitask via SW No HW support

13 Multithreading in NI TestStand - 18 Multithreading Multitask via HW CPU multithreaded e/o MultiCore

14 Multithreading in NI TestStand - 19 Multithreading Vantaggi - Incremento delle prestazioni - Separazione dei flussi - Confinamento dei dati/operazioni - Migliore gestione del ciclo di vita del sw Svantaggi - Complessità architettura sw (pensare in parallelo) - Impegno nello sviluppo del codice - Gestione della sincronizzazione

15 Multithreading in NI TestStand - 20 Multithreading in TestStand L engine (multithreaded nativo) si prende carico di buona parte della complessità dovuta al MT. Modalità di implementazione del MT in TS: - Sequence coding (sync settings/steps) - Process model (batch, parallel) (e combinazione di entrambi)

16 Multithreading in NI TestStand - 21 Multithreading in TestStand Coding: - step syncronization properties - sequence call execution options (creare un nuovo Thread/Execution) - Syncronisation step types (gestione e comunicazione tra thread)

17 Multithreading in NI TestStand - 22 Multithreading in TestStand Process model: - Sequenziale - Parallelo - Batch

18 Multithreading in NI TestStand - 23 Multithreading in TS Casi applicativi #1 - Test funzionale e di burn-in per apparato avionico (sistema di controllo per la frenatura dei propulsori). #2 - Burn-in esteso multi DUT per apparati di difesa (dispositivi per la sicurezza delle informazioni).

19 Multithreading in NI TestStand - 24 Multithreading in TS Caso #1 Requisiti: Test sequenziale (singolo DUT) Prove a T ambiente o in ciclo termico Ampia varietà dei test Elevata complessità di alcuni test: stim. analogica: generazione del segnale di velocità; acq. analogica: lettura resolver; controllo del dispositivo: CAN bus; acquisizione delle correnti assorbite/generate; Concorrenti e Sincronizzati

20 Multithreading in NI TestStand - 25 Multithreading in TS Caso #1 Hardware: PXI 8461 (CAN) 6115 (sdaq) 2569 (switch) PSU Scope DMM Climatic Chamber

21 Multithreading in NI TestStand - 26 Multithreading in TS Threads Setup Main Caso #1 CAN bus sequence Cleanup Setup Main Gen Analog sequence Cleanup Setup Main Acq Analog sequence Cleanup Setup Main Brake test sequence Cleanup Begin Start Sync Data queues Stop Sync End Flusso

22 Multithreading in NI TestStand - 28 Multithreading in TS Caso #2 Requisiti: Test parallelo #25 DUT (modalità Batch) Prove in ciclo termico di lunga durata Possibilità di operare su singoli DUT Routing & switching Test sul DUT: Controllo continuo del dispositivo: via bus proprietario; Analisi della comunicazione: misura della BER; Concorrenti

23 Multithreading in NI TestStand - 29 Multithreading in TS Caso #2 Hardware: PXI 2576 (Mux) 2576 (Mux) 2569 (switch) PSU DCA Climatic Chamber

24 Multithreading in NI TestStand - 30 Multithreading in TS Caso #2 Batch model: 1 thread (exec) per ogni DUT (fino a 25) 1 thread per la camera climatica Data queues 1 thread per la UI 1 thread per il test di traffico DUT UI Thread Th#1 DUT Th#2 DUT Th#N Notify Chamber Thread Data queue

25 Multithreading in NI TestStand - 31 Benefici: Multithreading in TS Massimizzazione dell utilizzo delle risorse Hw Scomposizione del codice (modularità funzionale) Ridotto impegno di codifica (senza TS) Elevata efficienza (engine x multicore CPU) Tracciabilità e manutenibilità del codice Risorse:

26 Multithreading in NI TestStand - 32 Pragma Stand 12 Engineering S.r.l. Ing. Luigi Magni Divisione Sistemi Industriali via della Pallotta, Perugia Tel Fax Web site:

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