CN110988540A - 一种物联网通讯设备的上下电自动化测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，包括MCU以及与MCU相连的通信电路、供电电路、上下电控制电路、供电输出电路和检测电路，供电电路进行电源转换，输出M路测试电压，M路测试电压分别经过N路上下电控制电路、N路供电输出电路为N个物联网通讯设备供电，M、N均为正整数；通信电路接收外部传入的上下电控制策略并传输至MCU，MCU根据上下电控制策略生成上下电控制电路的控制信号，从而实现对物联网通讯设备的上下电测试。本发明能解决上下电测试情况单一、不能准确记录并分析哪一种情况导致异常、上下电速度慢不精确、只能测试同一种电压范围的问题。

Description

一种物联网通讯设备的上下电自动化测试系统

技术领域

本发明涉及一种上下电测试系统，具体是一种物联网通讯设备的上下电自动化测试系统。

背景技术

随着近来物联网行业突飞猛进的发展，人们对于物联网通讯设备的需求量急剧增加，对物联网通讯设备的性能要求也越来越高，尤其是不能容忍设备上电就不能正常工作，例如设备丢固件，配置分区错误导致配置参数丢失，上电冲击导致设备电源损坏。常引发这些严重异常的操作就是对设备进行上下电操作。

现有技术方案一般有两种，一种是使用微控制处理器设置上下电时间，控制继电器按照设置的时间反复通断，来实现循环控制设备上下电；另一种是使用微控制处理器设置上下电时间，控制MOS管按照设置的时间反复通断，来循环控制设备上下电，并通过监测单元来监测设备能否正常工作。

现有技术方案存在的缺点：

测试的上下电情况单一，只是简单的循环测试一种设置好的上下电情况，没有模拟不同种复杂上下电情况进行自动化测试，难以确保设备符合越来越严苛的稳定性方面要求，尤其是对工业级物联网设备的要求；

不能准确记录每一次实际上下电信息，没有对实际上下电信息进行全面统计和图形化显示，不利于人们分析问题原因，不能帮助人们知道具体是哪一次何种上下电操作导致设备异常；

现有技术方案使用微控制处理器普通IO口控制继电器或MOS管实现上下电控制，速度慢且上下电时间不精确；

给待测设备供电的电源单一，不能同时测试不同种电压范围的设备。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，以解决上下电测试情况单一、不能准确记录并分析哪一种情况导致异常、上下电速度慢不精确、只能测试同一种电压范围的问题。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案：一种物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，包括MCU以及与MCU相连的通信电路、供电电路、上下电控制电路、供电输出电路和检测电路，供电电路进行电源转换，输出MCU供电电压、MOSFET负电压和M路测试电压，M路测试电压分别经过N路上下电控制电路、N路供电输出电路为N个物联网通讯设备供电，M、N均为正整数，同时上下电控制电路接收MCU的控制；通信电路接收外部传入的上下电控制策略并传输至MCU，MCU根据上下电控制策略生成上下电控制电路的控制信号，从而实现对物联网通讯设备的上下电测试；检测电路实时检测为物联网通讯设备供电的每一路电压，从而实时检测物联网通讯设备的上下电情况和上下电持续时间，通信电路与待测物联网通讯设备进行信息交互从而判断物联网通讯设备是否正常工作。

进一步的，供电电路与N路上下电控制电路之间设有N路电源切换电路，每路电源切换电路均设有M个电源输入端和M个控制信号输入端，M个电源输入端分别连接供电电路输出的M路测试电压，M个控制信号输入端分别连接MCU，电源切换电路根据来自MCU的信号选中M路测试电压中的一路输出至上下电控制电路。

进一步的，所述上下电控制电路包括光耦U4、三极管Q2和MOS管Q1，光耦U4的负极连接至MCU的PWM控制端，光耦U4的正极经电阻R14连接MCU供电电压，供电电路输出的测试电压分别连接至光耦U4的VCC端和MOS管Q1的源极，光耦U4的输出端经电阻R15连接至三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极和光耦U4的接地端均连接至MOSFET负电压，三极管Q2的集电极一路经电阻R11连接至测试电压，另一端经电阻R13连接至MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的漏极连接至供电输出电路。

