摘 要：為保證硬件和系統(tǒng)軟件應(yīng)用程序的兼容性、可靠性和高可用性，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和測(cè)試階段，需要迅速發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確定位硬件或軟件中存在的問(wèn)題，對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行離線測(cè)試與分析就變得十分重要。本文結(jié)合上海貝爾阿爾卡特股份有限公司開(kāi)發(fā)的寬帶交換系統(tǒng)，討論離線單板硬件測(cè)試方法和系統(tǒng)測(cè)試方法。 關(guān)鍵詞： 嵌入式系統(tǒng);硬件測(cè)試;寬帶交換機(jī) 引言 　　隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，迫切需要在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行離線測(cè)試與分析，以保證系統(tǒng)的軟件應(yīng)用程序、硬件具有兼容性、高可靠性和高可用性，迅速發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確定位系統(tǒng)中存在的問(wèn)題。本文結(jié)合上海貝爾阿爾卡特股份有限公司開(kāi)發(fā)的寬帶交換系統(tǒng)，討論離線單板硬件測(cè)試方法和系統(tǒng)測(cè)試方法。 離線單板硬件測(cè)試概述 　　在寬帶交換機(jī)系統(tǒng)中，離線測(cè)試包括自檢測(cè)試和一般的離線測(cè)試。自檢測(cè)試是單板初始化完成后為了保證板子的正確運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行的測(cè)試。它主要包括看門(mén)狗測(cè)試、快速硬件器件測(cè)試和下載通路測(cè)試?？焖儆布y(cè)試完成寄存器測(cè)試和單板上單個(gè)硬件設(shè)備測(cè)試，其中又包括許多測(cè)試項(xiàng)。如果某一測(cè)試項(xiàng)測(cè)試失敗，整個(gè)測(cè)試就會(huì)停止直到看門(mén)狗超時(shí)重啟系統(tǒng)。下載測(cè)試是為了保證軟件下載功能能正常工作而進(jìn)行的測(cè)試。這項(xiàng)測(cè)試主要完成通信接口收發(fā)數(shù)據(jù)測(cè)試、中斷功能測(cè)試。而一般的離線測(cè)試是在出廠檢驗(yàn)、開(kāi)發(fā)階段中的檢測(cè)和維修診斷時(shí)對(duì)上述的各測(cè)試項(xiàng)進(jìn)行更具體的測(cè)試，以定位單板上的出錯(cuò)位置。 看門(mén)狗測(cè)試 　　在做任何一項(xiàng)硬件測(cè)試之前必須完成看門(mén)狗測(cè)試。這是因?yàn)橐豁?xiàng)硬件測(cè)試失敗之后需要重啟系統(tǒng)，而硬件測(cè)試的失敗通常是以看門(mén)狗超時(shí)為判斷條件的。這就需要看門(mén)狗在硬件測(cè)試時(shí)能正常工作?？撮T(mén)狗測(cè)試方法是設(shè)置并激活一個(gè)1秒的看門(mén)狗，等待1秒后系統(tǒng)重啟。 Flash測(cè)試 　　在Flash中可存放程序，也可以存放數(shù)據(jù)。在燒錄Flash時(shí)，可存放預(yù)先計(jì)算好的checksum值。要測(cè)試Flash時(shí)，程序重新計(jì)算checksum，然后與預(yù)先存放的值進(jìn)行比較。 　　數(shù)據(jù)Flash的測(cè)試方法有兩種。一種是非破壞性的基本測(cè)試，主要是checksum測(cè)試。另一種是破壞性的擴(kuò)展測(cè)試，包括讀寫(xiě)測(cè)試和地址/數(shù)據(jù)總線測(cè)試，具體方法與內(nèi)存測(cè)試一致?；緶y(cè)試可在系統(tǒng)自檢時(shí)使用，擴(kuò)展測(cè)試可在維修診斷時(shí)采用。 內(nèi)存測(cè)試 　　內(nèi)存測(cè)試可分為三類(lèi)： 　　1. 數(shù)據(jù)總線測(cè)試: 將0001循環(huán)左移并寫(xiě)入內(nèi)存，然后讀出并比較測(cè)試。 　　2. 內(nèi)存區(qū)測(cè)試: 對(duì)內(nèi)存所有存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫(xiě)測(cè)試（讀寫(xiě)5555H和AAAAH測(cè)試）。 　　3. 地址總線測(cè)試:對(duì)內(nèi)存所有存儲(chǔ)單元進(jìn)行地址累加測(cè)試。從RAM的基地址起，在每一個(gè)存儲(chǔ)單元（按照總線寬度）中寫(xiě)入不同的值（遞增值），地址遞增，直至所有的存儲(chǔ)單元都保存不同的內(nèi)容，然后讀出并進(jìn)行檢驗(yàn)。 　　