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基于二取二安全控制单元的 硬件功能测试系统及方法

阅读：104发布：2020-05-08

专利汇可以提供基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统及方法，其中系统包括上位机、交换机和下位机，所述的上位机通过交换机连接下位机，所述的下位机包括测试机笼、辅助测试底板、待测VCU扣板和配置数据存储设备，所述的待测VCU扣板在生产时，将下位机双通道测试程序烧录至待测VCU扣板的FLASH中，对待测VCU扣板的功能及性能进行测试，并将测试结果上传给上位机。与现有技术相比，本发明具有以下优点：在进行下位机测试软件设计时保证测试硬件功能和性能的同时尽可能的将硬件问题进行准确定位，并支持在线更新，提高使用测试平台的可重用性等。，下面是基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统，包括上位机、交换机和下位机，所述的上位机通过交换机连接下位机，所述的下位机包括测试机笼、辅助测试底板、待测VCU扣板和配置数据存储设备，其特征在于，所述的待测VCU扣板在生产时，将下位机双通道测试程序烧录至待测VCU扣板的FLASH中，对待测VCU扣板的功能及性能进行测试，并将测试结果上传给上位机。
2.根据权利要求1所述的一种基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统，其特征在于，所述的双通道测试程序由相异编译器编译生成。
3.根据权利要求1所述的一种基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统，其特征在于，所述的双通道测试程序具备在线更新功能。
4.一种采用权利要求1所述的基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、将双编译器编译生成的下位机测试程序转换为二进制文件，在生产扣板时预先把测试程序烧录到待测VCU扣板的双CPU通道的FLASH中；
步骤2、测试平台启动后下位机双CPU通道分别读取各自配置数据，完成初始化，等待上位机的握手请求，若超过设定时间未收到握手请求，连接调试串口，重启下位机，通过打印信息查找故障；若握手成功，转步骤3；
步骤3、下位机程序获取辅助测试底板自检结果并上传上位机，若自检失败，停止测试，检修底板；若自检通过转步骤4；
步骤4、下位机接收上位机指令向待测VCU扣板的FLASH中指定位置烧录SN序列号，作为待测VCU扣板的唯一标识，上位机回读比较烧录SN的正确性；
步骤5、进行硬件看门狗测试，上传测试结果；
步骤6、对VCU扣板进行电气特性测试，上传测试结果；
步骤7、对VCU扣板的FLASH、GPIO和SPI设备进行测试，扣板上双CPU通道间进行CAN总线、网络、串口通信测试；
步骤8、检查是否达到设定时间，若未到达继续进行测试，若到达则将测试结果上传上位机，结束测试。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中的双CPU通道分别从各自的配置数据存储设备中读取MAC和IP信息用于启动各自的网络任务，支持多套设备同时测试。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤3中测试底板自检在上电后自动进行，测试结果由VCU扣板上运行的测试程序通过软件接口获取再通过网络上传给上位机。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤4中的SN序列号信息包含在二维码中，所述的二维码贴于扣板上，用于通过测试记录对问题扣板进行记录追踪。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤7中的测试具体包括：根据上位机指令开启定时器，同时对FLASH、GPIO、SPI设备进行测试，对于FLASH进行擦除、读取、写入操作，测试区域不小于30％，记录测试结果；对CAN总线、网络、工作串口分别进行双通道间的数据收发测试，每种通信的数据量以实际应用中最大通信量进行测试，记录测试次数及丢包情况。

说明书全文

基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及VCU硬件功能测试平台领域，尤其是涉及一种基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统及方法。

背景技术

[0002] VCU(Vital Control Unit)系统是一个通用的组件级安全平台，配合不同的上层应用(APP)软件和上层应用硬件(即底板)，可应用于地铁和铁路系统的安全设备，如电子执行单元、屏蔽门等。VCU系统由扣板硬件及配套内核软件组成。VCU扣板上包含两个CPU及配套硬件，双CPU通道基于组合故障安全策略实现二取二安全架构。作为SIL4级安全组件，VCU扣板上集成了FLASH、CAN总线、网络、串口、GPIO、SPI设备、硬件看门狗等，各器件的基本功能及性能是否达标至关重要，VCU扣板在生产后需要经过硬件功能测试平台进行功能测试后才可以应用于现场。VCU硬件功能测试平台包含上位机和下位机，上下位机通过网络进行通信。上位机负责下发各种测试命令；下位机由机笼、VCU扣板、测试底板、配置数据存储设备组成，负责完成对VCU扣板各硬件功能的测试。基于此特殊硬件环境，在搭建测试平台时存在诸多需克服的困难点，如，由于VCU扣板不能单独工作，需要插在特定底板上，在对VCU扣板硬件进行测试前还需要保证测试底板功能的正常；同时上下位机通过网络进行信息交互，一旦网络硬件出现问题，错误提示信息无法通过网络上传给上位机；VCU扣板中两个CPU通道的测试程序一般是用仿真器分别进行烧录，过程繁琐耗时，不利于批量生产测试等。