进一步的，所述电源切换电路包括M个光耦、达林顿管驱动器和M个继电器，光耦的正极连接MCU供电电压，光耦的负极为控制信号输入端，连接MCU，光耦的输出端连接至达林顿管驱动器的输入端，达林顿管的输出端连接继电器线圈的负极，+5V电压连接继电器线圈的正极，继电器的公共端为电源输入端，连接供电电路输出的测试电压，继电器的常开端输出选中的测试电压并连接至上下电控制电路。

进一步的，检测电路包括光耦U5，光耦U5的正极经过电阻R17连接物联网通讯设备的供电电压，负极接地，输出端一路连接至MCU的输入捕获引脚，另一路经电阻R18接地，VCC端接MCU供电电压。

进一步的，所述供电输出电路为多个接线端子。

进一步的，所述上下电控制策略包括电压瞬间骤降、上电冲击、上电M毫秒后下电N毫秒的正常上下电、按照随机时间进行上下电，或者是上述四种情况的任意组合；控制策略还包括电源切换电路切换到每一路待测设备的电压大小设置、MCU向待测物联网通讯设备发送的查询指令时间点以及接收的正确返回内容设置。

进一步的，上下电控制策略通过通信电路由PC上位机软件传入MCU，每一次实际上下电信息和测试结果通过通信电路由MCU传入PC上位机软件，PC上位机软件把收到的每一次实际上下电信息和测试结果图形化显示出来。

进一步的，供电电路包括AC-DC电源模块、9V电源转换电路、5V电源转换电路、3.3V电源转换电路、1.8V电源转换电路、电源隔离电路和电源负电压转换电路，AC-DC电源模块对220VAC进行交直流变换输出12VDC，9V电源转换电路、5V电源转换电路、3.3V电源转换电路分别对12VDC进行电压变换，输出9V供电电压、5V供电电压和3.3V供电电压，3.3V供电电压分别经1.8V电源转换电路和电源隔离电路变换后输出1.8V供电电压和MCU供电电压，12VDC经电源负电压转换电路变换后输出-7V MOSFET电压，-7V MOSFET电压即是MOSFET负电压。

进一步的，M=N=5。

本发明的有益效果：

测试不同种类上下电情况时不需要每次手动修改测试参数，制定上下电控制策略模拟复杂的上下电情况，将上下电控制策略导入MCU生成相应的控制信号，从而自动化连续测试不同种类上下电情况，使测试成功的物联网通讯设备稳定性大大提高；

通过检测电路和通信电路准确记录每一次实际上下电信息和测试成功失败结果，并对实际上下电信息进行全面统计和图形化显示，帮助人们知道具体是哪一次何种上下电操作导致设备异常；

上下电控制电路通过硬件PWM占空比方式及MOS管实现微秒级上下电控制，速度快时间精确寿命长，可模拟快速上下电控制；

通过控制多路继电器的导通与断开，实现供电电路输出的多种电压与上下电控制电路的MOS管的导通与断开，从而实现只需要外接一种电源即可同时测试不同种电压范围物联网通讯设备的目的，不需要更改电源来分批测试。

附图说明

图1为实施例1所述测试系统的原理框图；

图2为实施例2所述测试系统的原理框图；

图3为供电电路的原理框图；

图4为电源切换电路的电路原理图；

图5为上下电控制电路的电路原理图；

图6为供电输出电路的电路原理图；

图7为检测电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例公开一种物联网通讯设备的上下电自动测试系统，如图1所示，包括MCU，MCU与通信电路、供电电路、上下电控制电路、检测电路、存储电路、声光报警电路、复位电路、人机交互电路连接，通信电路与PC上位机软件、待测物联网通讯设备连接，供电输出电路与上下电控制电路、检测电路、待测物联网通讯设备连接。

工作时，供电电路进行电源转换，输出MCU供电电压、MOSFET负电压和M路测试电压，M路测试电压分别经过N路上下电控制电路、N路供电输出电路为N个物联网通讯设备供电，M、N均为正整数；通信电路接收PC上位机软件传入的上下电控制策略并传输至MCU，MCU根据上下电控制策略生成上下电控制电路的控制信号，从而实现对物联网通讯设备的上下电测试；检测电路实时检测为物联网通讯设备供电的每一路电压，从而实时检测物联网通讯设备的上下电情况即上下电持续时间，通信电路与待测物联网通讯设备进行信息交互从而判断物联网通讯设备是否正常工作。

