單晶片與自動化測試

單晶片亦即將許多功能集結於一身，只要單一IC即具備許多功能可完成許多工作，單晶片的名稱有Single Chip、或MCU(Micro-Controller Unit)、或uP(Micro-Processor)、或SOC等。ATE(自動化測試系統)的主核心一般都是以PC為主，再搭配專用的應用程式，而單晶片在ATE的領域絕大部分都是使用在治具上(Test Fixture)，整合處理末端之量測信號再傳送到PC(例如ADC、Relay等)，若是PC配置價位較高之PCI擷取卡則單晶片即不需要。所以一些ATE開發商為了節省開發時間與整合到同一PC平台，往往不顧成本購置昂貴的PCI擷取卡來建構ATE，故一套ATE除了原本的儀器購置成本外，PC軟體與擷取卡的成本往往也佔了ATE總成本的3/1~1/2。但是對於中小企業的應用來說，ATE的投資成本就是一個很難跨越的門檻，故若能用PC再搭配單晶片製作的測試治具，也許也能達到測試要求，但是成本明顯的會降低許多。

故一個專業的PE(產品工程師)應該也要試著學習如何使用單晶片來協助測試，可以增加彈性並降低投資成本。市面上商業化的單晶片供應商非常的多，選擇性也非常的高，故只要選擇一家適合的供應商專心的學習即可。現在RD的Firmware(韌體)已開發不再使用Assembly(組合語言)了，因為開發時間短且功能要齊全，作者依照自己的經驗是選擇Microchip公司的PIC16F系列的單晶片作為開發的主力，開發軟體則選擇mikroElektronika公司之mikroBasic compiler，因為作者未學習過C語言且開發PC端之應用程式是使用Visual Basic 6.0，所以亦選擇Basic作為PIC16F系列MCU的開發語言。此套mikroBasic compiler之語法與Visual Basic的語法大約有95%的相似度，所以節省了許多的學習時間，而且函數支援與MCU系列支援也很完整。

現今單晶片的功能已經非常強大，雖然PIC16F系列只有8bit的處理器核心，但是周邊功能卻應有盡有，ADC、IIC、SPI、DIO、UART功能均是標準配備，幾乎涵蓋測試所需要之功能，若再搭配液晶顯示器，則也是一台迷你PC的架構了。故作者未來的開發重點則是推出低成本不需PC的ATE自動化測試系統，來降低中小企業進入自動化測試的門檻，並且推廣普及以提升競爭力。

GPIB(General Purpose Interface Bus)(IEEE 488)與自動化測試

在個人電腦(PC)尚未發明前，儀器設備都是單機人工操作作業或是靠一些特殊的定義連接起來，等到PC商業化後許多的應用即慢慢被發掘，利用PC控制多樣儀器的自動化測試也是其中一環，初期PC的標準介面只有RS232與Parallel port (Printer port)，所以儀器的控制介面也大多以此為主；後來HP公司發明了HP-IB作為該公司儀器的標準高速介面，後來正式成為IEEE 488的規範，正式名稱即為GPIB。所以GPIB從此成為高階儀器的標準控制介面，至於較低階或不需高速傳輸的儀器則仍然以RS232作為標準介面。

雖然GPIB已經使用了數十年，PC介面的發展也日新月異，新近的Ethernet、USB、IEEE1394等傳輸介面也普及並且商業化了，許多的新儀器也將上述的幾種介面變成標準配備，但是GPIB在自動化測試領域仍然是非常重要角色，原因為何呢?下面分為幾點闡述：

1. 一般儀器為工業等級設計，故除了價格高昂之外，壽命與耐用度也是相當好的，所以工廠裡面不乏看到十幾二十年的儀器仍在服役，當初的標準界面即為GPIB，所以就算是新的產品新的測試條件，要控制該台儀器設備仍然是使用GPIB介面來達成目的。

