CN110275805A - 一种用于mcu芯片的全自动测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种用于MCU芯片的全自动测试系统，包括：计算机；外供直流电源，外供直流电源为测试主板提供电源电压；测试主板分别连接计算机与外供直流电源，测试主板包括：主控芯片，主控芯片用于控制测试系统的自动化执行；被测MCU芯片，被测MCU芯片接收主控芯片的调度，并配合执行测试系统的复数个测试项；复数个执行测试单元，分别连接于主控芯片与被测MCU芯片之间，复数个执行测试单元用于分别测试复数个测试项，并由主控芯片将对应的测试数据存储至计算机。有益效果：通过采用硬件设计与软件控制的结合方式，启动测试后软件自动执行完成所有的测试，测试过程中不需要人工参与，节省了人力和时间，提高了工作效率。

Description

一种用于MCU芯片的全自动测试系统
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种用于MCU芯片的全自动测试系统。
背景技术
MCU(Microcontroller Unit，微控制器单元)，又称单片微型计算机或单片机，是一种集成CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、Memory(存储器)、SPI(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)、I2C(Inter－Integrated Circuit，内部集成电路串行通讯)、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)、GPIO(General-purpose input/output，通用输入输出接口)、CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网络)、LIN(Local Area Network，局域内部互联网)、ADC(Analog-to-digital converter，模拟数字转换器)等功能的数模混合芯片。
目前，最接近的现有技术，测试MCU芯片需要准备多个硬件测试环境和多套软件版本，同时需要人工参与整个测试过程，因此是一项复杂并且费时的工作，需要耗费大量的人力和时间来完成大量的重复性测试工作。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种用于MCU芯片的全自动测试系统。
具体技术方案如下：
一种用于MCU芯片的全自动测试系统，其中包括：
一计算机；
一外供直流电源，所述外供直流电源为测试主板提供电源电压；
所述测试主板分别连接所述计算机与所述外供直流电源，所述测试主板包括：
一主控芯片，所述主控芯片用于控制所述测试系统；
一被测MCU芯片，所述被测MCU芯片用于接收所述主控芯片的调度，并配合执行所述测试系统的复数个测试项；
复数个执行测试单元，分别连接于所述主控芯片与所述被测MCU芯片之间，复数个所述执行测试单元用于分别测试复数个所述测试项，并由所述主控芯片将对应的测试数据存储至所述计算机。
优选的，复数个所述测试项包括被测MCU芯片的供电电源；和/或所有的单向数字信号接口；和/或所有的双向数字信号接口；和/或模拟信号接口。
优选的，复数个所述执行测试单元包括：
一电源电压测试单元，连接于所述主控芯片与所述被测MCU芯片之间，所述电源电压测试单元用于测试所述被测MCU芯片的供电电源；和/或
一单向数字信号测试单元，连接于所述主控芯片与所述被测MCU芯片之间，所述单向数字信号测试单元用于测试所有的所述单向数字信号接口；和/或
一双向数字信号测试单元，连接于所述主控芯片与所述被测MCU芯片之间，所述双向数字信号测试单元用于测试所有的所述双向数字信号接口；和/或
一模拟信号测试单元，连接于所述主控芯片与所述被测MCU芯片之间，所述模拟信号测试单元用于测试所述模拟信号接口。
优选的，所述电源电压测试单元包括：
一第一类降压模块，所述第一类降压模块的电源输入端连接所述外供直流电源的电源输出端，所述第一类降压模块对所述电源电压进行降压处理，以给所述主控芯片提供一第一电源电压；