如图3所示，本实施例中，供电电路包括AC-DC电源模块、9V电源转换电路、5V电源转换电路、3.3V电源转换电路、1.8V电源转换电路、电源隔离电路和电源负电压转换电路，AC-DC电源模块对220VAC进行交直流变换输出12VDC，9V电源转换电路、5V电源转换电路、3.3V电源转换电路分别对12VDC进行电压变换，输出9V供电电压、5V供电电压和3.3V供电电压，3.3V供电电压分别经1.8V电源转换电路和电源隔离电路变换后输出1.8V供电电压和MCU供电电压，12VDC经电源负电压转换电路变换后输出-7V MOSFET电压，-7V MOSFET电压即是MOSFET负电压。

本实施例中，M=N=5，供电电路生成的12V供电电压、9V供电电压、5V供电电压、3.3V供电电压、1.8V供电电压分别连接至5路上下电控制电路，配合MCU输出至上下电控制电路PWM控制信号，实现对待测试物联网通讯设备的上下电控制。

如图5所示，所述上下电控制电路包括光耦U4、三极管Q2和MOS管Q1，光耦U4的负极连接至MCU的PWM控制端，光耦U4的正极经电阻R14连接MCU供电电压，光耦U4的正极与负极之间连接有电阻R16。供电电路输出的测试电压（为12V供电电压、9V供电电压、5V供电电压、3.3V供电电压、1.8V供电电压中的任意一种）分别连接至光耦U4的VCC端和MOS管Q1的源极，光耦U4的输出端经电阻R15连接至三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极和光耦U4的接地端均连接至MOSFET负电压，三极管Q2的集电极一路经电阻R11连接至测试电压，另一端经电阻R13连接至MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的漏极连接至供电输出电路，MOS管Q1的栅极与源极之间连接有稳压二极管D6，稳压二极管D6的正极连接至MOS管Q1的栅极，负极连接至MOS管Q1的源极。

本实施例所述上下电控制电路的PWM控制端使用占空比控制方式，设置好周期和占空比来实现硬件高速输出需要的高低电平，从而实现微秒级上下电控制；光耦U4起到隔离MOS管高频控制大电流而产生的干扰，保证整个控制电路正常运行；选用大电流MOS管可实现微秒级上下电控制，并且可以给多个物联网通讯设备同时供电；此上下电控制电路快速，安全，控制时间精确，寿命长。

如图6所示，所述供电输出电路为多个接线端子，方便一路供电输出电路连接多个同信号的待测物联网通讯设备。

如图7所示，检测电路包括光耦U5，光耦U5的正极经过电阻R17连接物联网通讯设备的供电电压，负极接地，输出端一路连接至MCU的输入捕获引脚，另一路经电阻R18接地，VCC端接MCU供电电压。

本实施例的检测电路能够实现实际电压上下电的快速追踪，通过MCU的输入捕获引脚，实时检测供电输出电路中每一路电压的上升沿和下降沿，从而实时检测出上下电情况及上下电持续时间；通过输入捕获功能可检测到上电时对应的上升沿时间、下电时对应的下降沿时间，后者时间减前者时间则为上电持续的时间，再检测下次上电时对应的上升沿时间，则后面的上电上升沿时间减前面的下电下降沿时间则为下电持续的时间

本实施例中，控制策略包括电压瞬间骤降、上电冲击、上电M毫秒后下电N毫秒的正常上下电、按照随机时间进行上下电，或者是上述四种情况的任意测试次数任意测试时间上下电组合。

具体可设置为：下电200us后上电400ms的电压瞬间骤降或者上电200us后下电400ms的上电冲击或者上电100ms后下电300ms的正常上下电，或者是设置PWM周期为1000us~1000ms范围，设置PWM占空比为0~100%，按照这2个范围内随机值进行上下电控制，或者是上述四种情况的任意测试次数任意测试时间上下电组合。

本实施例中，控制策略还包括MCU向待测物联网通讯设备发送的查询指令时间点，以及接收的正确返回内容的设置，例如上电后1秒发送查询指令，等待1秒时间内收到正确的返回内容则认为设备正常，等待1秒时间后仍未收到正确的返回内容则认为设备异常。

