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硬件调试与测试规范目录前言31参考标准32适用范围33硬件调试与测试规范33.1硬件测试流程细则33.2硬件测试注意事项43.3硬件测试类型43.3.1单元测试43.3.2系统测试43.3.3试挂测试43.4白盒测试方法43.4.1电源完整性测试43.4.2电源掉电测试53.4.3信号完整性测试53.4.4信号时序测试63.5黑盒测试方法63.5.1功能性测试63.5.2可靠性测试63.6.测试问题类型73.7测试标准7附录a系统测试报告8附录b 测试大纲9附录c 测试大纲附录10附录g 测试计划11附录h 硬件问题报告12附录i 测试分析报告1前言1 参考标准2 适用范围本规范适用与计量监测产品部硬件开发测试以及工艺人员。本规规范可作为计量监测产品部硬件设计测试工艺人员培训教材。3 硬件调试与测试规范3.1 硬件测试流程细则1）需求阶段：测试人员了解项目需求收集结果包括项目需求规格说明、功能结构及模块划分等。测试人员了解项目需求变更。测试人员会同项目主管根据硬件需求制定并确认测试计划（附录g）。2）设计阶段：测试人员制定测试大纲（附录e、附录f）。项目开发组对完成的功能模块进行单元测试，测试人员参与单元测试过程；单元测试完成，产生单元测试报告。所有单元测试及相应的修改完成后，项目开发组组织进行集成测试，测试人员参与集成测试过程；集成测试完成后，产生集成测试报告。3）测试阶段：项目开发组完成集成测试后，提交测试所要求的待测样机及各种文档、手册、前期测试报告（测试报告附录c、附录d）。测试组安排和协调测试设备、环境等准备工作。测试组按测试计划、测试大纲的要求对待测软件进行有效性测试、集成测试。填写错误报告（附录h）。对修改后的情况进行复合。测试结束后，测试人员对测试结果进行汇总；测试主管审核测试结果，得出测试结论；测试组进行测试分析和评估，编写测试分析报告（附录i）。提交测试分析报告。将所有文件存档。对测试未通过的待测软件，测试人员汇总并向项目开发组提交测试错误报告。项目开发组对测试错误报告进行确认，对有争议的问题可由上一级技术负责人确认和仲裁；项目开发组针对测试错误报告进行逐项修改，修改完成后再将待测软件及错误修改情况提交及测试组进行回归测试。待测测试通过后，项目测评结束。4)试挂测试阶段：项目开发组与用户方商定试挂计划、试挂地点等。由项目开发组或测试组配合用户进行用户方试挂。由用户方编制试挂运行报告，若用户方不愿或无法编制试挂运行报告，则经与用户方协商由我方测试人员编制用户方试挂运行报告，经用户方签字后即可生效。3.2 硬件测试注意事项一定要注意测试中的错误集中发生现象，这和设计人员设计水平和习惯有很大的关系。对测试错误结果一定要有一个确认的过程。一般有a测试出来的错误，一定要有一个b来确认，严重的错误可以召开评审会进行讨论和分析。制定严格的测试计划，并把测试时间安排得尽量宽松，不要希望在极短的时间内完成一个高水平的测试。回归测试的关联性一定要引起充分的注意，修改一个错误而引起更多错误出现的现象并不少见。妥善保存一切测试过程文档，意义是不言而喻的，测试的重现性往往要靠测试文档。3.3 硬件测试类型除非是测试一个小模块，否则一开始就把整个产品作为一个单独的实体来测试是不现实的。与开发过程类似，测试过程也必须分步骤进行，每个步骤在逻辑上是前一个步骤的继续。一个硬件产品通常是由多个单元或单板组成，每个单元或单板又由许多模块组成。因此，一个完整的硬件产品测试基本上由下述几个步骤组成：3.3.1 单元测试单元测试着重单板测试，或者说板内模块的测试。