本發(fā)明屬于自動化測試技術領域，特別涉及一種基于現(xiàn)場可編程陣列的在線仿真器自動化測試系統(tǒng)及方法。

背景技術：

在線仿真器(ICE)也稱為硬件仿真器，屬于MCU開發(fā)過程中使用的與芯片等效物理裝置。其產(chǎn)品的特性就是要嚴格逼近真實芯片的功能特性、電氣特性以及物理特性等。用戶使用該設備以及其配套的IDE開發(fā)環(huán)境，能快速的進行嵌入式編程、交叉編譯、實時仿真調(diào)試等。該類設備一般具備可重構的特性，即一個ICE，通常能模擬多款MCU芯片的特性。

然而，隨著ICE兼容的芯片類型越來越多，產(chǎn)品的測試成為了一項工作量無比龐大的事情。因為每個MCU芯片本身的功能的非常之多，而且測試步驟包含流片前的RTL驗證、模數(shù)混合驗證、FPGA驗證以及流片后的樣品測試、CP測試等等。ICE作為另外一個獨立的產(chǎn)品，其測試工作量自然也同比增長。那么如何通過自動化測試的方式，實現(xiàn)測試Case的遞歸和遍歷，減少測試人力的投入，稱為ICE產(chǎn)品開發(fā)過程中非常重要的問題。

如專利申請201510617717.5公開了一種用于ICE的MCU仿真方法，該方法通過CS-SIM主模塊和CS-SIM從模塊來實現(xiàn)，其中ICE的CPU以及CS-SIM主模塊集成在FPGA中，CS-SIM從模塊集成于目標芯片中；CS-SIM主模塊通過監(jiān)控CPU的SFR總線，在CPU讀寫模擬相關寄存器的同時，將SFR信息通過CS-SIM總線寫入到目標芯片當中；目標芯片中通過CS-SIM從模塊接收SFR信息完成SFR配置，最終將模擬輸出映射到IO口上，實現(xiàn)芯片內(nèi)部數(shù)模接口到ICE數(shù)模接口的等效替換。然而，CS-SIM主模塊和CS-SIM從模塊并沒有記錄ICE的型號及各種應用程序，對于不同的ICE產(chǎn)品測試，就需要重新進行所有的測試步驟，不可避免地帶來資源和成本的浪費，影響測試的效率。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，因此本發(fā)明的首要目地是提供一種ICE自動化測試系統(tǒng)及測試方法，該自動化測試系統(tǒng)和測試方法，能實現(xiàn)所有ICE支持型號的數(shù)字功能測試，同時也能擴展支持芯片的FPGA自動化驗證和樣片的數(shù)字自動化測試。

本發(fā)明的另一個目地在于提供一種ICE自動化測試系統(tǒng)及測試方法，該自動化測試系統(tǒng)和測試方法能減少測試人力的投入，減少了手動操作，大大縮短了測試流程，提高了測試效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為：

一種ICE自動化測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包含上位機和下位機兩大部分，其中：

所述上位機使用腳本作為測試系統(tǒng)的中央控制臺，并存放了ICE型號庫、程序用例庫(FC，F(xiàn)irmware Case)、TB用例庫、以及測試用例庫(TC，Test Case)；

所述下位機包含：DUT(Device Under Test)ICE本身和TB(Test Board)測試板，DUT是程序用例的硬件載體，TB充當系統(tǒng)的DUT輸入激勵X的信號發(fā)生器和DUT輸出結果Y的信號測量儀等測試組件；

所述上位機和下位機通過API接口進行通信。

上位機主要包括有控制腳本，TC，F(xiàn)C和API(Application Programming Interface)，控制腳本通過調(diào)用RBF文件對DUT和TB進行硬件重構，調(diào)用MSCL(Microsoft Compiler)編譯測試用例TC生成EXE可執(zhí)行文件，調(diào)用CSCL(ChipSea Compiler)交叉編譯程序用例FC生成HEX文件，TC通過API加載FC到DUT中實現(xiàn)軟件重構，并執(zhí)行某種數(shù)字功能的測試。