发明内容

[0003] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统及方法，进行下位机测试软件设计时保证测试硬件功能和性能的同时尽可能的将硬件问题进行准确定位，并支持在线更新，提高使用测试平台的可重用性。

[0004] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0005] 一种基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统，包括上位机、交换机和下位机，所述的上位机通过交换机连接下位机，所述的下位机包括测试机笼、辅助测试底板、待测VCU扣板和配置数据存储设备，所述的待测VCU扣板在生产时，将下位机双通道测试程序烧录至待测VCU扣板的FLASH中，对待测VCU扣板的功能及性能进行测试，并将测试结果上传给上位机。

[0006] 优选地，所述的双通道测试程序由相异编译器编译生成。

[0007] 优选地，所述的双通道测试程序具备在线更新功能。

[0008] 一种采用所述的基于二取二安全控制单元的硬件功能测试系统的方法，该方法包括以下步骤：

[0009] 步骤1、将双编译器编译生成的下位机测试程序转换为二进制文件，在生产扣板时预先把测试程序烧录到待测VCU扣板的双CPU通道的FLASH中；

[0010] 步骤2、测试平台启动后下位机双CPU通道分别读取各自配置数据，完成初始化，等待上位机的握手请求，若超过设定时间未收到握手请求，连接调试串口，重启下位机，通过打印信息查找故障；若握手成功，转步骤3；

[0011] 步骤3、下位机程序获取辅助测试底板自检结果并上传上位机，若自检失败，停止测试，检修底板；若自检通过转步骤4；

[0012] 步骤4、下位机接收上位机指令向待测VCU扣板的FLASH中指定位置烧录SN序列号，作为待测VCU扣板的唯一标识，上位机回读比较烧录SN的正确性；

[0013] 步骤5、进行硬件看门狗测试，上传测试结果；

[0014] 步骤6、对VCU扣板进行电气特性测试，上传测试结果；

[0015] 步骤7、对VCU扣板的FLASH、GPIO和SPI设备进行测试，扣板上双CPU通道间进行CAN总线、网络、串口通信测试；

[0016] 步骤8、检查是否达到设定时间，若未到达继续进行测试，若到达则将测试结果上传上位机，结束测试。

[0017] 优选地，所述的步骤2中的双CPU通道分别从各自的配置数据存储设备中读取MAC和IP信息用于启动各自的网络任务，支持多套设备同时测试。

[0018] 优选地，所述的步骤3中测试底板自检在上电后自动进行，测试结果由VCU扣板上运行的测试程序通过软件接口获取再通过网络上传给上位机。

[0019] 优选地，所述的步骤4中的SN序列号信息包含在二维码中，所述的二维码贴于扣板上，用于通过测试记录对问题扣板进行记录追踪。

[0020] 优选地，所述的步骤7中的测试具体包括：根据上位机指令开启定时器，同时对FLASH、GPIO、SPI设备进行测试，对于FLASH进行擦除、读取、写入操作，测试区域不小于30％，记录测试结果；对CAN总线、网络、工作串口分别进行双通道间的数据收发测试，每种通信的数据量以实际应用中最大通信量进行测试，记录测试次数及丢包情况。

[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0022] 1、在生产阶段直接将测试程序烧录到FLASH中，可节约人工烧录所花费的时间，适合批量测试；烧录到下位机双通道的测试程序采用相异编译器生成，与实际应用时使用的编译器相同，减小了环境差异性，提高测试的可靠性；

[0023] 2、在进行扣板功能测试前先对辅助测试底板进行检查，保证了测试结果的真实性；

[0024] 3、当网络硬件问题导致网络任务没有启动，无法实现与上位机的交互时，还可通过扣板中的调试串口将测试信息和故障信息输出。

[0025] 4、扣板下位机测试程序支持在线更新功能，扣板经过测试后还需要配合应用的底板进行测试，再次测试时可以通过网络批量更新程序，避免使用仿真器烧录，可进一步节省时间成本。附图说明