本实施例中，所述PC上位机软件可以通过导入Excel格式的上下电控制策略，或者通过图形化界面绘制出上下电控制策略，并通过通信电路发送给MCU，使MCU按照控制策略进行上下电控制；同时每一次实际上下电信息和测试结果通过通信电路由MCU传入PC上位机软件，PC上位机软件把收到的每一次实际上下电信息和测试结果图形化显示出来，帮助人们知道具体是哪一次何种上下电操作导致设备异常。

工作时，MCU根据测试的物联网设备控制相应的上下电控制电路开启，然后按照设置的控制策略生成相应PWM控制信号给上下电控制电路，实现自动化上下电测试。通过检测电路检测是否按照控制策略进行上下电，并通过通信电路获得待测物联网通讯设备是否正常工作，把检测到的上下电情况及设备是否正常工作情况发送给PC上位机软件，使PC上位机软件记录下每次上下电信息和测试成功失败结果，并对实际上下电信息进行全面统计和图形化显示。

所述存储电路用于存储PC上位机软件设置的控制策略；可以是Flash电路、EEPROM电路、铁电存储器电路；

所述声光报警电路为红色报警灯和蜂鸣器，当测试到待测物联网通讯设备异常时，红色报警灯亮并且蜂鸣器响，从而提醒测试人员出现异常；

所述复位电路为手动复位电路，用于调试嵌入式程序时复位MCU；

所述人机交互电路为液晶屏显示和按键，或触摸屏，用于控制开始测试、停止测试、设置控制参数，查看当前运行状态。

实施例2

实施例1中，供电电路输出至每路上下电控制电路的电压都是固定电压，MCU只能控制上下电控制电路的通断，不能控制输出至每路上下电控制电路的电压大小。作为优化，如图2所示，本实施例在供电电路与上下电控制电路之间设有电源切换电路。

每路电源切换电路均设有5个电源输入端和5个控制信号输入端，5个电源输入端分别连接供电电路输出的5路测试电压，5个控制信号输入端分别连接MCU，电源切换电路根据来自MCU的信号选中5路测试电压中的一路输出至上下电控制电路。

如图4所示，所述电源切换电路包括5个光耦、达林顿管驱动器和5个继电器，光耦的正极通过电阻连接MCU供电电压，光耦的负极为控制信号输入端，连接MCU，光耦的输出端连接至达林顿管驱动器的输入端，达林顿管的输出端连接继电器线圈的负极，+5V电压连接继电器线圈的正极，继电器的公共端为电源输入端，连接供电电路输出的5路测试电压，继电器的常开端输出选中的测试电压（图中的nV供电电源）并连接至上下电控制电路。

本实施例中，控制策略还包括电源切换电路切换到每一路待测设备的电压大小设置，例如设置第一、二路供电电压12V，第三、四路供电电压5V，第五路供电电压3.3V，则此时可以测试3种不同电压的物联网通讯设备。

工作时，MCU待测物联网设备型号控制电源切换电路切换到每路待测设备供电电压大小，按照设置的控制策略生成相应PWM控制信号给上下电控制电路，实现自动化上下电测试。通过检测电路检测是否按照控制策略进行上下电，并通过通信电路获得待测物联网通讯设备是否正常工作，把检测到的上下电情况及设备是否正常工作情况发送给PC上位机软件，使PC上位机软件记录下每次上下电信息和测试成功失败结果，并对实际上下电信息进行全面统计和图形化显示；例如测试12V、5V、3.3V三种物联网通讯设备，则可以控制电源切换电路切换到第一、二路供电电压12V，第三、四路供电电压5V，第五路供电电压3.3V，按照设置的控制策略如先下电200us后上电400ms，如此下电上电3次后2秒内查询设备是否正确工作，然后再使PWM控制按照周期1000us~1000ms，占空比0~100%来进行随机上下电10次，再上电后2秒内查询设备是否正确工作，把检测到上下电时间及设备是否正确工作情况发送给PC上位机软件，由PC上位机软件统计并绘制出上下电及设备是否正确情况的图形化显示。

本发明所述测试系统能够解决上下电测试情况单一、不能满足日益严苛的测试要求，不能准确记录并分析哪一种情况导致异常、上下电速度慢不精确、只能测试同一种电压范围的问题，最终达到测试成功的设备性能更加稳定的目的。

