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內建電路測試系統上位機軟體設計與研究

作者:朱竟年

為了應對由于內建電路晶片尺寸的縮小和內建度的顯著增加對進階測試技術的新需求,本研究在IntelliJ IDEA平台上使用Java進行了內建電路測試上位機軟體的設計與開發。

研究中建立了一種可以調整測試項目的上位機軟體,提供了使用者對測試流程的自主要制和自動化測試的可能性,按需對測試資料進行分析和存儲,以及完成晶片測試參數的設定。

在闡述了內建電路的基本測試原理後,研究對人機互動界面、性能和功能方面進行了深入的需求分析。

使用SSM架構和插件化的設計方法,研究實作了軟體結構的設計,進一步分析了通用參數和特定參數之間的差異,并對測試步驟和參數進行了抽象描述,以解決代碼混亂等問題。

內建電路測試系統上位機軟體設計與研究

通過黑盒測試和白盒測試的方式,研究對測試軟體的性能進行了評估,測試結果證明了該軟體滿足性能名額。

此外,研究還對APM32f103c8t6晶片進行了實際測試,連續測試了已經完成的功能,結果顯示,該軟體結構穩定,所有功能均已實作。這為內建電路測試提供了一種新的、可定制的測試工程模型和上位機軟體,進而改進了測試流程和效率。

高效的插件化內建電路測試軟體設計

本研究着眼于解決測試流程中的關鍵難題,采用了基于測試工程形式的測試流程及測試參數配置。這個過程是通過組合不同的測試步驟來完成的,進而建構起測試項目、測試流程和測試步驟之間的關系。

特别地,本論文使用了插件化設計方式,建構在SSM架構之上,這一插件化的設計方式将複雜的軟體結構按功能進行劃分,使得每個功能子產品保持獨立,同時SSM架構負責管理和溝通各子產品。

這樣的設計方式,對建立功能子產品具有極高的便捷性,為上位機軟體提供了良好的可擴充性,同時減少了軟體的複雜性。

依托SSM架構和插件化設計,我們建構了上位機軟體的整體架構,該架構主要由兩部分構成:上位機測試軟體子產品開發和可設定的測試工程子產品。

前者主要包括資料層、邏輯層和界面層,分别負責儲存測試程式資訊,實作測試工程管理和等式解析功能,以及完成所有界面管理和人機互動功能。後者則主要負責測試工程運作流程的控制和管理。

我們的插件結構與界面層架構和資料層架構相比對,測試步驟通過插件的形式與資料層連接配接,其過程在上位機軟體的界面層和資料層中完成。

在人機互動界面中,測試工程子產品作為主架構,負責實施測試參數功能,組合測試步驟形成完整的測試工程,并通過排序和添加測試步驟來完成測試流程的設計。值得注意的是,上位機界面并不涉及複雜的測試邏輯,僅通過插件增加簡單邏輯關系,并與邏輯層連接配接。

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我們在測試實體類中建立了測試類和測試步驟,它們也呈現出架構與插件的關系。本測試系統軟體的一個主要優勢在于,當需要對測試工程功能進行擴充時,隻需在資料層中添加新的實體類,無需改變整體軟體架構,這對測試軟體的擴充具有重要意義。

可設定的測試工程子產品在上位機軟體的邏輯層和資料層中展現,邏輯層實作了測試工程模型,這是測試流程運作的邏輯子產品。而資料層則由多個具體測試類組成,每個測試類都是測試工程的最小單元,負責定義測試過程中的執行方法和所需參數。

標明軟體開發環境和資料庫工具

在開發上位機軟體時,本論文選擇了Java作為開發語言,這是一個面向對象的程式設計語言,由Sun Microsystems于1995年推出。

Java技術以其優秀的通用性、高效性、平台移植性和安全性,廣泛應用于各種裝置和網絡環境,如個人電腦、資料中心、遊戲控制台、超級計算機、行動電話以及網際網路。它在全球雲計算和移動網際網路産業環境中具有顯著的優勢和廣闊的前景。

鑒于測試軟體的需求分析,本論文選擇Intellij IDEA作為開發平台。Intellij IDEA是一款內建Java程式設計環境,其具有強大的工具集,如智能編碼輔助、自動控制、Ant、JUnit和CVS內建,以及非平行編碼檢查和創新的GUI設計器等,得到了開發者和行業專家的廣泛認可。

其設計初衷是解放開發者,從繁瑣的正常工作中脫身,以提高開發效率。此外,它還有很高的成本效益,與其他工具完美內建,可以生成優質的代碼,簡化日常編碼流程。JFrame,Intellij IDEA的一個元件,使用Java實作視窗建立。

