基于STM32的芯片自動測試平臺研究

朱信偉　劉曉露　何賢賺　侯岳良

[摘 ? ?要]為了實現對不同型號、不同封裝、不同功能的芯片進行快速的測試開發(fā)，設計一款通用型的測試平臺就顯得十分必要。本文即介紹了一款基于STM32設計的通用型的芯片自動測試平臺，該平臺采用分層結構和模塊化思想，實現高效率的測試開發(fā)。

[關鍵詞]芯片測試;自動測試平臺;STM32

[中圖分類號]TN407 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）05–00–03

Chip Automatic Test Platform Based on STM32

Zhu Xin-wei， Liu Xiao-lu， He Xian-zhuan， Hou Yue-liang

[Abstract]In order to achieve rapid test development for chips of different types， different packages， and different functions， it is very necessary to design a universal test platform.This article introduces a general-purpose chip automatic test platform based on STM32 design.The platform adopts hierarchical structure and modular ideas to achieve high-efficiency test development.

[Keywords]chip test; automatic test platform;STM32

作為一家芯片設計公司，會設計出各種型號、各種功能的芯片，最終產品會有各種不同的功能以及封裝，而作為芯片出廠前的最后一道測試FT測試尤其重要。針對每一款不同的芯片，都需要有一套專門的測試流程和測試工具，但是如果要為每一款芯片都單獨設計一套測試工具，就會浪費很多資源，所以設計出一款可以通用的能夠測試多種功能及封裝的測試平臺，實現高效的測試開發(fā)就十分有必要。

1 ?測試平臺設計理念介紹

為了適配各種不同功能芯片的測試，設計一款可通用的測試平臺，需要將所有測試用到的資源都實現在測試平臺中。而為了適配各種不同封裝或不同管腳排布的芯片，實現測試平臺的通用性，就需要在測試平臺上引出一套統一的接口，再由接口接出一塊可適配不同封裝的轉接板即可，也就是說，每當有一顆不同類型的芯片需要測試時，只需要基于測試平臺設計出一塊轉接板，將芯片的各個管腳引到對應的接口上，再加上一些必要的外圍電路，就可以實現硬件上的互通。

測試平臺在實現所有功能后，將所有需要與芯片連接的功能引出一組統一的接口，用于與轉接板連接。

在所有硬件功能都實現以后，首先將各硬件模塊的底層驅動實現，完成各模塊最基礎功能的配置。然后再將各模塊可實現的各種測試封裝為測試應用接口，在測試方案開發(fā)時，當完成芯片的相應配置后，只需要調用對應的測試接口，即可實現對應功能的測試。

2 ?測試平臺各層次模塊功能

2.1 ?硬件層

硬件層主要包含主控板、測試底板、Loadboard轉接板、液晶等。

主控板可以通過串口連接到PC機，配合上位機完成測試數據的上傳，測試底板通過handler接口連接到測試機臺，實現芯片的自動化測試。測試底板上可連接一個液晶12864，用于顯示測試過程中的一些測試信息，測試底板通過3組3*32針的接口連接到轉接板，轉接板通過socket或者金手指連接待測芯片。如圖1所示。

2.1.1 ?主控板

主控板作為測試平臺的大腦，控制著整個測試平臺的運行，為了使測試平臺具有更好的通用性，并兼顧經濟性，主控板選擇STM32F429作為核心控制芯片，可外擴flash和SRAM芯片，為測試平臺可提供更強大的程序存儲和數據處理空間，可接入一個TF卡，用于存儲大量的測試數據。

2.1.2 ?測試底板

測試底板是為了實現對待測芯片的功能測試而開發(fā)出的可實現各種功能的模塊組合，并通過主控板的流程控制，實現對待測芯片的有序測試。

測試底板上有各種轉接口，用以實現與主控板、LoadBoard轉接板、液晶、測試機臺等的連接。

針對不同的芯片，如MCU芯片，SOC芯片，計量芯片等，綜合得到它們所有的需要在FT階段進行測試的功能。如：通信測試，功耗測試，LDO測試，ADC測試，GPIO測試，時鐘頻率測試，計量功能測試等等，而這些測試所需要用到的資源就需要在測試平臺上全部實現。

通信測試，需要測試平臺提供UART功能，SPI功能，IIC功能等;