地址總線測(cè)試還可采用快速測(cè)試的方法：對(duì)0x1地址的內(nèi)存單元寫(xiě)入地址值0x1，地址值循環(huán)左移，依次將相應(yīng)的地址值寫(xiě)入相應(yīng)的內(nèi)存地址，最后檢驗(yàn)。 　　在本文的系統(tǒng)中，自檢測(cè)試時(shí)只包括內(nèi)存區(qū)測(cè)試。并且，由于測(cè)試時(shí)間的限制，只是隨機(jī)選擇內(nèi)存的一些頁(yè)面進(jìn)行讀寫(xiě)測(cè)試。對(duì)于其它的內(nèi)存測(cè)試方法，可以用于出廠檢驗(yàn)、開(kāi)發(fā)階段中的檢測(cè)和維修診斷。 主控芯片測(cè)試 　　主控芯片測(cè)試主要是對(duì)主控芯片進(jìn)行定時(shí)器測(cè)試、寄存器測(cè)試、中斷測(cè)試和片內(nèi)RAM測(cè)試。寄存器測(cè)試是對(duì)一些特殊寄存器的功能進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證CPU寄存器是否能正常工作。中斷測(cè)試是人為產(chǎn)生一些硬件中斷，檢測(cè)主控芯片對(duì)中斷的反應(yīng)，是否能及時(shí)標(biāo)志中斷寄存器的相應(yīng)標(biāo)志位。片內(nèi)內(nèi)存測(cè)試則遵循一般內(nèi)存測(cè)試規(guī)則。 PLD/FPGA簡(jiǎn)單測(cè)試 　　在寬帶交換機(jī)系統(tǒng)中，較大的FPGA常實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的功能。在測(cè)試時(shí)要對(duì)相關(guān)的功能進(jìn)行詳細(xì)的功能測(cè)試。而對(duì)于其它簡(jiǎn)單的小型PLD/FPGA則尋求自測(cè)的方法，在PLD或FPGA的編制過(guò)程中，適當(dāng)?shù)募尤胍恍┳詼y(cè)手段。當(dāng)主控芯片要測(cè)試它們時(shí)，設(shè)置和讀取相應(yīng)的PLD或FPGA的測(cè)試接口，從而獲得測(cè)試結(jié)果。 PCI總線測(cè)試 　　PCI總線常用于連接處理器和各類(lèi)外設(shè)。它提供了一個(gè)低時(shí)延路徑，使處理器能夠直接存取任何映射在存儲(chǔ)器或I/O地址空間的PCI設(shè)備。它還提供一個(gè)高帶寬路徑，允許PCI主設(shè)備直接到主存儲(chǔ)器存取。測(cè)試方法是先測(cè)試是否能正確讀寫(xiě)PCI配置空間寄存器，然后測(cè)試內(nèi)存映射是否可以在兩端正確讀寫(xiě)。 嵌入式系統(tǒng)離線測(cè)試方法 增量測(cè)試模型 　　在單板測(cè)試完成后，系統(tǒng)集成在一起之后有可能仍不能正常工作。主要原因是，模塊相互調(diào)用時(shí)接口會(huì)引入許多新問(wèn)題。例如，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)接口可能丟失;一個(gè)模塊對(duì)另一模塊可能造成不應(yīng)有的影響;模塊之間的硬件連接不正確也可能造成通信不暢;誤差不斷積累達(dá)到不可接受的程度等等。所以需要通過(guò)綜合測(cè)試來(lái)發(fā)現(xiàn)各種錯(cuò)誤。 　　如果把所有模塊按設(shè)計(jì)要求一次全部組裝起來(lái)，然后直接運(yùn)行系統(tǒng)軟件，這稱為非增量式集成。這種方法易出現(xiàn)混亂，在改正一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)又可能引入新的錯(cuò)誤，新舊錯(cuò)誤混雜，更難斷定出錯(cuò)的原因和位置。增量式集成方法通過(guò)測(cè)試軟件一段一段地?cái)U(kuò)展，測(cè)試的范圍一步一步地增大，來(lái)逐步定位錯(cuò)誤和糾正。根據(jù)系統(tǒng)的不同特點(diǎn)可以采用兩種增量式集成模型：自底向上集成和自頂向下集成。 　　寬帶機(jī)架系統(tǒng)由主控板和其它單板組成，離線系統(tǒng)測(cè)試軟件采用自頂向下集成的方法。由主控板將各個(gè)單板的系統(tǒng)測(cè)試程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載到目的板，然后主控板通過(guò)深度優(yōu)先策略搜索單板。首先主控板發(fā)送消息到直連的單板，如果主控板、單板之間連線正確，且單板硬件及軟件工作正常，單板收到消息后將自己的相關(guān)信息返回給主控板。接著主控板再通過(guò)直連的單板獲取下層單板的相關(guān)信息，直到獲得所有單板的相關(guān)信息（位置，單板類(lèi)型等），然后就可以開(kāi)始整個(gè)系統(tǒng)的綜合測(cè)試。 