应该单板调试阶段、单板设计功能验证阶段等。但单板测试不同于单元测试，单板测试时要放置与系统中，单板采用意义。单板子系统测试是把经过单元测试的模块放在一起形成一个单板子系统来测试。模块相互间的协调和通信是这个测试过程中的主要问题，因此这个步骤着重测试模块的接口。如mcu与各显示，存储，通讯模块的接口测试。在设计得好的硬件产品中，每个模块完成一个清晰定义的功能，而且这个功能和同级其他模块的功能之间没有相互依赖关系，如rs485模块，以态网模块，显示模块，gprs模块。因此，有可能把每个模块作为一个单独的实体来测试，而且通常比较容易设计检验模块正确性的测试方案。模块测试的目的是保证每个模块作为一个单元能正确运行，所以模块测试通常又称为单元测试。在这个测试步骤中所发现的往往原理图和pcb详细设计的错误。3.3.2 系统测试系统测试是对整个系统功能、可靠性等的测试。是多块单板的组合，也是系统功能的验证。系统测试需要更多模块间的耦合性，各模块的协调工作能力。系统测试是把经过测试的于系统装配成一个完整的样机来测试。在这个过程中不仅应该发现原理图与pcb错误，还应该验证样机确实能提供需求说明书中指定的功能。在这个测试步骤中发现的往往是硬件设计中的错误，也可能发现需求说明中的错误。不论是单板系统测试还是样机测试，都兼有检测和组装两重含义，通常称为集成测试。3.3.3 试挂测试试挂测试把样机作为单一的实体进行测试，测试内容与样机测试基本类似，但是它是在用户积极参与下进行的，而且可能在现场进行测试。试挂测试的目的是验证系统确实能够满足用户的需要。在这个过程中往往发现的是产品需求以及性能方面的问题。 3.4 白盒测试方法3.4.1 电源完整性测试3.4.1.1 电源上电测试 电源上电测试主要包括如下内容。1） 测试电源上电期间有电源上冲和下冲现象，以及上冲电压最大值以及下冲电压最小值。2） 测试电源上电期间主要器件附近电压情况，观察有无电源过冲以及下冲现象。3） 测试电源上电期间主要器件的信号情况，观察有无电源过冲以及下冲现象。如主处理器输出，存储器，io口等。4） 测试电源上电期间内各级电源上电情况，观察有无电源过冲以及下冲现象。并记录各级电源的上升时间以及有无过冲以及下冲现象。记录各级电源上电快慢情况。5） 测试电源上电期间系统或单元功率或电流情况。记录电流稳定值以及峰值。6） 测试电源慢上过程中电源情况，并检查其他器件是否工作正常。7） 测试电源监测信号电源电压达到峰值的时间差并记录。3.4.2 电源掉电测试电源掉电测试主要包括如下内容：1） 测试电源掉电期间有电源上冲和下冲现象，以及上冲电压最大值以及下冲电压最小值。2） 测试电源掉电期间主要器件附近电压情况，观察有无电源过冲以及下冲现象。3） 测试电源掉电期间主要器件的信号情况，观察有无电源过冲以及下冲现象。如主处理器输出，存储器，io口等。4） 测试电源掉电期间内各级电源上电情况，观察有无电源过冲以及下冲现象。并记录各级电源的上升时间以及有无过冲以及下冲现象。记录各级电源上电快慢情况。5） 测试电源掉电期间系统或单元功率或电流情况。记录电流稳定值以及峰值。6） 测试电源慢掉电过程中电源情况。7） 测试电源监测信号与电源电压达到0v的时间差并记录。3.4.2.1 电源噪声测试电源噪声测试包括如下内容：1） 测试各级电源输出以及主要芯片附近电源电压高频噪声情况同时记录峰峰值。2） 测试各级电源以及主要芯片附近电源过冲与下陷（地反弹或电源反弹）情况并记录上冲下陷时电源峰值与上升下陷时间。