3 硬件調試與測試規范

1、硬件調試與測試規范目錄前言31參考標準32適用范圍33硬件調試與測試規范33.1硬件測試流程細則33.2硬件測試注意事項43.3硬件測試類型43.3.1單元測試43.3.2系統測試43.3.3試掛測試43.4白盒測試方法43.4.1電源完整性測試43.4.2電源掉電測試53.4.3信號完整性測試53.4.4信號時序測試63.5黑盒測試方法63.5.1功能性測試63.5.2可靠性測試63.6.測試問題類型73.7測試標準7附錄a系統測試報告8附錄b 測試大綱9附錄c 測試大綱附錄10附錄g 測試計劃11附錄h 硬件問題報告12附錄i 測試分析報告1前言1 參考標準2 適用范圍本規范適用與計量監測

2、產品部硬件開發測試以及工藝人員。本規規范可作為計量監測產品部硬件設計測試工藝人員培訓教材。3 硬件調試與測試規范3.1 硬件測試流程細則1）需求階段：測試人員了解項目需求收集結果包括項目需求規格說明、功能結構及模塊劃分等。測試人員了解項目需求變更。測試人員會同項目主管根據硬件需求制定并確認測試計劃（附錄g）。2）設計階段：測試人員制定測試大綱（附錄e、附錄f）。項目開發組對完成的功能模塊進行單元測試，測試人員參與單元測試過程；單元測試完成，產生單元測試報告。所有單元測試及相應的修改完成后，項目開發組組織進行集成測試，測試人員參與集成測試過程；集成測試完成后，產生集成測試報告。3）測試階段：項目

3、開發組完成集成測試后，提交測試所要求的待測樣機及各種文檔、手冊、前期測試報告（測試報告附錄c、附錄d）。測試組安排和協調測試設備、環境等準備工作。測試組按測試計劃、測試大綱的要求對待測軟件進行有效性測試、集成測試。填寫錯誤報告（附錄h）。對修改后的情況進行復合。測試結束后，測試人員對測試結果進行匯總；測試主管審核測試結果，得出測試結論；測試組進行測試分析和評估，編寫測試分析報告（附錄i）。提交測試分析報告。將所有文件存檔。對測試未通過的待測軟件，測試人員匯總并向項目開發組提交測試錯誤報告。項目開發組對測試錯誤報告進行確認，對有爭議的問題可由上一級技術負責人確認和仲裁；項目開發組針對測試錯誤報告

4、進行逐項修改，修改完成后再將待測軟件及錯誤修改情況提交及測試組進行回歸測試。待測測試通過后，項目測評結束。4)試掛測試階段：項目開發組與用戶方商定試掛計劃、試掛地點等。由項目開發組或測試組配合用戶進行用戶方試掛。由用戶方編制試掛運行報告，若用戶方不愿或無法編制試掛運行報告，則經與用戶方協商由我方測試人員編制用戶方試掛運行報告，經用戶方簽字后即可生效。3.2 硬件測試注意事項一定要注意測試中的錯誤集中發生現象，這和設計人員設計水平和習慣有很大的關系。對測試錯誤結果一定要有一個確認的過程。一般有a測試出來的錯誤，一定要有一個b來確認，嚴重的錯誤可以召開評審會進行討論和分析。制定嚴格的測試計劃，并把

5、測試時間安排得盡量寬松，不要希望在極短的時間內完成一個高水平的測試。回歸測試的關聯性一定要引起充分的注意，修改一個錯誤而引起更多錯誤出現的現象并不少見。妥善保存一切測試過程文檔，意義是不言而喻的，測試的重現性往往要靠測試文檔。3.3 硬件測試類型除非是測試一個小模塊，否則一開始就把整個產品作為一個單獨的實體來測試是不現實的。與開發過程類似，測試過程也必須分步驟進行，每個步驟在邏輯上是前一個步驟的繼續。一個硬件產品通常是由多個單元或單板組成，每個單元或單板又由許多模塊組成。因此，一個完整的硬件產品測試基本上由下述幾個步驟組成：3.3.1 單元測試單元測試著重單板測試，或者說板內模塊的測試。應該單

