Mise en œuvre et test des systèmes embarqués avant mise en service

Que nous le voulions ou non, la plupart des conceptions déployées sur le terrain sont des systèmes embarqués. Ils ne fonctionnent peut-être pas sous un système d'exploitation Linux complet, et ils n'ont peut-être pas de processeurs énormes ou de FPGA, mais ils exécutent tout de même du code afin de fournir leur fonctionnalité principale à l'utilisateur final. Lorsqu'on examine le segment haut de gamme du paysage électronique, tel que le militaire et l'aérospatial, l'augmentation des déploiements de systèmes embarqués au fil du temps est stupéfiante. En plus de facteurs de forme très agressifs dans la conception, ces systèmes doivent être hautement fiables et minutieusement testés.

La question des tests dans les systèmes embarqués tourne évidemment autour de la fonctionnalité principale, mais il y a aussi de grandes préoccupations en matière de fiabilité pour les systèmes embarqués d'aujourd'hui. Dans cet article, je vais passer en revue certaines des approches des tests de systèmes embarqués, spécifiquement en ce qui concerne l'alimentation, les tests fonctionnels et la fiabilité thermique.

Tests Fonctionnels des Systèmes Embarqués

Le test fonctionnel principal de votre système embarqué doit se faire dans le code et physiquement en examinant le PCB. Si vous avez conçu le prototype initial en utilisant une approche de conception pour la testabilité (DFT), il sera beaucoup plus facile de qualifier rapidement les systèmes et d'identifier les problèmes s'ils sont présents.

Dans un autre article, nous avons décrit certaines approches qui peuvent être mises en œuvre dans le code pour aider à valider les systèmes embarqués d'un point de vue fonctionnel. Cela implique des indicateurs de code et des drapeaux d'erreur, mais ce n'est pas la seule manière d'aborder la conception physique pour les tests fonctionnels. Dans la plupart des cas, vous devez placer la conception sur un banc d'essai et surveiller à la fois le code et les signaux/l'alimentation sur le banc.

Chacune de ces approches peut vous aider à accélérer certains des tests fonctionnels de base tout en surveillant également la puissance et le signal. Ce type de bancs d'essai peut devenir assez complexe car vous aurez plusieurs instruments fonctionnant simultanément avec votre système de test.

Fiabilité Thermique

L'autre aspect des systèmes embarqués qui est assez difficile, surtout dans les systèmes de haute fiabilité, est la fiabilité thermique. Les systèmes embarqués peuvent consommer beaucoup d'énergie et donc générer beaucoup de chaleur, et donc ils doivent être qualifiés thermiquement. L'objectif principal est de s'assurer qu'ils peuvent fonctionner dans les spécifications et qu'ils ne s'arrêtent pas en raison d'un stress thermique excessif. Pour les tests thermiques, considérez lesquelles de ces spécifications s'appliquent :

• Y a-t-il une limite de température interne dans votre boîtier ?
• Y a-t-il une limite de température au toucher du boîtier ?
• Y a-t-il des limites de température spécifiques pour certains composants, comme certains capteurs ?
• Tente-t-on de maintenir une spécification thermique en utilisant uniquement un refroidissement passif ?

Tous ces points dicteront où et comment vous mesurez la température dans le système pendant son fonctionnement.

Les mesures de température dans un système embarqué pendant son fonctionnement sont plutôt simples. Pour le concepteur individuel sans un gros budget, vous pouvez apprendre beaucoup sur votre système embarqué juste en utilisant le thermocouple de type K qui est livré avec un multimètre. Cela donnera des mesures de température ponctuelles dans la conception. Si vous avez plusieurs multimètres, utilisez le thermocouple préemballé et attachez-les à des points spécifiques où les mesures de température sont les plus importantes. Ces points peuvent être votre processeur principal, les régulateurs de puissance principaux, l'enceinte elle-même, ou l'air à l'intérieur de l'enceinte.

Thermocouple de type K

Installez-les et laissez le système fonctionner jusqu'à ce qu'il atteigne sa température d'équilibre. Selon la taille et le mécanisme de refroidissement du système, le temps nécessaire pour que le système atteigne sa température d'équilibre pourrait être assez long. Vous devrez installer vos multimètres et les laisser fonctionner pendant un certain temps tout en surveillant vos autres instruments.

Une fois la distribution de la température équilibrée, envisagez d'utiliser une caméra thermique pour obtenir la distribution de la température en fonctionnement. Je pense qu'il est important de faire cela sur le boîtier, surtout si le boîtier a une exigence de température au toucher. Si votre système embarqué dispose d'une alimentation intégrée, ces boîtiers peuvent devenir très chauds, et l'utilisateur ne pourra pas toucher ou manipuler le système si un refroidissement actif ou passif n'est pas directement mis en œuvre sur le boîtier.

Si vous rencontrez un problème de chaleur excessive dans la conception, retirez le PCB du boîtier et mesurez directement la distribution de la température avec une caméra thermique. Si vous prenez quelques images avec une caméra, vous pourrez voir directement où se trouvent les composants les plus chauds et quelles températures ils atteindront. Cela est très important car cela informera la stratégie de refroidissement à adopter.

Si votre boîtier crée un effet de four en raison de composants chauds, alors une refonte du boîtier ou de la stratégie de refroidissement peut être nécessaire. Lisez l'article lié ci-dessous pour en savoir plus sur certaines stratégies de conception de boîtiers qui peuvent aider à maintenir un système embarqué au frais.

• Découvrez pourquoi votre boîtier peut devenir un four

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