綜合測(cè)試方法 　　目前大型的嵌入式系統(tǒng)大部分是分布式處理系統(tǒng)，由多個(gè)模塊協(xié)同工作完成復(fù)雜的功能，模塊之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。一般將整個(gè)系統(tǒng)分成3個(gè)不同的層次：設(shè)備層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層。針對(duì)這3個(gè)層次，系統(tǒng)的離線綜合測(cè)試可以通過(guò)互通性測(cè)試、功能測(cè)試和性能測(cè)試來(lái)進(jìn)行。 互通性測(cè)試 　　互通性測(cè)試包括物理連通性和一致性的測(cè)試,確保系統(tǒng)中的各模塊之間進(jìn)行互聯(lián)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。物理連通性和一致性的測(cè)試是最基本的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容,其中主要是線纜測(cè)試, 用以查明所測(cè)線纜及布線是否符合設(shè)計(jì)要求和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在寬帶交換機(jī)系統(tǒng)中，互通性測(cè)試由主控板按照網(wǎng)絡(luò)連接的層次，依次發(fā)送消息給各塊PBA單板，等待它們的回復(fù)。如果主控板能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收到回復(fù)，說(shuō)明從主控板到該單板的網(wǎng)絡(luò)連線正確。同時(shí)，主控板從PBA的回復(fù)中也獲取了有關(guān)單板的相關(guān)信息，為下一步的功能測(cè)試和性能測(cè)試奠定了基礎(chǔ)。 功能測(cè)試 　　在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的互通性測(cè)試完成之后，接著要進(jìn)行功能測(cè)試，目的是檢驗(yàn)設(shè)備能否完成它應(yīng)該具備的功能。設(shè)備不同，其所要進(jìn)行的功能測(cè)試也相應(yīng)變化。如果單板硬件工作沒(méi)有異常，再由主控板啟動(dòng)單板，執(zhí)行其所具有的特定功能。 性能測(cè)試 　　完成系統(tǒng)設(shè)備測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)互通性測(cè)試之后就可以在系統(tǒng)上加載各種應(yīng)用。性能測(cè)試是綜合測(cè)試中最高層次的測(cè)試內(nèi)容,主要測(cè)試系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用的支持水平。性能測(cè)試有不同的分類(lèi)方法。在寬帶交換機(jī)系統(tǒng)中采用了仿真的方法，在實(shí)際的機(jī)架環(huán)境中，由測(cè)試集中的第一塊單板主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)包，進(jìn)行環(huán)回測(cè)試，主要進(jìn)行的是數(shù)據(jù)鏈路層的測(cè)試，包括流量分析、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。 結(jié)語(yǔ) 　　以上介紹了寬帶交換機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)單板硬件測(cè)試的一些方法和系統(tǒng)離線集成測(cè)試模型。在具體的開(kāi)發(fā)中，用這些測(cè)試在設(shè)計(jì)階段盡早地檢查出了設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題。在維護(hù)階段，這些測(cè)試有效地定位了現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。這些測(cè)試對(duì)寬帶交換機(jī)系統(tǒng)的可靠性起到了非常重要的作用，保證了系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)安全穩(wěn)定的工作。 參考文獻(xiàn) 　　1 PCI Local Bus Specification Revision 2.2 December 18, 1998 Copyright 1992, 1993, 1995, 1998 PCI Special Interest Group 　　2 VxWorks Programmer’s Guide 5.4 Edition 1 Copyright 1984 -1999 Wind River Systems, Inc. 　　3 MPC860 PowerQUICCTM User’s Manual Motorola Inc. 1998