6、板調試階段、單板設計功能驗證階段等。但單板測試不同于單元測試，單板測試時要放置與系統中，單板采用意義。單板子系統測試是把經過單元測試的模塊放在一起形成一個單板子系統來測試。模塊相互間的協調和通信是這個測試過程中的主要問題，因此這個步驟著重測試模塊的接口。如mcu與各顯示，存儲，通訊模塊的接口測試。在設計得好的硬件產品中，每個模塊完成一個清晰定義的功能，而且這個功能和同級其他模塊的功能之間沒有相互依賴關系，如rs485模塊，以態網模塊，顯示模塊，gprs模塊。因此，有可能把每個模塊作為一個單獨的實體來測試，而且通常比較容易設計檢驗模塊正確性的測試方案。模塊測試的目的是保證每個模塊作為一個單元能正

7、確運行，所以模塊測試通常又稱為單元測試。在這個測試步驟中所發現的往往原理圖和pcb詳細設計的錯誤。3.3.2 系統測試系統測試是對整個系統功能、可靠性等的測試。是多塊單板的組合，也是系統功能的驗證。系統測試需要更多模塊間的耦合性，各模塊的協調工作能力。系統測試是把經過測試的于系統裝配成一個完整的樣機來測試。在這個過程中不僅應該發現原理圖與pcb錯誤，還應該驗證樣機確實能提供需求說明書中指定的功能。在這個測試步驟中發現的往往是硬件設計中的錯誤，也可能發現需求說明中的錯誤。不論是單板系統測試還是樣機測試，都兼有檢測和組裝兩重含義，通常稱為集成測試。3.3.3 試掛測試試掛測試把樣機作為單一的實體進

8、行測試，測試內容與樣機測試基本類似，但是它是在用戶積極參與下進行的，而且可能在現場進行測試。試掛測試的目的是驗證系統確實能夠滿足用戶的需要。在這個過程中往往發現的是產品需求以及性能方面的問題。 3.4 白盒測試方法3.4.1 電源完整性測試3.4.1.1 電源上電測試 電源上電測試主要包括如下內容。1） 測試電源上電期間有電源上沖和下沖現象，以及上沖電壓最大值以及下沖電壓最小值。2） 測試電源上電期間主要器件附近電壓情況，觀察有無電源過沖以及下沖現象。3） 測試電源上電期間主要器件的信號情況，觀察有無電源過沖以及下沖現象。如主處理器輸出，存儲器，io口等。4） 測試電源上電期間內各級電源上電情

9、況，觀察有無電源過沖以及下沖現象。并記錄各級電源的上升時間以及有無過沖以及下沖現象。記錄各級電源上電快慢情況。5） 測試電源上電期間系統或單元功率或電流情況。記錄電流穩定值以及峰值。6） 測試電源慢上過程中電源情況，并檢查其他器件是否工作正常。7） 測試電源監測信號電源電壓達到峰值的時間差并記錄。3.4.2 電源掉電測試電源掉電測試主要包括如下內容：1） 測試電源掉電期間有電源上沖和下沖現象，以及上沖電壓最大值以及下沖電壓最小值。2） 測試電源掉電期間主要器件附近電壓情況，觀察有無電源過沖以及下沖現象。3） 測試電源掉電期間主要器件的信號情況，觀察有無電源過沖以及下沖現象。如主處理器輸出，存儲

10、器，io口等。4） 測試電源掉電期間內各級電源上電情況，觀察有無電源過沖以及下沖現象。并記錄各級電源的上升時間以及有無過沖以及下沖現象。記錄各級電源上電快慢情況。5） 測試電源掉電期間系統或單元功率或電流情況。記錄電流穩定值以及峰值。6） 測試電源慢掉電過程中電源情況。7） 測試電源監測信號與電源電壓達到0v的時間差并記錄。3.4.2.1 電源噪聲測試電源噪聲測試包括如下內容：1） 測試各級電源輸出以及主要芯片附近電源電壓高頻噪聲情況同時記錄峰峰值。2） 測試各級電源以及主要芯片附近電源過沖與下陷（地反彈或電源反彈）情況并記錄上沖下陷時電源峰值與上升下陷時間。3） 測試各級電源以及主要芯片附近

