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(xiàn)對不同型號、不同封裝、不同功能的芯片進(jìn)行快速的測試開發(fā)，設(shè)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(shè)計的通用型的芯片自動測試平臺，該平臺采用分層結(jié)構(gòu)和模塊化思想，實現(xiàn)高效率的測試開發(fā)。

[關(guān)鍵詞]芯片測試;自動測試平臺;STM32

[中圖分類號]TN407 [文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)計公司，會設(shè)計出各種型號、各種功能的芯片，最終產(chǎn)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(shè)計一套測試工具，就會浪費很多資源，所以設(shè)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(xiàn)高效的測試開發(fā)就十分有必要。

1 ?測試平臺設(shè)計理念介紹

為了適配各種不同功能芯片的測試，設(shè)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(xiàn)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(xiàn)測試平臺的通用性，就需要在測試平臺上引出一套統(tǒng)一的接口，再由接口接出一塊可適配不同封裝的轉(zhuǎn)接板即可，也就是說，每當(dāng)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(shè)計出一塊轉(zhuǎn)接板，將芯片的各個管腳引到對應(yīng)的接口上，再加上一些必要的外圍電路，就可以實現(xiàn)硬件上的互通。

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

在所有硬件功能都實現(xiàn)以后，首先將各硬件模塊的底層驅(qū)動實現(xiàn)，完成各模塊最基礎(chǔ)功能的配置。然后再將各模塊可實現(xiàn)的各種測試封裝為測試應(yīng)用接口，在測試方案開發(fā)時，當(dāng)完成芯片的相應(yīng)配置后，只需要調(diào)用對應(yīng)的測試接口，即可實現(xiàn)對應(yīng)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)的上傳，測試底板通過handler接口連接到測試機臺，實現(xiàn)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(zhuǎn)接板，轉(zhuǎn)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(jīng)濟(jì)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(shù)據(jù)處理空間，可接入一個TF卡，用于存儲大量的測試數(shù)據(jù)。

2.1.2 ?測試底板

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

測試底板上有各種轉(zhuǎn)接口，用以實現(xiàn)與主控板、LoadBoard轉(zhuǎn)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(jìn)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(xiàn)。

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(diào)的電源，可以測量電流的電路，根據(jù)不同的測試要求，還需要測試平臺能夠?qū)崿F(xiàn)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(diào)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(diào)的直流信號、交流信號。

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

2.1.3 ?轉(zhuǎn)接板（Loadboard）

轉(zhuǎn)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(jù)不同的芯片型號，分別給轉(zhuǎn)接板設(shè)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(jù)不同芯片的需要，連接到相應(yīng)的芯片管腳或電路，以便于測試平臺實現(xiàn)芯片的各種功能測試。

硬件上來說，更換轉(zhuǎn)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(qū)動，各個測試功能的實現(xiàn)接口，測試方案和測試流程控制。如圖2所示。

2.2.1 ?硬件驅(qū)動

硬件驅(qū)動這一部分包含測試底板所有硬件模塊的底層驅(qū)動代碼，可實現(xiàn)所有硬件層的初始化，提供各種基本配置，實現(xiàn)測試所需的基礎(chǔ)功能，如模擬開關(guān)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(xiàn)

測試功能實現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)一的一個接口，以供測試方案開發(fā)時調(diào)用。這一部分包含對相關(guān)的單一測試功能模塊的調(diào)用，從測試方案角度出發(fā)，對各種所需資源進(jìn)行調(diào)配，實現(xiàn)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(jù)具體的芯片型號、具體的測試項來完成。

首先要根據(jù)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(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)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(jù)具體的測試項，通過對各模塊接口的調(diào)用來實現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)一的流程控制，首先做一些通用資源的初始化，然后根據(jù)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(jù)測試方案開發(fā)的芯片測試流程實現(xiàn)對芯片的完整測試，最后記錄下所有需要的測試數(shù)據(jù)，保存至TF卡或上傳至PC端。如圖3所示。

3 ?結(jié)語

經(jīng)由以上對芯片自動測試平臺設(shè)計的陳述，證明它可以實現(xiàn)對不同功能、不同封裝的芯片進(jìn)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(gòu)和實現(xiàn)方法，在設(shè)計上擺脫了每款芯片都要單獨設(shè)計測試電路的限制，提高了芯片測試開發(fā)的效率。

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