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嵌入式计算系统调测方法与技术综述

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

在一个系统中,如何划分模块,确定测试位置(即模块的边界)是关系到可测试性设计是否合理的首要问题。模块间最小相关原则和模块内最小相似原则是两个重要依据:前者保证测试可以独立进行,不需要很多其它模块的配合;后者可以使测试能正确反映被测模块的大部分工况,不至于漏测很多工作状态。

很多情况下,从被测模块的边界直接引出信号有困难,测试信号需要经过其它模块引入到被测模块上。如果作为信号路径的模块对信号特征没有改变,则称这种测试路径是透明的,路径模块必须能在旁路模式和正常工作模式之间切换,实现起来有局限性。对于硬件来说,最简单的透明路径是使用跳线。

对于简单嵌入式系统来说,测试一般包括上电自测试和人为测试。后者在故障出现时进行。对于复杂系统来说,还包括定时自动测试,比如在大型程控交换机和飞机机载电子设备的运行过程中,均定时进行自检。

可测试性设计还应考虑测试功能所使用对象的不同。产品设计人员、产品使用人员和产品维护人员对测试内容的要求是同的,需要进行分层次的可测试性设计。

对于硬件和系统的可测试性设计已有IEEE1149.1/4/5等标准可以借鉴,对于单纯的软件测试,目前尚无具体和统一的标准,只有诸如代码格式分析、白盒测试、黑盒测试、覆盖测试等测试方法。软件测试的途径有两个。一是在源代码中增加大量测试代码,使用条件编译指令来控制形成调试、测试和最终发布等不同版本。调测版本的代码规模要比最终的发布版本大很多,在问题解决后,一般将临时性测试代码通过编译开关屏蔽。另外一个软件测试途径是使用专用的测试软件(如法

国Telelogic公司的LOGISCOPE测试工具),这些测试软件能完成诸如覆盖测试、代码格式分析等功能,但均是针对特定的语言和操作系统环境,使用上一些限制。

还需要说明的就是“可观测”设计的概念。可观测性和可测试性不同,不需要加入激励信号,只观察系统运行中某些内部状态,比如软件中某个重要变量的数值变化,硬件电路中某个IC引脚的信号电平等。在设计中,应该保留这些观察接口,以便需要时用它来判断和分析系统的问题。一个可测试的系统,一定是可观测的,反之则不然。设计可测试性系统的目的是为了以后修改和改进设计,而使系统具有可观测性则是为了维护系统,判断哪个是出故障的部件,以便更换。可测试性设计一般用于新产品,而可观测性设计用于成熟产品。当然,在结构、安装条件和成本允许的情况下,成熟产品也应具有可测试性。实际上,由于处理器技术和芯片的日新月异,已经不存在真正意义上的成熟产品了。

在一类产品中的可测试性设计应该具有一致性,例如,用红色LED表示电源状态,所有电路板均应采用红色LED,点亮的频率也应该一致。作为企业,应制定相关的测试接口标准,并且这些标准应符合行业习惯或者行业标准。

5 测试和调试接口标准

测试和调试接口标准:JTAG和BDM。

5.1 背景调试模式

在使用传统的ICE来调试时,使用ICE中的CPU来取代目标板中的CPU,目标板和ICE之间使用多芯扁平电缆来连接,而ICE在使用时一般还需要缩主机(一般来PC)来连接。

在一些高端微处理器内部已经包含了用于调试的微码,调试时仿真器软件和目标板上的CPU的调试微码通信,目标板 上的CPU无需取出。由于软件调试指令无需经过一段扁平电缆来控制目标板,避免了高频操作限制、交流和直流的不匹配以及调试线缆的电阻影响等问题。这种调试模式在Motorola公司产品68300系列中被称为背景调试模式BDM(Background Debug Mode)。在仿真器和目标之间使用8芯(或者10芯)的BDM接口来连接,其他公司的嵌入式处理器也有类似功能,不过叫法不同,例如AMD公司在其X86微处理器上提供“AMDebug”的调试接口。
嵌入式计算系统调测方法与技术综述
    实际上,BDM相当于将ICE仿真器软件和硬件内置在处理器,这使得我们直接使用PC机的并口来调试软件,不再需要ICE硬件,大大节约了汽油发成本。一些调试器供应商也提供这种软件产品(如XRAY)。对于用户来说,为了调试一些特定问题,可以直接使用BDM命令来调试目标系统,以弥补商业调试软件的不足。

BDM接口有8根信号线,也有为10根信号线的,如图2所示。调试软件通过4脚使CPU进入背景调试模式,调试命令的串行信号则8通过脚输入,同时4脚输入信号步时钟,而CPU中的微码在执行命令后会在10脚输出调试结果指示信号。可见,

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