本測試軟體在多處需要使用到資料庫,是以,資料庫的設計對上位機軟體至關重要。

本系統的賬号管理、測試結果儲存和查詢等功能都是通過資料庫技術實作的,而資料庫設計的優良與否直接影響了系統功能的好壞。目前在計算機系統中普遍使用的資料庫有SQL Server、Oracle和MySQL等。

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SQL Server具有強大而靈活的Web應用程式管理功能,但隻能在Windows平台上運作,并且對作業系統的穩定性要求較高。

Oracle資料庫管理系統可以在各種作業系統下工作,具有良好的相容性、可移植性和連接配接性。MySQL具有跨平台特性,使用更加友善快捷,是以越來越受到各公司的青睐。

考慮到這些資料庫的特性和內建電路測試系統對資料庫功能的要求,本論文選擇MySQL作為上位機軟體的資料庫開發工具。

此外,本文還引入了Navicat工具,這是一套可以建立多個連接配接的資料庫管理工具,能夠友善地管理MySQL資料庫。Navicat提供了建立、管理和維護資料庫的功能,足以滿足專業開發人員的所有需求,而且操作簡單友善。

晶片功能測試和人機互動界面驗證

本文通過執行個體測試APM32f103c8t6晶片,實作了測試軟體的功能檢驗。APM32F103C8T6晶片,擁有100個引腳。依據晶片測試需求,設定了各種測試條件。

先定義引腳,然後為引腳輸入電平和測試參數,同時進行采樣。接下來,向引腳施加AVCC=3.3V和VCC=3.3V的激勵。其中,AVCC用于供電I/O引腳和内部調壓器,而VCC則為ADC、複位子產品以及模拟部分提供供電。

其他引腳輸入包括VDD、VREF、SW、RC、IACC、ICC等。通過比對測試結果是否在預設的測試名額範圍内,可以判斷晶片是否通過測試。

內建電路測試系統上位機軟體設計與研究

功能測試的過程包括了幾個關鍵步驟:上位機軟體向測試闆提供測試參數;下位機讀取這些參數,控制信号發生器給被測晶片引腳施加激勵;示波器采集被測晶片輸出引腳的響應輸出,并通過下位機軟體發送給上位機軟體;最後,上位機軟體的邏輯層将測試資料與預期資料進行比對,以判斷晶片是否合格。

人機互動界面的驗證則采用黑盒測試方法。這種方法并不關注代碼的内部邏輯,而是從使用者界面出發,驗證使用者操作後的實際結果是否符合預期。

針對APM32f103c8t6晶片,我們設計了測試用例,逐項測試人機互動界面各部分功能,進而驗證界面是否符合設計要求。在此過程中,使用決策表法設計測試用例。

決策表包括輸入的所有條件、所有可能的輸入條件取值、對輸入條件的操作,以及應對各種輸入條件取值的操作。

一條決策由一組條件及其對應的操作組成,每一列都是一條決策。每條決策都可以設計一條測試用例,而采用決策表設計測試用例可以避免漏洞,是以所有的人機互動界面功能驗證都采用這種方法進行。

總結

本論文主要關注了在內建電路技術迅速發展,測試裝置和品質檢測标準日漸完善的背景下,上位機軟體在內建電路測試系統中的設計與研究。

我們設計了一個高通用性、操作便利的測試工程上位機軟體,該軟體能夠通過改變測試流程的方式來實作對晶片的測試。

內建電路測試系統上位機軟體設計與研究

論文提出了測試軟體的總體架構,利用SSM架構和插件方式完成了軟體結構設計。這種方法與傳統設計方法相比具有明顯優勢,能實作高内聚低耦合的特性,并提供了二次開發接口,友善增加測試功能,擴大測試範圍。

在人機互動界面的設計中,我們使用了IDEA的Swing UI Designer API來完成主界面的整體設計,并實作了各按鈕的邏輯功能。

通過APM32f103c8t6晶片規格書進行測試參數和測試流程設定,我們成功完成了功能測試。測試結果表明,本軟體邏輯功能完整,符合設計要求。然而,在第63次測試中發現誤差,經分析,這一誤差源于測試闆和引腳連接配接。

盡管本論文的設計過程經過了多次優化,但仍然存在一些未考慮到的問題,需要進一步改進。不過,通過對內建電路測試上位機軟體的全面設計和改進,我們确信在未來能夠提供一個更加優秀的測試平台。

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