3） 测试各级电源以及主要芯片附近电源有无振荡情况并记录振荡最大最小值，以及振荡次数，振荡频率。测试电源地噪声可以使用频谱分析仪和示波器，频谱分析仪的输入端口不能接入直流分量，因此在测试电源地噪声时，必须在测试夹具中串连dc-blocking。频谱分析仪的输入阻抗为50欧姆，电源地网络的阻抗一般为毫欧姆级，所以，测试夹具不会对待测系统产生影响。示波器的输入阻抗随设置的不同而改变，以泰克公司的tds784为例，其低频截至频率随耦合方式和系统阻抗变化而变化。3.4.2.2 电源阻抗测试 测试电源系统性能时，通常使用网络分析仪，测试对象是电源系统的self-impedance和transfer-impedance。一般情况下，电源系统的阻抗均远小于网络分析仪系统阻抗(50欧姆)，所以测试时只要做直通校准就可以了，利用公式s21=z/25就可以得到电源系统的阻抗。3.4.3 信号完整性测试3.4.3.1 波形测试1）波形测试波形测试是信号完整性测试中最常用的手段，一般是使用示波器进行，主要测试波形幅度、边沿和毛刺等，通过测试波形的参数，可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求，有没有存在信号毛刺等。3.4.3.2 眼图测试1）眼图测试是常用的测试手段，特别是对于有规范要求的接口，比如e1/t1、usb、10/100base-t，还有光接口等。这些标准接口信号的眼图测试，主要是用带mask(模板)的示波器，包括通用示波器，采样示波器或者信号分析仪，这些示波器内置的时钟提取功能，可以显示眼图，对于没有mask的示波器，可以使用外接时钟进行触发。使用眼图测试功能，需要注意测试波形的数量，特别是对于判断接口眼图是否符合规范时，数量过少，波形的抖动比较小，也许有一下违规的情况，比如波形进入mask的某部部分，就可能采集不到，出现误判为通过，数量太多，会导致整个测试时间过长，效率不高，通常情况下，测试波形数量不少于2000，在3000左右为适宜。3.4.3.3 频谱测试1） 对于产品的开发前期，这种测试应用相对比较少，但是对于后期的系统测试，比如emc测试，很多产品都需要测试。通过该测试发现某些频点超标，然后可以使用近场扫描仪(其中关键的仪器是频谱仪)，例如emc scaner，来分析板卡上面具体哪一部分的频谱比较高，从而找出超标的根源所在。不过这些设备相对都比较昂贵，中小公司拥有的不多，因此通常情况下都是在设计时仔细做好匹配和屏蔽，避免后面测试时发现信号频谱超标，因为后期发现了问题，很多情况下是很难定位的。3.4.3.4 误码测试误码测试实际上是系统测试，利用误码仪，甚至是一些软件都可做，比如可以通过两台电脑，使用软件，测试连接两台电脑间的网络误码情况。误码测试可以对数据的每一位都进行测试，这是它的优点，相比之下示波器只是部分时间进行采样，很多时间都在等待，因此漏过了很多细节。低误码率的设备的误码测试很耗费时间，有的测试时间是一整天，甚至是数天。3.4.4 信号时序测试1）现在器件的工作速率越来越快，时序容限越来越小，时序问题导致产品不稳定是非常常见的，因此时序测试是非常必要的。测试时序通常需要多通道的示波器和多个探头，示波器的逻辑触发或者码型和状态触发功能，对于快速捕获到需要的波形，很有帮助。测试主要包括如下内容：建立时间的测试保持时间的测试传输延迟的测试skew的测试3.5 黑盒测试方法3.5.1 功能性测试指标测试功能测试容限测试容错测试长时间验证测试可靠性数据预计一致性测试3.5.2 可靠性测试l emcl 环境l 安规l 老化3.6 .测试问题类型本规范定义以下五类测试错误类型。