Тестирование встраиваемых систем: разработка тестового ПО или JTAG Functional Test?

Тестирование встраиваемой системы, представляющей из себя комбинацию аппаратной части и программного обеспечения, всегда предполагало разработку определённого встраиваемого ПО. При этом специальная версия ПО должна быть предварительно загружена в устройство до проведения тестирования. На создание этой части программы нередко тратятся значительные трудовые и временны¢е ресурсы. Исправление недочётов и добавление новых возможностей к уже созданному тестовому ПО может осуществить в большинстве организаций только один человек – программист, который делал начальную работу.

В крупной финской инжиниринговой компании Etteplan, присутствующей во многих странах Европы и Азии, внедрили новую технологию тестирования, после чего создание дополнительных тестовых версий аппаратного ПО стало ненужным. Технология, базирующаяся на совместном применении средств JTAG Functional Test (JFT) от JTAG Technologies и LabVIEW от National Instruments, используется в компании уже более двух лет. Однако с тестированием может справиться и первый компонент самостоятельно: JFT работает автономно с помощью Python и будучи интегрированным в LabVIEW, CVI, .NET и VB. В Etteplan инженеры привыкли работать с LabVIEW, поэтому, освоив версию на Python, сразу перешли на JFT для LabVIEW.

Периферийное сканирование собранных цифровых плат с помощью JTAG – это довольно распространённый в мире метод электроконтроля. Это и отдельная функция цифровых микросхем, используемых в качестве управляющих устройств, таких как процессоры, ПЛИС и микроконтроллеры. Вся остальная так называемая периферия обычно подключена своими вводами/выводами к центральным микросхемам. С помощью архитектуры периферийного сканирования по стандарту IEEE 1149.1 на выводах микросхемы, поддерживающей его, можно выставлять необходимые тестовые паттерны в параллельном режиме. Тестовые паттерны пойдут на такие кластеры, как память, датчики, интерфейсные устройства или другие микросхемы с периферийным сканированием. Отклики также можно считывать и сравнивать с таблицами ожидания. С JFT этот процесс становится более гибким: инженер может выбирать отдельные выводы микросхем и симулировать на них протоколы с помощью конструкций на языках программирования, а также на базе уже готовых функций. Если дополнительно с JFT использовать программный инструмент CoreCommander, то, помимо управления регистром периферийного сканирования, пользователь получит доступ ко внутренним регистрам процессорного ядра, управляя, например, встроенными АЦП, ЦАП, PHY или UART.

Изначально программа JFT была разработана компанией JTAG Technologies [1] с возможностью создавать тесты на Python. Буквально сразу после релиза появилась и версия для работы в LabVIEW. Так как специалисты Etteplan всегда работали с LabVIEW, эта возможность сразу же привлекла внимание инженеров.

В статье [2], размещённой на сайте компании Etteplan, инженер по тестированию Янне Кари рассказывает о том, что с JFT он может устанавливать значения на выводах процессоров, а также управлять их внутренними регистрами напрямую из LabVIEW. Возможна и симуляция интерфейсов, таких как SPI или I²C, для управления периферией или сопутствующими подсис­темами. Например, можно написать скрипт, который считывает данные с АЦП или пишет их в ЦАП. Отметим, что происходит это без программирования какого­либо встроенного ПО в устройстве. Более того, большинство задач по управлению периферией решается именно с использованием регистра периферийного сканирования. Технически – это сдвиг тестовых паттернов по последовательному интерфейсу JTAG. В отдельных случаях, когда приходится работать с микросхемами без поддержки периферийного сканирования или требуется высокая скорость, в дополнение к JFT задействуется средство доступа к ядрам процессоров CoreCommander.

На рисунке 1 приведён пример программы в JFT/Python для тестирования микросхемы температурного датчика (измерения температуры), подключённого к микросхеме с поддержкой периферийного сканирования. 

На рисунке 2 – тестирование того же датчика, только в JFT/LabVIEW. Результат выполнения программы в LabVIEW показан на рисунке 3.

Ещё одно преимущество JFT/LabVIEW, по словам инженера Etteplan, – это универсальность интерфейса пользователя. Любая функция для управления компонентом периферии выглядит одинаково вне зависимости от процессора или микроконтроллера. В традиционных тестовых программах применяются команды, которые очень зависят от производителя процессора или исполнения встроенного ПО. Как следствие, ранее созданные тестовые модули в JFT/LabVIEW могут впоследствии использоваться для новых проектов с намного большей вероятностью.

На видео, размещённом на сайте компании, видно, как с помощью кода в LabVIEW на подключённом к плате ноутбуке инженер зажигает светодиод на объекте тестирования. При этом не задействовано ни одного байта встроенного кода.

Использование JFT/LabVIEW значительно сократило затраты трудовых ресурсов в компании Etteplan, а также чрезвычайно ускорило завершение проектов. К тому же создание тестов с использованием данной технологии оказалось намного проще, чем программирование встроенного кода. Ошибок во время разработки стало меньше, а если они и появляются, то их значительно легче исправить.

В качестве постскриптума авторы статьи отмечают, что обучение инженеров Etteplan по работе в JFT, JTAG ProVision и CoreCommander проводил инженер российского офиса JTAG Technologies – Гиви Чхутиашвили. Специально для статьи авторы связались с Янне Кари, который в разговоре отметил высокий профессиональный уровень получаемых при обучении знаний. 

Литература