硬件测试及方案定义技术.docx

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硬件测试及方案定义技术

课程大纲

硬件测试技术

硬件测试概述

测试前准备硬件测试的种类与操作硬件测试的级别可靠性测试测试问题解决测试效果评估

硬件测试参考的通信技术标准测试规范制定测试人员的培养

2005年9月2005年9月

硬件测试概述

1、硬件测试的概念

测试是为了发现错误而执行操作的过程

测试是为了证明设计有错，而不是证明设计无错误

一个好的测试用例是在于它能发现至今未发现的错误

一个成功的测试是发现了“至今未发现的错误”的测试

硬件测试概述

2、硬件测试的目的

测试的目的决定了如何去组织测试。

如果测试的目的是为了尽

可能多地找出错误，那么测试就应该直接针对设计比较复杂的部分或是以前出错比较多的位置。

如果测试目的是为了给最终用户提供具有一定可信度的质量评价，那么测试就应该直接针对在实际应用中会经常用到的商业假设。

综合评估，决定产品的测试方向！

3、硬件测试的目标——产品的零缺陷

关注点：

产品规格功能的实现，性能指标，可靠性，可测试性，易

用性等。

实现的保障：

产品的零缺陷构筑于最底层的设计，源于每一个函

数、每一行代码、每一部分单元电路及每一个电信号。

测试就是要排

除每一处故障和每一处隐患，从而构建一个零缺陷的产品。

MTBF不是计算出来的，而是设计出来的。

4、硬件测试的意义

测试并不仅仅是为了要找出错误。

通过分析错误产生的原因和错误

的分布特征，可以帮助项目管理者发现当前设计过程的缺陷，以便改进。

同时，这种分析也能帮助我们设计出有针对性地检测方法，改善测试的有效性。

没有发现错误的测试也是有价值的，完整的测试是评定测试质量的一种方法。

2005年9月2005年9月

硬件测试概述

5、目前业界硬件测试的开展状况

随着质量的进一步要求，硬件测试工作在产品研发阶段的投入比例已经向测试倾斜，许多知名的国际企业，硬件测试人员的数量要远大于开发人员。

而且对于硬件测试人员的技术水平要求也要大于开发人员。

硬件测试概述

6、硬件测试在企业价值链中的地位

——采购——研发——测试——生产——销售——

测试是每项成功产品的必经环节

7、硬件测试对公司形象和公司发展的重要性硬件测试是评估产品质量的重要方法

产品质量是公司的信誉和品牌象征公司的信誉和质量决定了公司的发展前景

8、硬件测试的一般流程和各阶段点的输出文件

2005年9月2005年9月

课程大纲

硬件测试概述测试前准备硬件测试的种类与操作硬件测试的级别可靠性测试测试问题解决测试效果评估

硬件测试参考的通信技术标准测试规范制定测试人员的培养

测试前准备

1、正规检视

硬件设计审查原理图检视

PCB检视

发现硬件设计原理缺陷

发现成本浪费问题

发现降额不规范设计

发现布局和布线的缺陷

发现EMC等专项设计缺陷

2、正规检视的流程

检视专家的确定

评审专家预检视

检视问题反馈整理

检视会议召开

检视问题确认，解决

检视问题跟踪

3、FMEA（故障模式影响分析）

分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其

对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。

2005年9月2005年9月

测试前准备

FMEA的意义

能帮助设计者和决策者从各种方案中选择满足可靠性要求的最佳方案；

保证所有元器件的各种故障模式及影响都经过周密考虑；

能找出对系统故障有重大影响的元器件和故障模式，并分析其影响程度；

有助于在设计评审中对有关措施（如冗余措施）、检测设备等作客

观的评价；

测试前准备

FMEA的意义（续）

能为进一步定量分析提供基础；

能为进一步更改产品设计提供资料；

能为产品可测试方案提供基础材料；能为技术支援人员提供维修指南；为基于故障模式的测试提供依据。

FMEA的层次

信号级：

对接口信号或某些特殊器件的分析

器件级：

对系统内功能模块的可靠性分析

系统级：

对系统的整体可靠性分析

严酷度

在某些系统中，最终影响的严重程度等级又称为严酷度（有时也称为严重度，系指故障模式所产生后果的严重程度）类别。

严重程度等级（严酷度类别）定义应考虑到故障所造成的最坏的潜在后果来确定。

严酷度的定义是FMEA的前提和基础，有了共识的严酷度才可以保

证FMEA的顺利开展和问题的落实。

2005年9月2005年9月

测试前准备

功能和可靠性框图

测试前准备

环境定义

风险分析

风险分析的目的是按每一故障模式的严重程度及该故障模式发生

的概率所产生的综合影响对系统中的产品划等分类，以便全面评价系

统中各种可能出现的产品故障的影响，它是一种相对定量的分析方

法，通常借助图形工具（如矩阵图）来辅助分析。

风险分析常用的方法有两种，即风险优先数（RiskPriorityNumber，RPN）法和危害性分析（CriticalityAnalysis）法

前者主要用于汽车等民用工业领域，后者主要用于航空、航天等军用领域。

在进行风险分析时可根据具体情况选择一种方法。

2005年9月2005年9月

测试前准备

FMEA分析步骤和要点

确定范围