以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，如根据实际情况修改供电电路输出测试电压的路数，各电路的简单替换，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，其特征在于：包括MCU以及与MCU相连的通信电路、供电电路、上下电控制电路、供电输出电路和检测电路，供电电路进行电源转换，输出MCU供电电压、MOSFET负电压和M路测试电压，M路测试电压分别经过N路上下电控制电路、N路供电输出电路为N个物联网通讯设备供电，M、N均为正整数，同时上下电控制电路接收MCU的控制；通信电路接收外部传入的上下电控制策略并传输至MCU，MCU根据上下电控制策略生成上下电控制电路的控制信号，从而实现对物联网通讯设备的上下电测试；检测电路实时检测为物联网通讯设备供电的每一路电压，从而实时检测物联网通讯设备的上下电情况和上下电持续时间，通信电路与待测物联网通讯设备进行信息交互从而判断物联网通讯设备是否正常工作。

2.根据权利要求1所述的物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，其特征在于：供电电路与N路上下电控制电路之间设有N路电源切换电路，每路电源切换电路均设有M个电源输入端和M个控制信号输入端，M个电源输入端分别连接供电电路输出的M路测试电压，M个控制信号输入端分别连接MCU，电源切换电路根据来自MCU的信号选中M路测试电压中的一路输出至上下电控制电路。

3.根据权利要求1所述的物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，其特征在于：所述上下电控制电路包括光耦U4、三极管Q2和MOS管Q1，光耦U4的负极连接至MCU的PWM控制端，光耦U4的正极经电阻R14连接MCU供电电压，供电电路输出的测试电压分别连接至光耦U4的VCC端和MOS管Q1的源极，光耦U4的输出端经电阻R15连接至三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极和光耦U4的接地端均连接至MOSFET负电压，三极管Q2的集电极一路经电阻R11连接至测试电压，另一端经电阻R13连接至MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的漏极连接至供电输出电路。

4.根据权利要求2所述的物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，其特征在于：所述电源切换电路包括M个光耦、达林顿管驱动器和M个继电器，光耦的正极连接MCU供电电压，光耦的负极为控制信号输入端，连接MCU，光耦的输出端连接至达林顿管驱动器的输入端，达林顿管的输出端连接继电器线圈的负极，+5V电压连接继电器线圈的正极，继电器的公共端为电源输入端，连接供电电路输出的测试电压，继电器的常开端输出选中的测试电压并连接至上下电控制电路。

5.根据权利要求1所述的物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，其特征在于：检测电路包括光耦U5，光耦U5的正极经过电阻R17连接物联网通讯设备的供电电压，负极接地，输出端一路连接至MCU的输入捕获引脚，另一路经电阻R18接地，VCC端接MCU供电电压。

6.根据权利要求1所述的物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，其特征在于：所述供电输出电路为多个接线端子。

7.根据权利要求1所述的物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，其特征在于：所述上下电控制策略包括电压瞬间骤降、上电冲击、上电M毫秒后下电N毫秒的正常上下电、按照随机时间进行上下电，或者是上述四种情况的任意组合；控制策略还包括电源切换电路切换到每一路待测设备的电压大小设置、MCU向待测物联网通讯设备发送的查询指令时间点以及接收的正确返回内容设置。

8.根据权利要求1所述的物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，其特征在于：上下电控制策略通过通信电路由PC上位机软件传入MCU，每一次实际上下电信息和测试结果通过通信电路由MCU传入PC上位机软件，PC上位机软件把收到的每一次实际上下电信息和测试结果图形化显示出来。

9.根据权利要求1所述的物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，其特征在于：供电电路包括AC-DC电源模块、9V电源转换电路、5V电源转换电路、3.3V电源转换电路、1.8V电源转换电路、电源隔离电路和电源负电压转换电路，AC-DC电源模块对220VAC进行交直流变换输出12VDC，9V电源转换电路、5V电源转换电路、3.3V电源转换电路分别对12VDC进行电压变换，输出9V供电电压、5V供电电压和3.3V供电电压，3.3V供电电压分别经1.8V电源转换电路和电源隔离电路变换后输出1.8V供电电压和MCU供电电压，12VDC经电源负电压转换电路变换后输出-7V MOSFET电压，-7V MOSFET电压即是MOSFET负电压。

10.根据权利要求1或9所述的物联网通讯设备的上下电自动化测试系统，其特征在于：M=N=5。

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