复数个第二类降压模块，每个所述第二类降压模块的电源输入端连接所述外供直流电源的电源输出端，每个所述第二类降压模块对所述电源电压进行降压处理，以给对应的负载开关提供一第二电源电压；
复数个负载开关与复数个第二类降压模块一一对应，所述主控芯片使能控制复数个所述负载开关，通过所述负载开关进行切换，以给所述被测MCU芯片进行供电，并由所述主控芯片将对应的测试数据存储至所述计算机。
优选的，所述单向数字信号测试单元包括：
一第一电平转换模块，连接所述被测MCU芯片与所述逻辑控制模块之间，所述第一电平转换模块用于将所述第二电源电压转换为所述第一电源电压；
所述逻辑控制模块，连接于所述主控芯片与所述第一电平转换模块之间，所述逻辑控制模块分别与所述主控芯片、所述被测MCU芯片进行互通测试，以对所有的所述单向数字信号接口的通道进行复用，并由所述主控芯片将对应的测试数据存储至所述计算机。
优选的，所述双向数字信号测试单元包括：
一第二电平转换模块，连接所述被测MCU芯片与所述交换矩阵处理模块之间，所述第二电平转换模块用于将所述第二电源电压转换为所述第一电源电压；
所述交换矩阵处理模块，连接于所述主控芯片与所述第二电平转换模块之间，所述交换矩阵处理模块分别与所述主控芯片、所述被测MCU芯片进行互通测试，以对所有的所述双向数字信号接口的通道进行复用，并由所述主控芯片将对应的测试数据存储至所述计算机。
优选的，所述模拟信号测试单元包括：
一模拟信号发生器，用于产生一被测模拟信号；
一模拟信号分路器，所述模拟信号分路器的输入端连接所述模拟信号发生器的输出端，所述模拟信号分路器的输出端分别连接至所述主控芯片与所述被测MCU芯片，所述模拟信号分路器将所述被测模拟信号一分为二分别输入至所述主控芯片与所述被测MCU芯片进行测试，由所述主控芯片将对应的测试结果存储至所述计算机。
优选的，所有的所述单向数字信号接口包括串行外设接口；和/或通用异步收发传输器；和/或通用输入输出接口；和/或控制器局域网络接口；和/或局域内部互联网络接口。
优选的，所有的所述双向数字信号接口包括内部集成电路串行通讯接口及双向通讯接口。
优选的，所述电源电压设置为12V；和/或所述第一电源电压设置为3.3V；和/或所述第二电源电压设置为2.7V-5.5V。
本发明的技术方案有益效果在于：通过采用硬件设计与软件控制的结合方式，启动测试后软件自动执行完成所有的测试，测试过程中不需要人工参与，节省了人力和时间，提高了工作效率。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明的实施例的用于MCU芯片的全自动测试系统的原理框图；
图2为本发明的实施例的用于MCU芯片的全自动测试系统的测试主板供电电源的测试原理框图；
图3为本发明的实施例的用于MCU芯片的全自动测试系统的单向数字信号接口的测试原理框图；
图4为本发明的实施例的用于MCU芯片的全自动测试系统的双向数字信号接口的测试原理框图；
图5为本发明的实施例的用于MCU芯片的全自动测试系统的模拟信号接口的测试原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明包括一种用于MCU芯片的测试系统，其中包括：
一计算机1；
一外供直流电源2，外供直流电源2提供一电源电压；
一测试主板3，测试主板3分别连接计算机1与外供直流电源2，测试主板包括：
一主控芯片30，主控芯片30用于控制测试系统；
一被测MCU芯片31，被测MCU芯片31用于接收主控芯片30的调度，并配合执行测试系统的复数个测试项；
复数个执行测试单元32，分别连接于主控芯片30与被测MCU芯片31之间，复数个执行测试单元32用于分别测试复数个测试项，并由主控芯片30将对应的测试数据存储至计算机1。
通过上述用于MCU芯片的测试系统的技术方案，如图1所示，MCU芯片测试包括几个方面，(1)MCU芯片在不同电源电压下工作时，MCU芯片的所有功能都需要被测试一遍；(2)单向数字信号的功能测试，其中包括串行外设接口；和/或通用异步收发传输器；和/或通用输入输出接口；和/或控制器局域网络接口；和/或局域内部互联网络接口等；(3)双向数字信号的功能测试，包括内部集成电路串行通讯接口等；(4)模拟信号的功能测试，包括模拟数字转换器等；(5)芯片的同一个管脚会复用成多种功能，对每个功能均需要遍历测试。测试的难点在于供电电源有多种工作电压，数字信号有单向有双向，同一管脚会复用成多种功能。对这样复杂的电源/数字/模拟混合信号以及复杂的复用关系，如何能一次性的全自动测试完成。