2. 新的傳輸介面如Ethernet、USB、IEEE1394等，傳輸率動則100MB甚至1GB，在一般產品的自動化測試應用裡1~10MB的傳輸速度已經綽綽有餘了；而且上述的各種新介面基本上都是為了商業用途而定義的，並非為了儀器的工業規格而設計的，所以規格上仍然一直在更新與變動以符合商業化的需求，如此的變化對要長久使用的儀器來說是一個難以接受的條件。

3. 自動化測試系統常常會集結數台甚至十幾台的各種儀器設備，而且在高速的自動化測試系統裡，穩定度高與錯誤率低是非常重要的課題，否則產品測試結果Fail時還要懷疑到底是產品不良還是系統不穩，那是無法接受的。現在商業化的介面(Ethernet、USB、IEEE1394)雖然也可以靠HUB同時並接到很多設備，但是Hub還是一個增加的設備也是一個測試過程中的不確定因素，且商業化介面傳輸速度雖然快，可是允許一定程度的失誤與重傳，這又是一個影響測試穩定度的因素。

而GPIB當初設計即是允許並接的方式來連接許多儀器設備，故只要使用GPIB Cable直接連接到所有的設備即可，不需要任何的外接HUB；且GPIB介面是多條交握信號線控制的方式，資料傳送的時機與接收的狀態，以及資料傳送的方向均有嚴謹的定義，所以基本上不會有漏失或重送之情形發生。

由上述幾點的說明來看，GPIB仍然是要導入自動化測試的重要條件之一，所以學習如何從PC透過GPIB介面對儀器下命令或是讀取數據，是進入自動化測試的第一步。市面上銷售GPIB介面的公司並不多，台灣有凌華科技(Adlink)、國外有Agilent及NI等數家，作者亦將於近期推出自製之GPIB介面。

進入自動化測試(Auto Testing)的門檻

一般電子公司裡產品工程師(Product Engineer，簡稱PE)是負責產品生產的大小事情，當然也包含產品的測試，但是PE對於產品的特性與規格雖然非常瞭解，但是談到測試則又是另一回事了，因為電氣特性的測試不是像外觀一樣用眼睛看就好了，而是要用許多不同類別的測試儀器來量測不同的規格，不同的儀器又有許多不同的用法要花時間學習，甚至參數設定錯誤也會造成量測出來的結果大不相同。所以一般的PE對於儀器的操作與設定總是非常頭痛，而且一般生產線的作業員更是對儀器感冒，雖然說每個產品都有一份標準操作程序(SOP)(Standard Operation Procedure)可以參考，但是多多少少偶爾還是會出錯。 如果要提高產品的良率與縮短測試時間，則勢必要導入自動化測試系統(ATE)(Auto Testing Equipment)，但是自動化測試系統一則需要購置昂貴的儀器，二則需要一套專用軟體針對產品的特性與規格來設定儀器的參數，然後進行量測與判定，作者個人的經驗曾經請Agilent公司規劃一套ATE，報價台幣兩千萬。也許上市櫃的大公司有專門的RD或自動化測試部門或MIS部門負責軟體部分的工作，但是一般的中小企業不可能配置如此的部門或人力，公司管理者的想法一定是如何購置最便宜的設備即可達成測試功能，而軟體的開發一定又會落在小小的PE身上了，大部分PE都不具備寫程式的軟體能力，更不懂如何透過PC控制儀器進行自動測試。 所以要進入自動化測試有兩大門檻，一為儀器設備的投資，二為PE開發軟體的能力。分開來說：

1、儀器設備的投資：當然有一些標準儀器是電子公司必須要投資的，但是生產線上測試所需的儀器設備，就可以買較便宜的設備或是自製，作者未來亦會開發一些基礎的設備來符合中小企業的需求。

2、測試軟體開發：

2.1 軟體開發平台：現今世界上有許多的開發軟體可以選擇，C、BASIC、Delphi、Labview等，不論何種軟體對於沒有軟體概念的PE來說都是要一段長的學習時間，也不一定人人都學的起來。