下位機主要包括USB接口，DUT板和TB板，DUT由CPLD,FPGA和GPIO電路和CS-SIM主模塊構成，通過CPLD對FPGA進行配置時序，快速重構，實現(xiàn)DUT的硬件重構，DUT再通過加載FC實現(xiàn)軟件重構，并通過CS-SIM主模塊產(chǎn)生總線C對TB進行激勵配置和測量配置，通過GPIO電路接收信號激勵和產(chǎn)生響應信號；TB由CPLD,FPGA和GPIO電路和CS-SIM從模塊構成，通過CPLD對FPGA進行快速重構，實現(xiàn)可重構式測試組件；TB通過CS-SIM從模塊接收總線C的配置信息后，調(diào)用測試組件對DUT輸出信號激勵X和接收輸出結果Y。

進一步，所述TB，其通過USB接口與上位機進行通信，通過GPIO接口與GPIO電路進行通信，通過CS-SIM接口(C口)與DUT進行通信。

更進一步，所述C口是一個主從模式的串行總線，CS-SIM從模塊將其轉為BIU并行總線，X信號產(chǎn)生所需要的模塊，如G0信號號產(chǎn)生器、G1序列產(chǎn)生器，以及Y信號的測量模塊，如M0頻率測量計、M1脈寬測量計等都掛載在BIU總線上。另外，如果DUT包含以下標準接口，如UART、I2C、SPI等，也可以在BIU中掛載對應標準接口模塊。

由于DUT是可重構的，GPIO引腳排布變化多樣。在TB中，只有C口引腳的位置是固定的。X引腳和Y引腳的位置隨著DUT配置的變化而變化。

因此在TB中，存在一個GPIO復用陣列，以及GPIO外設模塊；GPIO復用陣列可以將任意G、M、S模塊的輸入輸出分配到任意GPIO外設模塊中，GPIO外設模塊用于配置任意GPIO引腳的輸入、輸出、上下拉等模式，GPIO的分配和配置也是通過將GPIO復用陣列及GPIO外設模塊掛載在BIU總線上實現(xiàn)的。

所述上位機采用perl腳本作為整個測試系統(tǒng)的膠水語言，能自動有序的調(diào)用API對DUT和TB進行硬件重構，再調(diào)用編譯器對FC代碼進行自動編譯和下載。

上位機測試啟動后，主要的測試流程為：

101、第一步訪問ICE型號庫選擇指定型號對DUT進行硬件重構；

102、第二步訪問TB型號庫選擇合適的TB型號對TB進行硬件重構(可選)；

103、第三步訪問程序用例庫對DUT的程序區(qū)進行軟件重構；

104、第四步調(diào)用指定的測試用例開始運行測試。

ICE從硬件上劃分，主要可以分為3大功能模塊：仿真模塊、內(nèi)核模塊、以及外設模塊。因此，CS-ATS測試方法可以分為3大類：

1)仿真功能測試。對于該類測試，不需要進行上述測試流程的第102步。而測試用例主要通過API讀寫DUT的程序區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、寄存器、PC指針等，以及調(diào)用單步、斷點運行、全速運行仿真命令等，來模擬用戶在IDE上操作過程。對于該類測試，每一個測試用例匹配一個合適的程序用例，測試激勵和斷言都在測試用例中體現(xiàn)。

2)內(nèi)核功能測試。對于該類測試，不需要進行上述測試流程的第102步。對于該類測試，每一個程序用例，共用一個固定的測試用例，測試激勵和斷言都在程序用例中體現(xiàn)。

3)外設功能測試。對于該類測試，每一個程序用例，共用一個固定的測試用例，測試激勵在TB中體現(xiàn)，測試斷言在程序用例中體現(xiàn)。

本發(fā)明所實現(xiàn)的自動化測試系統(tǒng)和測試方法，能實現(xiàn)所有ICE支持型號的數(shù)字功能測試，減少測試人力的投入，很大程度上減少了手動操作，大大縮短了測試流程。并且自動化輸出測試日志，方便測試人員快速發(fā)現(xiàn)問題，進而修復芯片設計。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所實施的結構原理圖。