具体地，整个测试系统运行于计算机1、主控芯片30及被测MCU芯片31之间，主控芯片30用于负责主导测试过程，被测MCU芯片31接收主控芯片30发送的调度控制信号，并配合执行测试项，其中，复数个测试项包括被测MCU芯片的供电电源；和/或所有的单向数字信号接口；和/或所有的双向数字信号接口；和/或模拟信号接口，计算机用于实现测试界面的操作和测试数据的记录。
进一步地，复数个执行测试单元32包括：
一电源电压测试单元320，连接于主控芯片30与被测MCU芯片31之间，电源电压测试单元320用于测试被测MCU芯片31的供电电源；和/或
一单向数字信号测试单元321，连接于主控芯片30与被测MCU芯片31之间，单向数字信号测试单元321用于测试所有的单向数字信号接口；和/或
一双向数字信号测试单元322，连接于主控芯片30与被测MCU芯片31之间，双向数字信号测试单元322用于测试所有的双向数字信号接口；和/或
一模拟信号测试单元323，连接于主控芯片30与被测MCU芯片31之间，模拟信号测试单元323用于测试模拟信号接口。
进一步地，通过采用硬件设计与软件控制的结合方式，启动测试后软件自动执行完成所有的测试，测试过程中不需要人工参与，并且可以将测试数据保存至计算机1。
在一种较优的实施例中，电源电压测试单元320包括：
一第一类降压模块3200，第一类降压模块3200的电源输入端连接外供直流电源2的电源输出端，第一类降压模块3200对电源电压进行降压处理，以给主控芯片30提供一第一电源电压；
复数个第二类降压模块3201，每个第二类降压模块3201的电源输入端连接外供直流电源2的电源输出端，每个第二类降压模块3201对电源电压进行降压处理，以给对应的负载开关3202提供一第二电源电压；
复数个负载开关3202与复数个第二类降压模块3201一一对应，主控芯片30使能控制复数个负载开关3202，通过负载开关3202进行切换，以给被测MCU芯片31进行供电，并由主控芯片30将对应的测试数据存储至计算机1。
具体地，如图2所示，第一类降压模块3200用于将电源电压进行降压处理并发向主控芯片30提供第一电源电压，其中，电源电压设置为12V，第一电源电压设置为3.3V。因为MCU芯片的工作电压一般都比较宽广，本实施例中为2.7V～5.5V，即第二类降压模块3201用于将电源电压进行降压处理给对应的负载开关3202提供第二电源电压，其中，第二电源电压设置为2.7V-5.5V。
进一步地，在本实施例中优选第二电源电压为2.7V或3.3V或5V或5.5V，该电源电压测试单元320分别采用第二类降压模块3201实现12V到典型工作电压的降压转换，并且这几路降压后的电源通过负载开关切换，输出连接在一起给被测MCU芯片31供电。此时，需要注意的是，主控芯片30的工作电压固定在3.3V。
进一步地，在自动测试时，通过主控芯片30对负载开关3202进行开启控制，同一时间只能有一路负载开关3202开启给被测MCU芯片31供电。在一种工作电压下完成被测MCU芯片31的所有功能测试后，软件再自动切换到下一种工作电压下继续测试，直到四种典型工作电压下被测MCU芯片31的所有功能测试全部完成。
进一步地，通过采用硬件设计与软件控制的结合方式，启动测试后软件自动执行完成所有的测试，测试过程中不需要人工参与，并且可以将测试数据保存至计算机1。
在一种较优的实施例中，单向数字信号测试单元321包括：
一第一电平转换模块3210，连接于被测MCU芯片31与逻辑控制模块3211之间，第一电平转换模块3210用于将第二电源电压转换为第一电源电压；
逻辑控制模块3211，连接于主控芯片31与第一电平转换模块3210之间，逻辑控制模块3211分别与主控芯片30、被测MCU芯片31进行互通测试，以对所有的单向数字信号接口的通道进行复用，并由主控芯片30将对应的测试数据存储至计算机1。