11、電源有無振蕩情況并記錄振蕩最大最小值，以及振蕩次數，振蕩頻率。測試電源地噪聲可以使用頻譜分析儀和示波器，頻譜分析儀的輸入端口不能接入直流分量，因此在測試電源地噪聲時，必須在測試夾具中串連dc-blocking。頻譜分析儀的輸入阻抗為50歐姆，電源地網絡的阻抗一般為毫歐姆級，所以，測試夾具不會對待測系統產生影響。示波器的輸入阻抗隨設置的不同而改變，以泰克公司的tds784為例，其低頻截至頻率隨耦合方式和系統阻抗變化而變化。3.4.2.2 電源阻抗測試 測試電源系統性能時，通常使用網絡分析儀，測試對象是電源系統的self-impedance和transfer-impedance。一般情況下，電源系

12、統的阻抗均遠小于網絡分析儀系統阻抗(50歐姆)，所以測試時只要做直通校準就可以了，利用公式s21=z/25就可以得到電源系統的阻抗。3.4.3 信號完整性測試3.4.3.1 波形測試1）波形測試波形測試是信號完整性測試中最常用的手段，一般是使用示波器進行，主要測試波形幅度、邊沿和毛刺等，通過測試波形的參數，可以看出幅度、邊沿時間等是否滿足器件接口電平的要求，有沒有存在信號毛刺等。3.4.3.2 眼圖測試1）眼圖測試是常用的測試手段，特別是對于有規范要求的接口，比如e1/t1、usb、10/100base-t，還有光接口等。這些標準接口信號的眼圖測試，主要是用帶mask(模板)的示波器，包括通用

13、示波器，采樣示波器或者信號分析儀，這些示波器內置的時鐘提取功能，可以顯示眼圖，對于沒有mask的示波器，可以使用外接時鐘進行觸發。使用眼圖測試功能，需要注意測試波形的數量，特別是對于判斷接口眼圖是否符合規范時，數量過少，波形的抖動比較小，也許有一下違規的情況，比如波形進入mask的某部部分，就可能采集不到，出現誤判為通過，數量太多，會導致整個測試時間過長，效率不高，通常情況下，測試波形數量不少于2000，在3000左右為適宜。3.4.3.3 頻譜測試1） 對于產品的開發前期，這種測試應用相對比較少，但是對于后期的系統測試，比如emc測試，很多產品都需要測試。通過該測試發現某些頻點超標，然后可以

14、使用近場掃描儀(其中關鍵的儀器是頻譜儀)，例如emc scaner，來分析板卡上面具體哪一部分的頻譜比較高，從而找出超標的根源所在。不過這些設備相對都比較昂貴，中小公司擁有的不多，因此通常情況下都是在設計時仔細做好匹配和屏蔽，避免后面測試時發現信號頻譜超標，因為后期發現了問題，很多情況下是很難定位的。3.4.3.4 誤碼測試誤碼測試實際上是系統測試，利用誤碼儀，甚至是一些軟件都可做，比如可以通過兩臺電腦，使用軟件，測試連接兩臺電腦間的網絡誤碼情況。誤碼測試可以對數據的每一位都進行測試，這是它的優點，相比之下示波器只是部分時間進行采樣，很多時間都在等待，因此漏過了很多細節。低誤碼率的設備的誤碼測

15、試很耗費時間，有的測試時間是一整天，甚至是數天。3.4.4 信號時序測試1）現在器件的工作速率越來越快，時序容限越來越小，時序問題導致產品不穩定是非常常見的，因此時序測試是非常必要的。測試時序通常需要多通道的示波器和多個探頭，示波器的邏輯觸發或者碼型和狀態觸發功能，對于快速捕獲到需要的波形，很有幫助。測試主要包括如下內容：建立時間的測試保持時間的測試傳輸延遲的測試skew的測試3.5 黑盒測試方法3.5.1 功能性測試指標測試功能測試容限測試容錯測試長時間驗證測試可靠性數據預計一致性測試3.5.2 可靠性測試l emcl 環境l 安規l 老化3.6 .測試問題類型本規范定義以下五類測試錯誤類型