功耗測試，需要測試平臺提供穩(wěn)定的、供電電壓可調的電源，可以測量電流的電路，根據不同的測試要求，還需要測試平臺能夠實現mA級、μA級的電流測試功能。

LDO測試，需要測試平臺提供mV級別的電壓測試功能。

ADC測試，需要測試平臺提供各種高精度的可調電壓。

GPIO測試，需要測試平臺提供多pin腳的高低電平測試功能。

時鐘測試，需要測試平臺提供Hz～MHz級別的頻率測試功能。

計量功能測試，需要測試平臺提供可調的直流信號、交流信號。

另外，測試平臺還需要實現計時功能，ID號可連續(xù)累加存儲功能，測試數據保存功能，測溫功能，自動識別芯片型號等等。

2.1.3 ?轉接板（Loadboard）

轉接板主要功能是作為芯片和測試平臺之間連通的載板，使得芯片能夠被測試平臺識別并測試芯片的各種功能。

根據不同的芯片型號，分別給轉接板設置一個固定的編號，用于測試平臺識別待測芯片型號。基于測試平臺引出的接口上的所有資源，根據不同芯片的需要，連接到相應的芯片管腳或電路，以便于測試平臺實現芯片的各種功能測試。

硬件上來說，更換轉接板是每次測試新型號芯片的主要工作。

2.2 ?軟件層

軟件層主要包含各硬件模塊的驅動，各個測試功能的實現接口，測試方案和測試流程控制。如圖2所示。

2.2.1 ?硬件驅動

硬件驅動這一部分包含測試底板所有硬件模塊的底層驅動代碼，可實現所有硬件層的初始化，提供各種基本配置，實現測試所需的基礎功能，如模擬開關的通道選擇、繼電器的通斷，通信命令的下發(fā)等等。

2.2.2 ?測試功能實現

測試功能實現是將完整的一項功能測試分解為若干個部分，每一部分實現特定的功能，如測量電壓時可分為測試通道選擇和獲取電壓值兩個部分，測量頻率時可分為分頻通道選擇、捕獲功能初始化、獲取頻率值三個部分等。

2.2.3 ?測試模塊接口

測試模塊接口就是將同一類功能的完整測試代碼封裝為統一的一個接口，以供測試方案開發(fā)時調用。這一部分包含對相關的單一測試功能模塊的調用，從測試方案角度出發(fā)，對各種所需資源進行調配，實現對某功能的完整測試接口，提升測試方案開發(fā)時的效率。

2.2.4 ?測試方案開發(fā)

測試方案開發(fā)需要根據具體的芯片型號、具體的測試項來完成。

首先要根據芯片型號合理分配好測試項、所需資源、以及確定需要存儲的測試數據和數據類型，以完成對測試平臺的初始化和資源分配工作。然后根據具體的測試項，通過對各模塊接口的調用來實現對具體功能的測試，最后綜合芯片的各種測試項，合理分配好各種功能的測試流程，實現最優(yōu)測試。

測試方案開發(fā)也是每次開發(fā)新型號芯片測試的主要工作。

2.2.5 ?測試流程控制

測試平臺有一個統一的流程控制，首先做一些通用資源的初始化，然后根據測試方案開發(fā)的資源分配做一些專用資源的初始化，再根據測試方案開發(fā)的芯片測試流程實現對芯片的完整測試，最后記錄下所有需要的測試數據，保存至TF卡或上傳至PC端。如圖3所示。

3 ?結語

經由以上對芯片自動測試平臺設計的陳述，證明它可以實現對不同功能、不同封裝的芯片進行自動化測試的目的。

本文提出一套芯片自動測試平臺，介紹了具體的架構和實現方法，在設計上擺脫了每款芯片都要單獨設計測試電路的限制，提高了芯片測試開發(fā)的效率。

參考文獻

[1] 浮明軍，劉昊昱，董磊超，等.智能變電站繼電保護裝置自動測試系統研究和應用[J].電力系統保護與控制，2015，43（1）：40-44.

[2] 張曉莉，劉慧海，李俊慶，等.智能變電站繼電保護自動測試平臺[J].電力系統自動化，2015，39（18）：120-125.

[3] 胡再超，姚亮，張堯，等.智能繼電保護裝置的自動測試方法[J].江蘇電機工程，2013，32（1）：53-55.

[4] 諶爭鳴，陳輝，陳衛(wèi)，等.全數字化繼電保護測試系統設計[J].電力自動化設備，2009，29（5）：109-112.

[5] 賴擎，華建衛(wèi)，呂云，等.通用繼電保護自動測試系統軟件的研究[J].電力系統保護與控制，2010，38（3）：90-94.

[6] 方學南.基于FPGA的芯片自動測試平臺的研究與實現[D].廣州：華南理工大學.

[7] 崔海龍，田愛國，馬艷杰，等.射頻芯片自動測試平臺設計[J].數字技術與應用，2018，36（2）：179-180.

[8] 蔣師.基于LabVIEW的芯片自動測試系統設計[D].武漢：湖北大學，2013.

[9] 王任重，金湘亮.專用數字芯片測試平臺SOPC系統的設計[J].信息系統工程，2018（2）：122-124，127.

[10] 李建偉，李英丹，張培艷，等.基于虛擬儀器的UWB超寬帶射頻芯片自動測試系統的研究[J].現代科學儀器，2010（6）：37-39.