具体地，如图3所示，单向数字信号自动测试是MCU芯片测试系统中最复杂部分，涉及到串行外设接口；和/或通用异步收发传输器；和/或通用输入输出接口；和/或控制器局域网络接口；和/或局域内部互联网络接口等通讯接口，数量众多，例如通用输入输出接口就有几十到几百个，同时还要考虑到电平转换、管脚复用等情况。
进一步地，上述提到需要对被测MCU芯片31在各个工作电压下完成所有功能测试，例如2.7V或3.3V或5V或5.5V，因此被测MCU的所有数字信号也相应的有四种工作电平。而主控芯片30和逻辑控制模块3211均是工作在3.3V电压下，所以需要对被测MCU芯片31的数字信号进行电平转换成3.3V电平，才能正常的与主控芯片30和逻辑控制模块3211通信。
进一步地，逻辑控制模块3211是此功能区中的核心部分，实现以下功能：(1)对通用输入输出接口进行通道复用/交换和环回，实现所有通用输入输出接口的互通测试；(2)对串行外设接口、通用异步收发传输器、控制器局域网络接口、局域内部互联网络接口等通信接口进行通道复用/交换，与主控芯片30的相应接口实现互通测试；(3)对同一管脚复用成不同功能，进行通道复用/交换，实现所有复用功能的测试。其中，主控芯片30与逻辑控制模块3211之间通过控制器局域网收发器(在图中未示出)和局域内部互联网络收发器(在图中未示出)完成数据通信的接收和发送。
进一步地，总体上是以主控芯片30作为总调度，通过通信端口控制被测芯片31和逻辑控制模块3211，实现所有单向数字信号的全自动测试，并将测试结果上传至计算机1保存。
进一步地，通过采用硬件设计与软件控制的结合方式，启动测试后软件自动执行完成所有的测试，测试过程中不需要人工参与，节省了人力和时间，提高了工作效率。
在一种较优的实施例中，双向数字信号测试单元322包括：
一第二电平转换模块3220，连接于被测MCU芯片31与交换矩阵处理模块3221之间，第二电平转换模块3220用于将第二电源电压转换为第一电源电压；
交换矩阵处理模块3221，连接于主控芯片30与第二电平转换模块3220之间，交换矩阵处理模块3221分别与主控芯片30、被测MCU芯片31进行互通测试，以对所有的双向数字信号接口的通道进行复用，并由主控芯片30将对应的测试数据存储至计算机1。
具体地，如图4所示，由于有些数字信号是双向通信信号，例如内部集成电路串行通讯接口及其他双向通讯接口，所以这部分信号的测试不能通过前述的逻辑控制模块3211来实现通道复用/交换，这里通过M*N双向交换矩阵来实现双向信号的自动测试。
进一步地，M*N双向交换矩阵，主要由多颗可配置双向M*N多路选择模拟开关组成，M>N，M侧与被测MCU相连，N侧与主控芯片和外设相连，实现双向信号的通道复用/交换。总体上是以主控芯片30作为总调度，通过通信端口控制被测MCU芯片31和M*N交换矩阵，实现双向数字信号的全自动测试，并将测试结果上传至PC机保存。
进一步地，通过采用硬件设计与软件控制的结合方式，启动测试后软件自动执行完成所有的测试，测试过程中不需要人工参与，节省了人力和时间，提高了工作效率。
在一种较优的实施例中，模拟信号测试单元323包括：
一模拟信号发生器3230，用于产生一被测模拟信号；
一模拟信号分路器3231，模拟信号分路器3231的输入端连接模拟信号发生器3230的输出端，模拟信号分路器3231的输出端分别连接至主控芯片30与被测MCU芯片31，模拟信号分路器3231将被测模拟信号一分为二分别输入至主控芯片30与被测MCU芯片31进行测试，由主控芯片30将对应的测试结果存储至计算机1。
具体地，如图5所示，模拟信号主要包括模拟数字转换器等，测试过程为：通过模拟信号发生器3230产生被测模拟信号，经过模拟信号分路器3231一分为二后分别输入到主控芯片30和被测MCU芯片31进行测试，测试结果由主控芯片30来比较和判断，并将测试结果上传至计算机1保存。
进一步地，通过采用硬件设计与软件控制的结合方式，启动测试后软件自动执行完成所有的测试，测试过程中不需要人工参与，节省了人力和时间，提高了工作效率。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于MCU芯片的全自动测试系统，其特征在于，包括：
一计算机；
一外供直流电源，所述外供直流电源为测试主板提供电源电压；
所述测试主板分别连接所述计算机与所述外供直流电源，所述测试主板包括：
