多路GPIO接口自动化测试设备的制作方法

多路gpio接口自动化测试设备
技术领域
1.本发明属于自动化测试技术领域，涉及一种多路gpio接口自动化测试设备。


背景技术：

2.自动化测试设备(简称ate)是一种通过计算编程自动执行固定测试动作的设备，主要用于测量和评估被测产品(dut)功能的完整性。自动化测试设备在60年代早期应用于半导体行业，逐渐成为芯片设计验证、封装测试环节重要的生产测试设备；自动化测试设备至今已经发展近60年，在航天航空、医疗电子和消费类电子产品等领域有着广泛应用，成为生产组装环节产品检验必不可少的设备。
3.gpio(general-purpose input/output)接口是通用型输入输出接口的简称，通用输出接口简称gpo接口，通用输入接口简称gpi接口。作为集成电路模块或整机中监控与控制类接口，gpio接口具有低功率损耗、小封装和低成本的特点。随着科技的发展进步，在航空航天、电子消费类产品和复杂控制系统等领域需要含大量gpio接口的产品。对具有多路gpio接口的产品实现自动化测试，成了产品量产阶段测试技术发展的难点。然而，在实现本发明的过程中，发明人发现传统多路gpio接口自动化测试手段，仍存在着测试效率不足的技术问题。


技术实现要素：

4.针对上述传统方法中存在的问题，本发明提出了一种多路gpio接口自动化测试设备，能够实现对48路gpio接口的自动化测试，大大提高测试效率。
5.为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：
6.提供一种多路gpio接口自动化测试设备，包括测试工装、主控机箱和人机交互终端，主控机箱分别连接测试工装和人机交互终端，测试工装用于连接被测整机的48路gpio接口；48路gpio接口包括24路gpo接口和24路gpi接口；
7.主控机箱用于根据预设测试脚本执行对被测整机的48路gpio接口的自动测试并存储测试结果，人机交互终端用于显示主控机箱执行自动测试时的实时测试数据及测试结果，测试工装用于完成主控机箱与被测整机的48路gpio接口之间的信号转接。
8.在其中一个实施例中，主控机箱包括计算主板、交换机、开关电源、usb数据采集卡和6个io模块控制器，计算主板分别连接交换机、usb数据采集卡、开关电源、人机交互终端和测试工装，交换机分别连接各io模块控制器，usb数据采集卡分别连接开关电源和各io模块控制器，各io模块控制器连接测试工装。
9.在其中一个实施例中，各io模块控制器分别通过4个db25连接器连接测试工装，每个db25连接器引出12路gpo/gpi信号。
10.在其中一个实施例中，io模块控制器包括arm处理器、rj45接口、电源接口、16路数字开关量输入接口和16路数字开关量输出接口，arm处理器分别连接rj45接口、电源接口、各数字开关量输入接口和各数字开关量输出接口，rj45接口连接交换机，电源接口连接开
关电源，各数字开关量输入接口分别连接usb数据采集卡，各数字开关量输出接口分别连接db25连接器。
11.在其中一个实施例中，usb数据采集卡包括接线端子、adc采集模块、dac输出模块、fpga控制模块和usb接口，adc采集模块分别连接接线端子和fpga控制模块，dac输出模块分别连接接线端子和fpga控制模块，接线端子分别连接各io模块控制器，usb接口连接计算主板。
12.在其中一个实施例中，交换机为8口千兆交换机。
13.在其中一个实施例中，计算主板引出的接口包括usb2.0接口、usb3.0接口、vga接口和多路rj45千兆以太网接口。
14.在其中一个实施例中，人机交互终端包括显示器和输入设备，显示器通过vga接口连接主控机箱，输入设备通过usb接口连接主控机箱。
15.在其中一个实施例中，输入设备包括键盘和鼠标。
16.在其中一个实施例中，测试工装包括转接板和结构件，转接板用于转接主控机箱与被测整机的48路gpio接口之间的信号，结构件用于集成封装转接板。
17.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
18.上述多路gpio接口自动化测试设备，通过测试工装、主控机箱和人机交互终端搭建整机自动化测试设备，被测整机的48路gpio接口经测试工装接入主控机箱内部支持的48路测试端口，由主控机箱通过预设测试脚本执行对被测整机的48路gpio接口进行自动测试，测试数据可实时存储在主控机箱中，同时通过人机交互终端进行实时显示，在自动测试完成后得到的测试结果可在人机交互终端上显示，从而解决24路gpo接口和24路gpi接口功能的测试问题，且可支持操作员在人机交互终端上一键自动化测试，大大提升了测试便利性与测试效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为一个实施例中多路gpio接口自动化测试设备的组成结构示意图；