16、。a類嚴重問題，包括以下各種問題：由于硬件所引起的死機,黑屏，模塊無法工作短路，器件損壞等。b類較嚴重問題，包括以下各種問題： 信號完整性問題，電磁兼容性問題，散熱問題等。c類一般性問題，包括以下各種問題： 尺寸問題，封裝問題，安裝問題，工藝問題，飛線問題。d類較小問題，包括以下各種問題： 安規標識，測試點設置等e類測試建議3.7 測試標準黑盒測試的通過準則一般有：單元功能同設計需求一致；規定的測試滿足要求；所規定的黑盒測試項目被使用，且通過；對殘留錯誤有合法解釋或被認可暫留；各類硬件測試合格須符合以下標準。a類問題b類問題c類問題d類問題e類問題無無1%5%暫不作要求以上比例為問題占總測試模

17、塊的比例。附錄a系統測試報告項目名稱項目編號測試人測試時間問題類型： 功能 可靠性 項目文檔問題及影響描述、處理結果（可加附頁）測試結論測試負責人： 年 月 日 審核（項目經理）： 年 月 日附錄b 測試大綱1 概述1.1 編寫目的可照抄下列語句，也可適當修改。本文檔的編寫目的在于為xxxx（產品名稱）硬件測試人員提供詳細的測試步驟和測試數據，以保證測試人員對硬件測試的正確性和完整性。1.2 參考資料說明硬件測試所需的資料（需求分析、設計規范等）。1.3 術語和縮寫詞說明本次測試所涉及到的專業術語和縮寫詞等。1.4 測試內容和測試種類2 系統結構圖表形式表示。3 測試目的4 測試環境4.1 硬

18、件列出進行本次測試所需的硬件資源的型號、配置。4.2 軟件列出進行本次測試所需的軟件資源，包括操作系統和支持軟件（不含待測軟件）的名稱、版本、廠家。5 人員列出一份清單,說明在整個測試期間人員的數量、時間、技術水平的要求。6 測試說明可以把整個測試過程按邏輯劃分為幾個組（包括測試計劃中描述的總體測試要求的每個方面），并給每個組命名一個標識符。6.1 測試1名稱及標識符說明6.1.1 測試概述對測試1進行一個總體描述,主要說明這組測試的基本內容。6.1.2 測試準備描述本測試開始前系統必須具備的狀態和數據。6.1.3 測試步驟對各測試操作按先后順序進行編號。具體操作和數據見附錄。6.2 測試2名

19、稱及標識符說明 測評組： 年 月 日長沙某某能源技術產業有限公司 計量監測軟件產品設計檢查測試規范附錄c 測試大綱附錄本附錄描述了各測試步驟的詳細說明，在填入測試結果后，可直接作為測試記錄。內容較多時，可一頁只放一個測試說明。測試名稱：標識符：測試時間：測試人：操作序號錯誤等級測試輸入說明輸入的具體數據或動作預期輸出說明預期的輸出或結果實際輸出說明實際的輸出或結果操作序號錯誤等級測試輸入說明輸入的具體數據或動作預期輸出實際輸出附錄g 測試計劃1 概述1.1 編寫目的可照抄下列語句，也可適當修改。本文檔的編寫目的在于為整個測試階段的管理工作和技術工作提供指南；確定測試的內容和范圍，為評價系統提供

20、依據。1.2 參考資料說明硬件測試所需的資料（需求分析、設計規范等）。1.3 術語和縮寫詞說明本次測試所涉及到的專業術語和縮寫詞等。1.4 測試種類說明本次測試所屬的測試種類（單元測試、系統測試、系統測試、用戶測試）及測試的對象。2 系統描述簡要描述被測硬件產品，可用圖表加解釋的形式，說明被測系統的輸入、基本處理功能及輸出，為進行測試提供一個提綱。3 測試環境3.1 硬件列出進行本次測試所需的硬件資源的型號、配置。3.2 軟件列出進行本次測試所需的軟件資源，包括操作系統和支持軟件（不含待測軟件）的名稱、版本、廠家。4 測試安排4.1 （產品名稱和項目唯一標識號）4.1.1 測試總體要求描述本次測試的要求，如：對所有功能進行