一主控芯片，所述主控芯片用于控制所述测试系统；
一被测MCU芯片，所述被测MCU芯片用于接收所述主控芯片的调度，并配合执行所述测试系统的复数个测试项；
复数个执行测试单元，分别连接于所述主控芯片与所述被测MCU芯片之间，复数个所述执行测试单元用于分别测试复数个所述测试项，并由所述主控芯片将对应的测试数据存储至所述计算机。
2.根据权利要求1所述的全自动测试系统，其特征在于，复数个所述测试项包括被测MCU芯片的供电电源；和/或所有的单向数字信号接口；和/或所有的双向数字信号接口；和/或模拟信号接口。
3.根据权利要求2所述的全自动测试系统，其特征在于，复数个所述执行测试单元包括：
一电源电压测试单元，连接于所述主控芯片与所述被测MCU芯片之间，所述电源电压测试单元用于测试所述被测MCU芯片的供电电源；和/或
一单向数字信号测试单元，连接于所述主控芯片与所述被测MCU芯片之间，所述单向数字信号测试单元用于测试所有的所述单向数字信号接口；和/或
一双向数字信号测试单元，连接于所述主控芯片与所述被测MCU芯片之间，所述双向数字信号测试单元用于测试所有的所述双向数字信号接口；和/或
一模拟信号测试单元，连接于所述主控芯片与所述被测MCU芯片之间，所述模拟信号测试单元用于测试所述模拟信号接口。
4.根据权利要求3所述的全自动测试系统，其特征在于，所述电源电压测试单元包括：
一第一类降压模块，所述第一类降压模块的电源输入端连接所述外供直流电源的电源输出端，所述第一类降压模块对所述电源电压进行降压处理，以给所述主控芯片提供一第一电源电压；
复数个第二类降压模块，每个所述第二类降压模块的电源输入端连接所述外供直流电源的电源输出端，每个所述第二类降压模块对所述电源电压进行降压处理，以给对应的负载开关提供一第二电源电压；
复数个负载开关与复数个第二类降压模块一一对应，所述主控芯片使能控制复数个所述负载开关，通过所述负载开关进行切换，以给所述被测MCU芯片进行供电，并由所述主控芯片将对应的测试数据存储至所述计算机。
5.根据权利要求3所述的全自动测试系统，其特征在于，所述单向数字信号测试单元包括：
一第一电平转换模块，连接于所述被测MCU芯片与逻辑控制模块之间，所述第一电平转换模块用于将所述第二电源电压转换为所述第一电源电压；
所述逻辑控制模块，连接于所述主控芯片与所述第一电平转换模块之间，所述逻辑控制模块分别与所述主控芯片、所述被测MCU芯片进行互通测试，以对所有的所述单向数字信号接口的通道进行复用，并由所述主控芯片将对应的测试数据存储至所述计算机。
6.根据权利要求3所述的全自动测试系统，其特征在于，所述双向数字信号测试单元包括：
一第二电平转换模块，连接于所述被测MCU芯片与交换矩阵处理单元之间，所述第二电平转换模块用于将所述第二电源电压转换为所述第一电源电压；
所述交换矩阵处理单元，连接于所述主控芯片与所述第二电平转换模块之间，所述交换矩阵处理单元分别与所述主控芯片、所述被测MCU芯片进行互通测试，以对所有的所述双向数字信号接口的通道进行复用，并由所述主控芯片将对应的测试数据存储至所述计算机。
7.根据权利要求3所述的全自动测试系统，其特征在于，所述模拟信号测试单元包括：
一模拟信号发生器，用于产生一被测模拟信号；
一模拟信号分路器，所述模拟信号分路器的输入端连接所述模拟信号发生器的输出端，所述模拟信号分路器的输出端分别连接至所述主控芯片与所述被测MCU芯片，所述模拟信号分路器将所述被测模拟信号一分为二分别输入至所述主控芯片与所述被测MCU芯片进行测试，由所述主控芯片将对应的测试结果存储至所述计算机。
8.根据权利要求2所述的全自动测试系统，其特征在于，所有的所述单向数字信号接口包括串行外设接口；和/或通用异步收发传输器；和/或通用输入输出接口；和/或控制器局域网络接口；和/或局域内部互联网络接口。
9.根据权利要求2所述的全自动测试系统，其特征在于，所有的所述双向数字信号接口包括内部集成电路串行通讯接口及双向通讯接口。
10.根据权利要求4所述的全自动测试系统，其特征在于，所述电源电压设置为12V；和/或所述第一电源电压设置为3.3V；和/或所述第二电源电压设置为2.7V-5.5V。
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