21.图2为一个实施例中主控机箱的结构示意图；
22.图3为一个实施例中主控机箱接口示意图；
23.图4为一个实施例中io模块控制器的结构示意图；
24.图5为一个实施例中usb数据采集卡的功能模块结构示意图；
25.图6为一个实施例中usb数据采集卡与io模块控制器接线示意图；
26.图7为一个实施例中整机自动化测试流程示意图；
27.图8为另一个实施例中多路gpio接口自动化测试设备的组成结构示意图。
具体实施方式
28.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
30.需要说明的是，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置展示该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
31.本领域技术人员可以理解，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。本技术各部件之间的连接可以是直接电连接，也可以是通过中间件的间接电连接，还可以采用其他传输线实现的连接。
32.下面将结合本发明实施例图中的附图，对本发明实施方式进行详细说明。
33.请参阅图1，在一个实施例中，本技术实施例提供了一种多路gpio接口自动化测试设备100，包括测试工装12、主控机箱14和人机交互终端16。主控机箱14分别连接测试工装12和人机交互终端16，测试工装12用于连接被测整机的48路gpio接口；48路gpio接口包括24路gpo接口和24路gpi接口。主控机箱14用于根据预设测试脚本执行对被测整机的48路gpio接口的自动测试并存储测试结果。人机交互终端16用于显示主控机箱14执行自动测试时的实时测试数据及测试结果，测试工装12用于完成主控机箱14与被测整机的48路gpio接口之间的信号转接。
34.可以理解，测试工装12是作为被测整机的48路gpio接口分别接入主控机箱14中所支持的48路测试端口的信号转接件，可以采用至少包括48路转接端子的转接板搭建。主控机箱14主要是由处理器，以及用于支持gpo接口和gpi接口测试的接口测试模块组成，其至少提供48个测试端口，用于分别连接被测整机的48路gpio接口。主控机箱14的处理器上可搭载基于gpio接口自动化测试工序流程对应制作的上位机软件，并在人机交互终端16上显示相应测试界面。在该上位机软件的主要功能中，可以包括系统配置、测试脚本编写、测试用例执行、测试结果输出等常规自动化测试软件的常用工具，从而支持操作员在人机交互终端16上一键自动化测试。
35.预设测试脚本可以根据实际gpio接口现有的测试流程需要来预先编写并载入主控机箱14的系统中，以便在测试过程中供系统直接调用。人机交互终端16是指提供操作员输入测试指令、查看和调取测试数据的终端设备，例如但不限于各类智能终端设备和触控终端等。
36.上述多路gpio接口自动化测试设备100，通过测试工装12、主控机箱14和人机交互终端16搭建整机自动化测试设备，被测整机的48路gpio接口经测试工装12接入主控机箱14内部支持的48路测试端口，由主控机箱14通过预设测试脚本执行对被测整机的48路gpio接口进行自动测试，测试数据可实时存储在主控机箱14中，同时通过人机交互终端16进行实时显示，在自动测试完成后得到的测试结果可在人机交互终端16上显示，从而解决24路gpo接口和24路gpi接口功能的测试问题，且可支持操作员在人机交互终端16上一键自动化测试，大大提升了测试便利性与测试效率。
37.在一个实施例中，如图2所示，主控机箱14包括计算主板141、交换机142、开关电源143、usb数据采集卡144和6个io模块控制器145，计算主板141分别连接交换机142、usb数据采集卡144、开关电源143、人机交互终端16和测试工装12，交换机142分别连接各io模块控制器145，usb数据采集卡144分别连接开关电源143和各io模块控制器145，各io模块控制器145连接测试工装12。
38.进一步的，设备的设计满足两个条件，第一个是实现对24路gpo接口和24路gpi接口进行测试；第二个是实现一键自动化测试，基于此，主控机箱14主要由1块usb数据采集卡144、6块io模块控制器145、1块计算主板141、1块交换机142和开关电源143组成，可以采用标准机箱进行集成封装，增加便携性和可靠性。
39.计算主板141可以是cpu为核心处理器的主控板卡，完成对测试控制指令的下发，测试数据的运算与存储，为主控机箱14的计算和控制核心模块，运行系统软件及上述上位机软件。计算主板141可以采用现有的主板硬件。交换机142的主要功能是实现计算主板141与6个io模块控制器145之间的数据通信，将计算主板141的测试控制指令下发给各io模块控制器145，从而控制6个io模块控制器145的输入端口的通断，交换机142可采用rj45接口通信，如通过一个rj45接口连接计算主板141，通过6个rj45接口分别连接6个io模块控制器145。交换机142可以采用现有的8口以上的千兆交换机142。
