信号路由可能是搭建自动测试系统（ATS）时最耗时的挑战之一。当开关硬件涉及多个模块、平台乃至不同厂商时，编写一套管理软件本身就可能成为一项独立工程。 Switch Path Manager (SPM) 正是为解决这一问题而设计。
本文介绍 SPM 的功能、工作原理，以及它为何能显著缩短 ATS 信号路由软件的开发周期与工作量。
要点：
- SPM 将复杂的开关硬件抽象为简洁的基于路径的编程模型
- 无需额外配置即可支持多模块、多平台
- 兼容所有主流 ATE 开发环境
- 支持 PXI 与 LXI 两种硬件平台
- 缩短软件开发时间，减轻后续维护负担
什么是 Switch Path Manager？
Switch Path Manager是 Pickering Interfaces 开发的一款信号路由软件。其核心功能是管理信号在开关系统中的路由，无论该系统包含多少模块或机箱。
在典型的 ATS 中，测试工程师必须手动追踪多个开关模块中的继电器状态，才能在仪器与被测设备（DUT）之间建立信号通路。这一过程容易出错、难以维护，且随着系统规模扩大，复杂度会急剧上升。
SPM 消除了这种复杂性。用户只需一次性定义系统的物理连接，此后的路径计算与继电器控制均由 SPM 自动完成。
SPM 解决的核心问题
大型开关系统存在一个明确且公认的难题——对其进行编程。当多个开关矩阵互联构成更大的复合矩阵时，每个模块仍拥有独立的驱动和地址分配方式。软件必须逐一考虑每个模块上的继电器，才能建立一条信号通路；若系统发生变更或模块被替换，代码也必须随之更新。
这带来了三个层层叠加的问题：
- 编程复杂：编写多模块路径管理代码需要详细了解每个模块的内部结构
- 维护负担重：硬件配置的任何变更都需要相应的软件修改
- 出错风险高：跨多个模块手动指定继电器状态，容易产生信号通路冲突和意外连接
SPM 通过在测试应用与开关硬件之间建立抽象层，同时解决上述三个问题。
SPM 的工作原理
SPM 基于用户在图形化配置界面中定义的开关系统模型运行。在该模型中，用户需指定：
- 系统中的开关模块及其互连关系
- 代表仪器连接和 DUT 测试点的命名端点
- 任何路径限制，例如不兼容信号类型之间的连接
模型构建完成后，测试应用通过端点名称而非继电器地址与 SPM 通信。SPM 自动计算系统中的正确路径，并操作所需继电器。
请观看下方视频，了解 SPM 如何简化复杂多模块开关系统的信号通路配置，以及如何从硬件设置快速过渡到可运行的测试软件。
基于路径的编程
无需编写"闭合模块 2 上的继电器 4，再闭合模块 5 上的继电器 7"这样的代码，只需编写"将 Instrument_A 连接至 DUT_Pin_12"。SPM 会将该指令转换为跨多个模块的正确继电器操作序列。这种方式使应用代码保持简洁、可读，并与硬件层变更相互隔离。
自动路径计算
SPM 利用系统模型中的连接结构信息计算有效信号通路。它可以识别两个端点之间的多条候选路径，并根据配置选择最合适的一条。同时，SPM 强制执行用户设定的限制规则，防止电源信号意外接入敏感的测量输入端。
断开连接与状态清理
SPM 实时追踪当前激活的通路。断开通路时，SPM 释放正确的继电器，确保系统恢复到已知状态，无需应用层手动追踪继电器状态。
平台与集成支持
SPM 专为适配 ATS 开发团队现有工作环境而设计。它支持 Pickering 的两大主要硬件平台，并可集成所有主流编程环境。
支持的硬件平台
- PXI 与 PXIe：SPM 兼容 Pickering 全系列PXI 开关模块，包括矩阵、多路复用器和射频开关产品
- LXI：SPM 同时支持 Pickering 的 LXI 模块化机箱，可实现以太网控制的开关配
单个 SPM 模型可同时纳入 PXI 和 LXI 硬件，这在混合测试系统中尤为实用——不同类型的平台可满足不同的信号路由需求。
支持的编程环境
SPM 可集成各行业使用的软件开发环境，包括：
- LabVIEW
- LabWindows/CVI
- C 和 C++
- C#
- Python
- MATLAB
- Visual Basic
这种广泛的兼容性意味着 SPM 可以无缝融入现有测试软件架构，无需更换工具或改变工作流程。
ATS 开发的实际收益
审视 SPM 所简化的实际开发与维护任务时，其价值最为显著。
加快初始开发
在 SPM 中定义开关系统模型，远比从零编写底层继电器控制代码更快。模型就绪后，驱动开关系统的测试应用代码也更易于编写和验证。
简化系统升级
当开关硬件发生变更时——例如用通道数更高的模块替换现有模块，或为现有矩阵扩容——只需更新 SPM 模型，无需重构应用代码。应用使用的端点名称保持不变。
降低信号通路冲突风险
通过将继电器控制抽象为命名路径并强制执行限制规则，SPM 降低了应用软件中可能损坏仪器或 DUT 硬件的信号通路冲突概率。系统模型同时作为预期开关结构的文档化记录。
便于交接与长期维护
国防和航空航天项目中的测试系统往往比最初开发团队存在更久。基于 SPM 的系统更便于新工程师理解和维护，因为信号路由逻辑定义在模型中，而非埋藏在继电器地址代码里。
SPM 在典型 ATS 架构中的定位
SPM 位于测试执行程序与开关硬件之间。测试执行程序调用 SPM 函数来连接和断开信号通路。SPM 负责处理与底层开关驱动的所有通信。
这种架构意味着 SPM 可以逐步采用。如果现有测试系统已包含手动继电器控制代码，可以在新增功能时引入 SPM，无需一次性重写全部代码。
SPM 还兼容 Pickering 的 IVI 开关驱动，可与许多 ATS 项目所需的可互换仪器架构协同工作。
常见误解
关于信号路由软件的一些常见假设值得直接澄清。
“我们可以在测试执行程序中管理路由逻辑。”对于简单系统而言确实如此，但这种方式无法扩展。随着开关复杂度增加，内嵌路由逻辑将成为维护负担。SPM 将该逻辑保留在独立、可维护的模型中。
“SPM 仅适用于 Pickering 硬件。”SPM 针对 Pickering 开关模块进行了优化，但其基于路径的模型支持任何在受支持平台内拥有兼容驱动的硬件。
“建立系统模型与手动编写代码的工作量相当。”初始模型设置确实需要时间，但这是一次性任务。此后系统的每次变更或扩展，在 SPM 中的实现速度都优于手动编写的继电器控制代码。
结论
Switch Path Manager 为 ATS 开发中最持久的挑战之一——管理多模块开关系统中的复杂信号路由——提供了一种实用且可靠的解决方案。通过将继电器级控制抽象为基于路径的模型，SPM 缩短开发时间、降低维护开销，并减少可能损害测试完整性的错误风险。
对于从事国防、航空航天或任何受开关系统复杂度制约的应用领域的测试工程师而言，SPM 是一款值得评估的工具。
探索 Switch Path Manager 并下载免费试用版
相关资源：
