Implementacja i testowanie systemów wbudowanych przed uruchomieniem

Czy chcemy to przyznać, czy nie, większość projektów wdrożonych w terenie to systemy wbudowane. Mogą one nie działać na pełnym systemie operacyjnym Linux i mogą nie posiadać ogromnych procesorów czy FPGA, ale nadal wykonują pewien kod, aby zapewnić swoją podstawową funkcjonalność użytkownikowi końcowemu. Patrząc na wyższy koniec spektrum elektroniki, tak jak wojskowość i lotnictwo kosmiczne, wzrost liczby wdrożeń systemów wbudowanych z biegiem czasu jest zdumiewający. Oprócz bardzo agresywnych form czynników w projektowaniu, te systemy muszą być niezwykle niezawodne i dokładnie przetestowane.

Problem testowania w systemach wbudowanych oczywiście kręci się wokół podstawowej funkcjonalności, ale istnieją również poważne obawy dotyczące niezawodności dzisiejszych systemów wbudowanych. W tym artykule omówię niektóre podejścia do testowania systemów wbudowanych, szczególnie w odniesieniu do mocy, testowania funkcjonalnego i niezawodności termicznej.

Testowanie Funkcjonalne Systemów Wbudowanych

Podstawowe testowanie funkcjonalne twojego systemu wbudowanego musi odbywać się zarówno w kodzie, jak i fizycznie, poprzez analizę PCB. Jeśli zaprojektowałeś początkowy prototyp, używając podejścia projektowania pod kątem testowalności (DFT), będzie znacznie łatwiej szybko kwalifikować systemy i identyfikować problemy, jeśli takie wystąpią.

W innym artykule przedstawiliśmy niektóre podejścia, które mogą być zaimplementowane w kodzie, aby pomóc w walidacji systemów wbudowanych z funkcjonalnego punktu widzenia. Obejmuje to wskaźniki kodu i flagi błędów, ale to nie jedyny sposób na podejście do fizycznego projektowania pod kątem testowania funkcjonalnego. W większości przypadków musisz umieścić projekt na stanowisku i monitorować zarówno kod, jak i sygnał/moc na stanowisku.

Każde z tych podejść może pomóc przyspieszyć niektóre z podstawowych testów funkcjonalnych, jednocześnie monitorując moc i sygnał. Takie stanowiska testowe mogą stać się dość skomplikowane, ponieważ będziesz miał wiele urządzeń pracujących jednocześnie z twoim systemem testowym.

Niezawodność termiczna

Inny aspekt systemów wbudowanych, który jest dość trudny, zwłaszcza w systemach o wysokiej niezawodności, to niezawodność termiczna. Systemy wbudowane mogą zużywać dużo energii i w związku z tym generować dużo ciepła, dlatego muszą być kwalifikowane pod względem termicznym. Nadrzędnym celem jest zapewnienie, że mogą one pracować zgodnie ze specyfikacją i że nie zostaną wyłączone z powodu przeciążenia termicznego. W przypadku testów termicznych rozważ, które z tych specyfikacji mają zastosowanie:

• Czy w twojej obudowie jest wewnętrzny limit temperatury?
• Czy istnieje limit temperatury dotyku obudowy?
• Czy istnieją konkretne limity temperatury komponentów, takie jak niektóre czujniki?
• Czy istnieje próba utrzymania specyfikacji termicznej przy użyciu tylko chłodzenia pasywnego?

Wszystkie te punkty będą dyktować, gdzie i jak mierzysz temperaturę w systemie podczas jego działania.

Pomiary temperatury w systemie wbudowanym podczas działania są dość proste. Dla pojedynczego projektanta bez dużego budżetu, można dowiedzieć się wiele o swoim systemie wbudowanym, używając tylko termopary typu K, która jest dostarczana w zestawie z multimetrem. Pozwoli to na pomiar temperatury w konkretnych punktach projektu. Jeśli masz kilka mierników, użyj dołączonej termopary i zamocuj je w konkretnych punktach, gdzie pomiary temperatury są najważniejsze. Mogą to być główny procesor, główne regulatory mocy, obudowa lub powietrze wewnątrz obudowy.

Termopara typu K

Ustaw je i pozwól systemowi pracować, aż osiągnie temperaturę równowagi. W zależności od rozmiaru i mechanizmu chłodzenia w systemie, czas potrzebny na osiągnięcie temperatury równowagi może być dość długi. Będziesz musiał ustawić swoje mierniki i zostawić je na jakiś czas, monitorując przy tym inne instrumenty.

Gdy rozkład temperatury osiągnie równowagę, rozważ użycie kamery termowizyjnej, aby uzyskać rozkład temperatury podczas działania. Myślę, że jest to ważne, zwłaszcza jeśli obudowa ma wymagania dotyczące temperatury dotykowej. Jeśli twój system wbudowany posiada wbudowane zasilanie, te obudowy mogą się bardzo nagrzewać, i użytkownik nie będzie mógł dotykać lub obsługiwać systemu, jeśli nie zostanie bezpośrednio na obudowie zaimplementowane chłodzenie aktywne lub pasywne.

Jeśli masz problem z nadmiernym ciepłem w projekcie, wyjmij PCB z obudowy i zmierz bezpośrednio rozkład temperatury za pomocą kamery termowizyjnej. Jeśli zrobisz kilka zdjęć kamerą, będziesz mógł bezpośrednio zobaczyć, gdzie znajdują się najgorętsze komponenty i jakie temperatury mogą osiągnąć. Jest to bardzo ważne, ponieważ poinformuje to strategię chłodzenia na przyszłość.

Jeśli twoja obudowa tworzy efekt piekarnika z powodu gorących komponentów, może być konieczne przeprojektowanie obudowy lub strategii chłodzenia. Przeczytaj powiązany artykuł poniżej, aby dowiedzieć się o niektórych strategiach projektowania obudów, które mogą pomóc utrzymać system wbudowany w chłodzie.

• Dowiedz się, dlaczego twoja obudowa może stać się piekarnikiem

Zespoły, które muszą współpracować nad skomplikowanymi produktami, mogą uzyskać dostęp do kompletnego zestawu funkcji współpracy podczas korzystania z Altium Designer^®. Wszyscy zainteresowani zaangażowani w projektowanie produktu mogą uzyskać dostęp do kompletnego zestawu narzędzi do projektowania PCB, które mogą wspierać zadania związane z rozwojem wbudowanym, jak również funkcje projektowania kabli i wiązek. Kiedy zakończysz projektowanie i chcesz wysłać pliki do swojego producenta, platforma Altium 365^™ ułatwia współpracę i udostępnianie projektów.

Dotknęliśmy tylko powierzchni możliwości, jakie oferuje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.