[0026] 图1为本发明的测试系统结构示意图；

[0027] 图2为本发明的下位机的结构示意图；

[0028] 图3为本发明的测试方法流程图。

[0029] 其中1为VCU扣板，2为辅助测试底板，3为CPUA配置存储设备，4为CPUB配置存储设备。

具体实施方式

[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

[0031] 本发明对基于二取二架构的安全控制单元设计了一套硬件功能测试方案，在保证辅助测试环境正常工作的前提下，通过在下位机运行测试软件与上位机进行网络通信，下位机根据收到的测试命令执行相应的操作，对VCU扣板双通道的硬件看门狗、FLASH、CAN总线、串口、网络、SPI、GPIO等硬件的功能及性能进行测试，并将测试结果上传给上位机。本发明基于特有环境架构在测试流程设计、保证测试可靠性、全面故障检测、测试程序可重用性上做了优化改进，其功能测试方案如下：

[0032] (1)VCU扣板在生产时直接将下位机双通道测试程序烧录到FLASH中，出厂后可直接进行测试，双通道测试程序由相异编译器编译生成。

[0033] (2)测试平台启动后下位机双CPU通道分别读取各自配置数据，完成初始化，等待上位机的握手请求，同时进行辅助测试底板功能检查。

[0034] (3)握手成功后，将辅助测试底板自检结果上传给上位机。

[0035] (4)接收上位机的SN序列号，并烧录到FLASH指定位置。

[0036] (5)硬件看门狗测试、扣板电气特性测试。

[0037] (6)FLASH、GPIO、SPI设备等测试。

[0038] (7)扣板上双CPU通道间进行CAN总线、网络、串口通信测试

[0039] 以上步骤还包含以下特点，第(1)步中在扣板的生产过程中已经把下位机测试软件通过专用设备烧录到FLASH，避免了通过仿真器来分别给两个通道烧录程序，同时测试软件具备在线更新功能，后续再次更新程序时可以通过网络实现，第(2)步中双通分别从各自的配置数据存储设备中读取MAC和IP等信息用于启动各自的网络任务，可支持多套设备同时测试；第(3)步测试底板自检在上电后自动进行，测试结果由扣板上运行的测试程序通过软件接口获取再通过网络上传给上位机，第(4)步SN序列号信息包含在二维码中，二维码贴于扣板上，具有唯一性，可通过测试记录对问题扣板进行记录追踪；第(7)步在测试时间内以最大通信量对双CPU通道间三种通信方式进行持续测试。

[0040] 如图1所示，本发明测试平台包含上位机、交换机、下位机。上位机通过网络与下位机进行信息交互，负责向下位机发送测试命令，采集测试结果，进行故障分析生成报告等；如图2所示，下位机包括测试机笼、辅助测试底板、待测VCU扣板和配置数据存储设备，下位机测试软件烧录到VCU扣板的FLASH中，负责对扣板上相关硬件进行测试。

[0041] 下位机最多可有4组机笼，每组机笼包括14套测试设备(1套测试设备由测试底板、VCU扣板、配置存储设备组成)，各测试设备相互独立。

[0042] 如图3所示，以卡斯柯安全控制单元VCU系统测试平台为例，功能测试包括以下步骤：

[0043] 步骤1：将双编译器编译生成的下位机测试程序转换为二进制文件，在生产扣板时预先把测试程序烧录到双CPU通道的FLASH中；

[0044] 步骤2：启动测试平台，下位机双通道分别读取各自配置存储设备中的MAC和IP信息，完成初始化后等待上位机的握手请求，若超过60s未收到握手请求，连接调试串口，重启下位机，通过打印信息查找故障；若握手成功，转步骤3；

[0045] 步骤3：下位机程序获取测试底板自检结果并上传上位机，若自检失败，停止测试，检修底板；若自检通过转步骤4；

[0046] 步骤4：下位机接收上位机指令向扣板FLASH中指定位置烧录SN序列号，作为扣板的唯一标识，上位机回读比较烧录SN的正确性；

[0047] 步骤5：进行硬件看门狗测试，上传测试结果；

[0048] 步骤6：对扣板进行电气特性测试，包括双通道的1.2V 电压值，3.3V欠压阈值等，上传测试结果；

[0049] 步骤7：根据上位机指令开启定时器(时间由上位机决定，默认为5min)，同时对FLASH、GPIO、SPI设备等进行测试，对于存储设备进行擦除、读取、写入操作，测试区域不小于30％，记录测试结果；对CAN总线、网络、工作串口分别进行双通道间的数据收发测试，每种通信的数据量以实际应用中最大通信量进行测试，记录测试次数及丢包情况；

[0050] 步骤8：检查是否达到设定时间，若未到达继续进行测试，若到达则将测试结果上传上位机，结束测试。

[0051] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

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