40.开关电源143用于连接外部电源(如市电电源或其他适用电源)并转换成各部件所需供电电源输出，为计算主板141、交换机142、usb数据采集卡144和6个io模块控制器145等部件的工作提供适配电源。开关电源143可以根据实际供电需要选用现有的各型开关电源143。usb数据采集卡144用于分别对受测的各gpio接口进行测试数据采集并通过usb接口上报至计算主板141，可以根据数据采集需要采用现有的各型usb数据采集卡144。io模块控制器145用于根据计算主板141下发的测试控制指令控制被测整机的48路gpio接口的通断，以配合测试过程。6个io模块控制器145均可以采用本领域现有的相同io模块控制器145，具体选型可以根据所需支持的gpio接口数量来确定。在测试时，各io模块控制器145的各输出端口均通过测试工装12连接至被测整机的48路gpio接口，从而方便信号转接同时避免直接插拔各io模块控制器145的各输出端口造成磨损，提升设备可维修性。
41.在一个实施例中，如图3所示，各io模块控制器145分别通过4个db25连接器连接测试工装12，每个db25连接器引出12路gpo/gpi信号。
42.更进一步的，主控机箱14对外引出1路vga(显示)接口、2路rj45通讯接口和4个db25连接器。每个db25连接器可以引出12路信号，4个db25连接器共引出48路信号；1路gpo接口的信号由gpo+信号与gpo_gnd信号组成，1路gpi接口的信号由gpi+信号与gpi_gnd信号组成，6个io模块控制器145的各输出端口分别接入4个db25连接器，以集成的方式对外提供接口，设备复杂度更低且可靠性更好。所以主控机箱14可实现同时接入24路gpo接口与24路gpi接口，主控机箱14接口示意图如图3所示，其中ac220v为220v的系统输入电源接口。
43.在一个实施例中，io模块控制器145包括arm处理器、rj45接口、电源接口、16路数字开关量输入接口和16路数字开关量输出接口，arm处理器分别连接rj45接口、电源接口、各数字开关量输入接口和各数字开关量输出接口，rj45接口连接交换机142，电源接口连接开关电源143，各数字开关量输入接口分别连接usb数据采集卡144，各数字开关量输出接口分别连接db25连接器。
44.更进一步的，参阅图2和图4，io模块控制器145采用32位arm处理器，支持16路输入(分别为di01-di16)，支持16路输出(分别为no01-no16)，图4中还示出部分com串口和cm通信口，以及io模块控制器145的电源接口p
+
和p-。io模块控制器145与计算主板141通过rj45接口通讯，以配合上位机软件实现远端操作，计算主板141中的上位机软件通过tcp协议发送测试控制指令给到io模块控制器145中的arm处理器，arm处理器根据测试控制指令控制io模块控制器145中继电器的通断，从而精确控制其16路输出端口的通断，所以6个io模块控制器145可控制48路gpio接口电路的通断。采用上述io模块控制器145可以最少控制器数量支持48路gpio接口的测试。
45.在一个实施例中，参考图5，usb数据采集卡144包括接线端子1441、adc采集模块1442、dac输出模块1443、fpga(可编程阵列逻辑)控制模块1444和usb接口，adc采集模块1442分别连接接线端子1441和fpga控制模块1444，dac输出模块1443分别连接接线端子1441和fpga控制模块1444，接线端子1441分别连接各io模块控制器145，usb接口连接计算主板141。
46.更进一步的，采用了如图5所示的usb数据采集卡144，usb数据采集卡144支持64路模拟输入(ai)和4路模拟输出(ao)，支持电压输入范围0v～5v和电压输出范围0v～5v，单通道电流驱动能力为10ma；usb数据采集卡144与控制模块计算主板141通过usb接口通讯，配合计算主板141中的上位机软件实现远端采集操作与监控。usb数据采集卡144的adc采集模块1442中，主要由多路复用器mux、放大器pgia和模数转换器adc等电路组成，将从接线端子1441接入的测试信号采样并转换输出给fpga控制模块1444处理，处理得到的测试数据可通过usb接口上报计算主板141。而计算主板141下发的测试控制指令也可以经过usb接口送入fpga控制模块1444，fpga控制模块1444据此输出对应的测试指令并经过dac(数模转换)输出模块到接线端子1441送入相应io模块控制器145，以执行相应测试动作。