圖2是本發(fā)明所實施的結構示意圖。

圖3是本發(fā)明所實施的TB邏輯架構圖。

圖4是本發(fā)明所實施的腳本測試流程圖。

圖5是本發(fā)明所實施的測試用例測試流程圖。

圖6是本發(fā)明所實施的程序用例測試流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1所示，為本發(fā)明所實施一種ICE自動化測試系統(tǒng)的原理圖，圖中，所述測試系統(tǒng)包含上位機和下位機兩大部分，其中：

上位機使用腳本作為測試系統(tǒng)的中央控制臺，并存放了ICE型號庫、程序用例庫(FC)、TB用例庫、以及測試用例庫(TC)。

下位機包含：DUT和TB測試板，DUT是程序用例的硬件載體，TB充當系統(tǒng)的DUT輸入激勵X的信號發(fā)生器和DUT輸出結果Y的信號測量儀等測試組件。所述上位機和下位機通過API接口進行通信。

結合圖2所示，上位機主要包括有控制腳本，TC，F(xiàn)C和API，控制腳本通過調(diào)用RBF文件對DUT和TB進行硬件重構，調(diào)用MSCL編譯測試用例TC生成EXE可執(zhí)行文件，調(diào)用CSCL交叉編譯程序用例FC生成HEX文件，TC通過API加載FC到DUT中實現(xiàn)軟件重構，并執(zhí)行某種數(shù)字功能的測試。

下位機主要包括USB接口，DUT板和TB板，DUT由CPLD,FPGA和GPIO電路和CS-SIM主模塊構成，通過CPLD對FPGA進行配置時序，快速重構，實現(xiàn)DUT的硬件重構，DUT再通過加載FC實現(xiàn)軟件重構，并通過CS-SIM主模塊產(chǎn)生總線C對TB進行激勵配置和測量配置，通過GPIO電路接收信號激勵和產(chǎn)生響應信號；TB由CPLD,FPGA和GPIO電路和CS-SIM從模塊構成，通過CPLD對FPGA進行快速重構，實現(xiàn)可重構式測試組件；TB通過CS-SIM從模塊接收總線C的配置信息后，調(diào)用測試組件對DUT輸出信號激勵X和接收輸出結果Y。

TB，其通過USB接口與上位機進行通信，通過GPIO接口與GPIO電路進行通信，通過CS-SIM接口(C口)與DUT進行通信。

圖3所示為TB的邏輯架構圖，結合圖3所示，C口是一個主從模式的串行總線，CS-SIM從模塊將其轉為BIU并行總線，X信號產(chǎn)生所需要的模塊，如G0信號號產(chǎn)生器、G1序列產(chǎn)生器，以及Y信號的測量模塊，如M0頻率測量計、M1脈寬測量計等都掛載在BIU總線上。另外，如果DUT包含以下標準接口，如UART、I2C、SPI等，也可以在BIU中掛載對應標準接口模塊。

由于DUT是可重構的，GPIO引腳排布變化多樣。在TB中，只有C口引腳的位置是固定的。X引腳和Y引腳的位置隨著DUT配置的變化而變化。因此在TB中，存在一個GPIO復用陣列，以及GPIO外設模塊；GPIO復用陣列可以將任意G、M、S模塊的輸入輸出分配到任意GPIO外設模塊中，GPIO外設模塊用于配置任意GPIO引腳的輸入、輸出、上下拉等模式，GPIO的分配和配置也是通過將GPIO復用陣列及GPIO外設模塊掛載在BIU總線上實現(xiàn)的。

上位機采用perl腳本作為整個測試系統(tǒng)的膠水語言，能自動有序的調(diào)用API對DUT和TB進行硬件重構，再調(diào)用編譯器對FC代碼進行自動編譯和下載。

