Implementação e Teste de Sistema Embarcado Antes da Comissão

Quer admitamos ou não, a maioria dos designs que são implantados em campo são sistemas embarcados. Eles podem não executar um sistema operacional Linux completo, e podem não ter processadores enormes ou FPGAs, mas ainda assim executam algum código para fornecer sua funcionalidade principal ao usuário final. Quando olhamos para a extremidade de maior valor da paisagem eletrônica, como militar e aeroespacial, o aumento nas implantações de sistemas embarcados ao longo do tempo é impressionante. Além de fatores de forma muito agressivos no design, esses sistemas precisam ser altamente confiáveis e exaustivamente testados.

A questão dos testes em sistemas embarcados obviamente gira em torno da funcionalidade central, mas também há grandes preocupações com a confiabilidade dos sistemas embarcados de hoje. Neste artigo, vou discutir algumas das abordagens para testes de sistemas embarcados, especificamente com relação à energia, testes funcionais e confiabilidade térmica.

Testes Funcionais de Sistemas Embarcados

O teste funcional central para o seu sistema embarcado precisa acontecer no código e fisicamente, olhando para a PCB. Se você projetou o protótipo inicial usando uma abordagem de design para testabilidade (DFT), será muito mais fácil qualificar sistemas rapidamente e identificar problemas se eles estiverem presentes.

Em outro artigo, delineamos algumas abordagens que podem ser implementadas em código para ajudar a validar sistemas embarcados sob uma perspectiva funcional. Isso envolve indicadores de código e bandeiras de erro, mas essa não é a única maneira de abordar o design físico para testes funcionais. Na maioria dos casos, você precisa colocar o design em uma bancada e monitorar tanto o código quanto o sinal/energia na bancada.

Qualquer uma dessas abordagens pode ajudá-lo a acelerar alguns dos testes funcionais principais, enquanto também monitora a energia e o sinal. Esse tipo de bancada de teste pode se tornar bastante complexo, pois você terá vários instrumentos funcionando ao mesmo tempo com seu sistema de teste.

Confiabilidade Térmica

O outro aspecto dos sistemas embarcados que é bastante difícil, especialmente em sistemas de alta confiabilidade, é a confiabilidade térmica. Sistemas embarcados podem usar muita energia e, assim, gerar muito calor, e por isso precisam ser qualificados termicamente. O objetivo principal é garantir que eles possam operar dentro das especificações e que não desliguem devido a sobrecarga térmica. Para testes térmicos, considere quais dessas especificações se aplicam:

• Há um limite de temperatura interna em seu invólucro?
• Há um limite de temperatura ao toque no invólucro do caso?
• Existem limites de temperatura específicos para componentes, como certos sensores?
• Há uma tentativa de manter uma especificação térmica usando apenas resfriamento passivo?

Todos esses pontos ditarão onde e como você mede a temperatura no sistema enquanto ele opera.

Medições de temperatura em um sistema embarcado durante a operação são relativamente simples. Para o projetista individual sem um grande orçamento, você pode aprender muito sobre seu sistema embarcado apenas usando o termopar tipo K que vem embalado com um multímetro. Isso fornecerá medições de temperatura pontuais no design. Se você tiver vários medidores, use o termopar pré-embalado e anexe-os a pontos específicos onde as medições de temperatura são mais importantes. Esses pontos podem ser seu processador principal, reguladores de potência principais, a própria caixa ou o ar dentro da caixa.

Termopar tipo K

Configure-os e deixe o sistema funcionar até que atinja sua temperatura de equilíbrio. Dependendo do tamanho e do mecanismo de resfriamento no sistema, o tempo necessário para o sistema alcançar sua temperatura de equilíbrio pode ser bastante longo. Você terá que configurar seus medidores e deixá-los funcionando por algum tempo enquanto monitora seus outros instrumentos.

Uma vez que a distribuição de temperatura atinja o equilíbrio, considere usar uma câmera térmica para obter a distribuição de temperatura durante a operação. Acho importante fazer isso no invólucro, especialmente se o invólucro tiver um requisito de temperatura ao toque. Se o seu sistema embutido tem fonte de alimentação integrada, esses invólucros podem ficar muito quentes, e o usuário não poderá tocar ou manusear o sistema se o resfriamento ativo ou passivo não for implementado diretamente no invólucro.

Se você estiver tendo um problema com excesso de calor no design, retire a PCB do invólucro e meça a distribuição de temperatura diretamente com uma câmera térmica. Se você tirar algumas imagens com uma câmera, poderá ver diretamente onde estão os componentes mais quentes e quais temperaturas eles alcançarão. Isso é muito importante, pois informará a estratégia de resfriamento a seguir.

Se o seu invólucro estiver criando um efeito de forno devido a componentes quentes, então pode ser necessário redesenhar o invólucro ou a estratégia de resfriamento. Leia o artigo vinculado abaixo para aprender sobre algumas estratégias de design de invólucro que podem ajudar a manter um sistema embutido fresco.

• Veja por que sua caixa pode se tornar um forno

Equipes que precisam colaborar em produtos complexos podem acessar um conjunto completo de recursos de design colaborativo ao usar Altium Designer^®. Todos os interessados envolvidos no design do produto podem acessar um conjunto completo de ferramentas para o design de PCB que podem suportar tarefas de desenvolvimento embutido, bem como recursos de design de cabos e chicotes. Quando você terminar seu design e quiser liberar os arquivos para o seu fabricante, a plataforma Altium 365^™ facilita a colaboração e o compartilhamento de seus projetos.

Apenas começamos a explorar o que é possível com o Altium Designer no Altium 365. Comece seu teste gratuito do Altium Designer + Altium 365 hoje.