a类严重问题，包括以下各种问题：由于硬件所引起的死机,黑屏，模块无法工作短路，器件损坏等。b类较严重问题，包括以下各种问题： 信号完整性问题，电磁兼容性问题，散热问题等。c类一般性问题，包括以下各种问题： 尺寸问题，封装问题，安装问题，工艺问题，飞线问题。d类较小问题，包括以下各种问题： 安规标识，测试点设置等e类测试建议3.7 测试标准黑盒测试的通过准则一般有：单元功能同设计需求一致；规定的测试满足要求；所规定的黑盒测试项目被使用，且通过；对残留错误有合法解释或被认可暂留；各类硬件测试合格须符合以下标准。a类问题b类问题c类问题d类问题e类问题无无1%5%暂不作要求以上比例为问题占总测试模块的比例。附录a系统测试报告项目名称项目编号测试人测试时间问题类型： 功能 可靠性 项目文档问题及影响描述、处理结果（可加附页）测试结论测试负责人： 年 月 日 审核（项目经理）： 年 月 日附录b 测试大纲1 概述1.1 编写目的可照抄下列语句，也可适当修改。本文档的编写目的在于为xxxx（产品名称）硬件测试人员提供详细的测试步骤和测试数据，以保证测试人员对硬件测试的正确性和完整性。1.2 参考资料说明硬件测试所需的资料（需求分析、设计规范等）。1.3 术语和缩写词说明本次测试所涉及到的专业术语和缩写词等。1.4 测试内容和测试种类2 系统结构图表形式表示。3 测试目的4 测试环境4.1 硬件列出进行本次测试所需的硬件资源的型号、配置。4.2 软件列出进行本次测试所需的软件资源，包括操作系统和支持软件（不含待测软件）的名称、版本、厂家。5 人员列出一份清单,说明在整个测试期间人员的数量、时间、技术水平的要求。6 测试说明可以把整个测试过程按逻辑划分为几个组（包括测试计划中描述的总体测试要求的每个方面），并给每个组命名一个标识符。6.1 测试1名称及标识符说明6.1.1 测试概述对测试1进行一个总体描述,主要说明这组测试的基本内容。6.1.2 测试准备描述本测试开始前系统必须具备的状态和数据。6.1.3 测试步骤对各测试操作按先后顺序进行编号。具体操作和数据见附录。6.2 测试2名称及标识符说明 测评组： 年 月 日长沙某某能源技术产业有限公司 计量监测软件产品设计检查测试规范附录c 测试大纲附录本附录描述了各测试步骤的详细说明，在填入测试结果后，可直接作为测试记录。内容较多时，可一页只放一个测试说明。测试名称：标识符：测试时间：测试人：操作序号错误等级测试输入说明输入的具体数据或动作预期输出说明预期的输出或结果实际输出说明实际的输出或结果操作序号错误等级测试输入说明输入的具体数据或动作预期输出实际输出附录g 测试计划1 概述1.1 编写目的可照抄下列语句，也可适当修改。本文档的编写目的在于为整个测试阶段的管理工作和技术工作提供指南；确定测试的内容和范围，为评价系统提供依据。1.2 参考资料说明硬件测试所需的资料（需求分析、设计规范等）。1.3 术语和缩写词说明本次测试所涉及到的专业术语和缩写词等。1.4 测试种类说明本次测试所属的测试种类（单元测试、系统测试、系统测试、用户测试）及测试的对象。2 系统描述简要描述被测硬件产品，可用图表加解释的形式，说明被测系统的输入、基本处理功能及输出，为进行测试提供一个提纲。3 测试环境3.1 硬件列出进行本次测试所需的硬件资源的型号、配置。3.2 软件列出进行本次测试所需的软件资源，包括操作系统和支持软件（不含待测软件）的名称、版本、厂家。4 测试安排4.1 （产品名称和项目唯一标识号）4.1.1 测试总体要求描述本次测试的要求，如：对所有功能进行