同時，上位機采用C++作為編寫測試用例，直接調(diào)用ICE提供的API接口，可以快速友好的訪問ICE設備。采用ICE支持的匯編語言編寫程序用例，并通過API加載到DUT的程序區(qū)中。

下位機則采用ICE主板電路直接作為TB測試板的硬件電路，使其支持快速重構、GPIO復用等多種ICE具備的特性。并通過重構數(shù)字邏輯實現(xiàn)DUT所需的各類測試組件。

而且，下位機選用CS-SIM接口作為TB配置通道的標準接口。DUT通過該接口快速配置TB中的測試組件產(chǎn)生測試信號，以及讀取TB中測試組件的測試結果。

同時，選用一主多從的總線架構方式實現(xiàn)TB各類測試組件的集成，使用一種GPIO復用陣列模塊實現(xiàn)各類測試組件輸入輸出的引腳動態(tài)分配。

上位機測試啟動后，主要的測試流程為：

101、第一步訪問ICE型號庫選擇指定型號對DUT進行硬件重構；

102、第二步訪問TB型號庫選擇合適的TB型號對TB進行硬件重構(可選)；

103、第三步訪問程序用例庫對DUT的程序區(qū)進行軟件重構；

104、第四步調(diào)用指定的測試用例開始運行測試。

測試方法可以分為3大類：

1)仿真功能測試。對于該類測試，不需要進行上述測試流程的第102步。而測試用例主要通過API讀寫DUT的程序區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、寄存器、PC指針等，以及調(diào)用單步、斷點運行、全速運行仿真命令等，來模擬用戶在IDE上操作過程。對于該類測試，每一個測試用例匹配一個合適的程序用例，測試激勵和斷言都在測試用例中體現(xiàn)。

2)內(nèi)核功能測試。對于該類測試，不需要進行上述測試流程的第102步。對于該類測試，每一個程序用例，共用一個固定的測試用例，測試激勵和斷言都在程序用例中體現(xiàn)。

3)外設功能測試。對于該類測試，每一個程序用例，共用一個固定的測試用例，測試激勵在TB中體現(xiàn)，測試斷言在程序用例中體現(xiàn)。

由此，結合到腳本、TC和FC，具體情況如下：

如圖4所示，腳本流程為：控制臺執(zhí)行腳本，加載RBF進行DUT硬件重構，若判斷測試類型是外設測試，則還需要加載Rbf進行測試組件的重構。接著調(diào)用CSCL編譯FC，加載FC到DUT中實現(xiàn)軟件重構，調(diào)用MSCL編譯TC，執(zhí)行TC給出測試激勵，讀取DUT響應結果，控制臺判斷并給出測試結果。

DUT的程序加載和調(diào)試運行動作是有TC控制實現(xiàn)的。TC流程圖如圖5所示，所有測試用例TC使用類似的流程，先初始化DUT參數(shù)，再加載運行在DUT中的程序用例FC。然后開始執(zhí)行仿真調(diào)試命令，如單步、復位、調(diào)試運行、設置斷點等。執(zhí)行之后可以通過讀取DUT的相關狀態(tài)信息，如PC值、RAM區(qū)內(nèi)容、ROM區(qū)內(nèi)容等判斷DUT工作是否工作正常等。

數(shù)字外設的測試分輸入類和輸出類，輸入類為TB給出信號激勵，DUT輸出響應結果，TB進行測量。輸出類為DUT輸出信號到TB進行測量。兩種類型都需要進行MCU數(shù)字外設的初始化和測試組件的初始化，然后根據(jù)具體測試的數(shù)字功能進行選擇激勵模塊和測量模塊。數(shù)字外設測試FC流程圖如圖6所示。

因此，本發(fā)明所實現(xiàn)的自動化測試系統(tǒng)和測試方法，能實現(xiàn)所有ICE支持型號的數(shù)字功能測試，減少測試人力的投入，很大程度上減少了手動操作，大大縮短了測試流程。并且自動化輸出測試日志，方便測試人員快速發(fā)現(xiàn)問題，進而修復芯片設計。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。