2.2 遠端儀器控制：由PC控制儀器設備動作又是另一門學問，對於純軟體的MIS來說，沒有儀器的操作經驗，也是無法下手。

基於上述的說明，未來作者會推出一套測試平台，該測試平台包含一些基礎的測試設備與不用撰寫程式的編輯環境，PE完全不需要再重新學習開發軟體，只要專注在產品的特性與儀器的設定即可。

BASIC在自動化測試上的應用-簡介篇

Visual BASIC 6.0： 雖然已經發表許多年還是世界上的許多開發人員的最愛，因為易學易懂且支援完整，沒有像C語言一樣有許多版本的差異，開發速度亦快。雖然VB一直更新改版，但是本人仍然使用VB6進行開發，因為個人開發的軟體大都是單機作業的測試機台，主要是與測試設備及待測產品溝通，所以基本上使用不到新版本VB增強的各項功能(例如網頁物件、遠端遙控、雲端運算、安全機制、即時傳訊…)。 Visual BASIC for Application (VBA)： 此是微軟附屬於Office辦公軟體的一套強大的輔助工具，使得Office不只是單純的文書作業，而是可以擴展到無限可能的辦公利器，若能搭配VBA則許多繁複的工作或需要專業MIS人員協助的事情，都會輕鬆的完成。 mikroBasic for PIC MCU： Microchip的單晶片控制器已經是世界上用途廣泛的主控制器了，但是一般人碰到軟體就幾乎是手足無措了更別提到韌體(Firmware)與組合語言(Assembly)了，那幾乎是無字天書。但是現在的商業化軟體幫了許多的忙，節省了許多的開發時間與降低學習難度，本人使用的MikroBasic編譯器是使用類似VB6的語法(90%相似度)來撰寫韌體，並非常容易的編譯成組合語言且直接可以燒錄到單晶片中執行，所以只需要非常短的時間即可完成以往耗費數星期甚至數月的工作。

推廣BASIC在電子產業自動化測試上的應用

自動化測試在台灣的製造業間似乎還是很遙遠的名詞，但是在德國與日本甚至韓國幾乎是大企業的標準配備，製造業自動化後的優點不計其數：節省人力成本、品質一致、生產效率高、生產時間短、可24小時作業、生產過程數據完全紀錄、沒有Learning curve、沒有人員工安問題。但是唯一的問題是建置成本太高，不是一般的中小企業可以負擔的起，企業老闆雖然知道上面的種種優點，但是評估銷售量與投資效益後，只能回歸傳統。 自動化：從字面解釋亦即不需人力或少許人力即可完成之工作。常見之自動化有下列：

1. HA家庭自動化：亦即節省家務時間的設備，例如洗衣機、吸塵器等，現在更擴大到水電空調的節能自動控制等等。


2. OA辦公室自動化：大部分的人的理解是影印機、傳真機等事務機器的自動化，其實可以牽涉到更廣義的工作流程自動化(例如文件無紙化、文件電子簽核、專案進度管理…)。


3. FA工廠自動化：分成三種領域：




1. 生產自動化：即利用大量自動化機台或機器人進行加工組裝的工作。


2. 運輸自動化：即原物料到半成品到成品之間的運送過程無人化，例如自動化倉儲、無人搬運車等等。


3. 測試自動化：產品的各項特性與功能特性測試，由於牽涉到生產時間成本與設備投資故中小企業是能省則省，但是產品品質是一個公司的命脈，若未將品質管理好，即可能因小失大。

作者的專業為電子廠生產線自動化測試與辦公室文件自動化，希望能降低中小企業進入自動化測試的門檻，故會推出以BASIC為開發主軸的一系列低成本之測試軟體與硬體，提供給中小企業以提昇產品的品質與競爭力，敬請期待。