47.例如，上位机软件通过tcp协议(rj45接口)发送测试控制指令，控制io模块控制器145(也称io模块控制卡)1中的继电器k1与k9闭合，如图6所示，同时上位机软件通过usb协议(usb接口)发送相应测试控制指令，使usb数据采集卡144的ao1口输出高电平+5v，则设备gpo1输出高电平，可为被测整机gpi1接口提供高电平输入，反之提供低电平输入，将被测整机gpi1接口的高低电平状态结果反馈给计算主板141进行保存。
48.同理，上位机软件通过tcp协议(rj45接口)发送测试控制指令，控制io模控制卡3中的继电器k1与k9闭合，同时上位机软件通过usb协议(usb接口)发送相应测试控制指令，使usb数据采集卡144的ai1口采集端口电平，则设备采集gpi1输入电平，可测试被测整机gpo1接口是否输出高低电平，并将其高低电平状态结果反馈给计算主板141进行保存。
49.usb数据采集卡144的1路ao接口(模拟输出)对接8路gpi接口，usb数据采集卡144有4路ao接口，可支持对接24路gpi接口；usb数据采集卡144的1路ai接口(模拟输入)可对接8路gpo接口，usb数据采集卡144有64路ai接口，可支持对接24路gpo接口。
50.综上所述，通过上位机软件控制io模块控制器145与usb数据采集卡144，即可实现对被测整机的24路gpi接口与24路gpo接口的测试，并将测试数据通过usb接口上传给计算主板141进行存储。
51.在一个实施例中，交换机142为8口千兆交换机142。可选的，交换机142为8口千兆交换机142，负责实现计算主板141与6个io模块控制器145的数据通信，将计算主板141的测
试控制指令下发给各io模块控制器145，参考图4，从而控制6个io模块控制器145的输入端口no01～no16的开合，交换机142的一个rj45接口接在计算主板141，另外6个rj45接口分别连接6个io模块控制器145。
52.进一步的，计算主板141引出的接口包括usb2.0接口、usb3.0接口、vga接口和多路rj45千兆以太网接口。具体的，计算主板141支持intel core i7或者其他类型处理器，4gb内存，存储容量为250g，安装有windows操作系统，对外引出usb2.0接口、usb3.0接口、vga接口和多路rj45千兆以太网接口。上位机软件安装在计算主板141的操作系统上，采用windows操作系统开发，具备友好的人机交换界面(在人机交互终端16上显示)；通过预设测试脚本，上位机软件通过执行预设测试脚本的方式，评估测试数据，在人机交互终端16上显示测试结果，实现一键自动化测试功能。操作员在人机交互终端16上的上位机软件操作界面上点击“开始”按钮，上位机软件根据预设测试脚本下发测试控制指令，usb数据采集卡144、交换机142和io模块控制卡等接收到测试控制指令后执行相关测试动作，上位机软件界面上实时显示测试数据，最后显示测试结果，同时在计算主板141上进行测试数据存储，完成自动化测试功能，如图7所示，即为本技术所实现的一种自动化测试流程的示意图，其中ate为多路gpio接口自动化测试设备100，dut为被测整机。
53.需要说明的是，上述上位机软件和预设测试脚本均采用现有程序设计语言预先制作，其是根据现实世界中对被测整机的gpi接口与gpo接口的常规测试流程直接编写实现，以支持对被测整机的24路gpo接口和24路gpi接口的线上自动化测试实现。
54.在一个实施例中，如图8所示，人机交互终端16包括显示器162和输入设备164，显示器162通过vga接口连接主控机箱14，输入设备164通过usb接口连接主控机箱14。
55.可以理解，显示器162可以是触控屏或者非触控屏，输入设备164可以但不限于是语音输入设备、手势输入设备或者触摸输入设备等，通过显示器162和输入设备164提供操作员与上位机软件之间的交互接口，从而便于操作员上机操作一键自动化测试。
56.进一步的，输入设备164包括键盘和鼠标。可选的，采用传统的键盘和鼠标作为输入设备164，成本低且可靠性好。
57.在一个实施例中，参考图8，测试工装12包括转接板和结构件，转接板用于转接主控机箱14与被测整机的48路gpio接口之间的信号，结构件用于集成封装转接板。
58.可以理解，测试工装12为一个结构件与一块转接板组合而成，转接板与主控机箱14相连的为4个db25连接器，转接板的主要功能是提供信号转接服务，可以避免频繁插拔接口导致自动化测试工装12接口损坏影响测试结果的准确性，定期更换转接板可以使测试结果更加准确，且具备更好的可维护性。
59.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
60.以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可做出若干变形和改进，都属于本技术保护范围。因此本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。