确定功能失效模式潜在影响严酷度分类潜在原因发生频度控制措施探测率RPN整改措施

如何定义严酷度分类：

对操作者危害最高

失效概率：

每小时，每班次，每天，每星期。

。

。

潜在影响：

停机：

损坏，装备与调整，试机损失

报废：

缺陷部件，工具类

安全：

找原因：

1以前FMEA分析

2失效日志

3接口矩阵（物理干涉，能量传递，物

流，信息转移）

4保证书

5专题研究报告6测试报告

7现场服务报告

测试前准备

FMEA分析表格

编号

器件所属失名称功能效

单元率

失效失效局部对功对系严模式比例影响能单统的酷

元的最终度

影响影响

已有的检测方法

已有建议备的补改进注偿措措施施

4、故障处理故障检测故障定位故障隔离故障恢复

故障检测

故障检测是指明确到故障已经发生的过程，是故障处理流程的前

提。

这里提到的检测一般是指系统在故障发生后的自动的检测，一般

不需要人进行操作。

在进行故障检测的时候需要结合软、硬件故障检测方法。

某些故障可能需要多次检测确认，避免进行误告警和误操作

2005年9月2005年9月

测试前准备

故障定位

故障定位是指将故障定位到现场最小可更换单元的过程，是故障

维修的基础。

故障定位的目的是为了便于维修工程人员进行现场的故障维修和

返修件的故障处理。

测试前准备

故障隔离

故障隔离一般是将故障限定到可更换单元内部的过程。

故障隔离

的目标是将故障能够限定在越小的功能单元。

故障隔离是为了将故障的影响范围限制在尽可能小的范围之内。

故障是无法避免的，如何将故障产生的影响降到最低，是故障隔离所要考虑的关键。

故障恢复

故障恢复是将系统的功能状态恢复到故障发生前状态的过程，是

客户最关心的也是系统稳定运行的关键步骤。

常用的故障恢复手段有复位、冗余倒换、重发等。

故障恢复尽量需要做到自动进行，以降低对用户的影响。

5、测试计划

描述该测试计划所应达到的目标如下（可依据项目的实际要求做适当调整）：

所有测试需求都已被标识出来；

测试的工作量已被正确估计并合理地分配了人力、物力资源；

测试的进度安排是基于工作量估计的、适用的；测试启动、停止的准则已被标识；

测试输出的工作产品是已标识的、受控的和适用的。

2005年9月2005年9月

测试前准备

测试计划的内容

测试计划一般应该包含一下的内容：

测试对象，明确版本，范围，任务划分

角色和职责

测试和不被测试的特性原因测试通过与否的标准测试任务安排

测试结束的交付件

工作量评估

测试前准备

6、测试用例

测试用例更多的是需要描述测试方法，测试步骤，测试的预期效

果，需要达到的指标。

需要更加详细的对每一条测试项目进行描述。

测试用例是直接用来指导测试的，所以对测试项目的描述需要更

具体，更便于参考操作。

测试用例的一般格式

测试用例编号

测试项目（模块或单元）

测试子项目（子项目描述）

测试级别（必测、选测、可测）

测试条件（环境、仪器等相关要求）

测试步骤和方法（具体细致的操作方法）

应达到的指标和预期效果

备注

7、测试需求的来源

一切测试的需求都来自于产品设计的规格，规格来自于用户的需求。

因此我们的测试是针对产品规格的测试。

具体可以从以下几方面进行考虑：

产品设计功能

根据功能的实现，分别对实现该功能的各个环节进行测试，从硬件、单板软件、高层软件到用户界面，只有各个环节都畅通无阻，才能保证该功能的正常实现。

可靠性

备份、倒换、插拔、互助、自愈等

2005年9月

2005年9月

测试前准备

测试需求的来源（续）

指标性能需求

指标包括电接口指标、光接口指标、时钟指标、传输指标和指标容

差，

指标一般都有相关的标准可查。

性能一般可从容量、处理能力、容限

等方面去考虑，一般是测试异常输入条件下的单元、模块、系统处理情况。

性能测试的异常条件主要是指边界条件、异常条件及故障相关性。

组网

组网需求：

电信网组网、异种厂商的互联

测试前准备

测试需求的来源（续）

应用环境

应用环境一般可从以下几个方面考虑：

高温、低温、高低温交变、盐雾、湿热、防尘接地、电源、震动、冲击、存储、运输

电磁兼容性

断电恢复性

硬件测试概述测试前准备硬件测试的种类与操作硬件测试的级别可靠性测试测试问题解决测试效果评估

硬件测试参考的通信技术标准测试规范制定测试人员的培养

2005年9月

1、测试设计

测试并不是简单意义上的一些测试操作，在测试前需要有详细的设计，周密的策划，测试是一项高难度的工作。

测试设计概念的范围很广，大致可以分为以下几类：

设计测试平台，用此测试平台能进行通用项目的测试，或是进行能

用此测试平台作一类测试。

设计测试工具，设计测试软件。

设计测试装备。

设计测试用例，测试方法。

2005年9月

硬件测试的种类与操作

测试设计的好处

良好的测试设计和有效测试工具可减少重复低效的劳动有效地开发利用测试工具可使测试更深入、更全面有些复杂的测试只能依靠测试工具进行自动测试

在测试中经常进行测试设计是提升技术水平的有效手段

我们在做测试工作时，不能因循守旧，需要时刻考虑如何改进我们的

测试效果，提高我们的测试效率，在测试点上进行深入研究，开发测试工具，最终使我们的所有点的测试达到自动化。

硬件测试的种类与操作

良好的测试设计同样也是节约测试成本的手段

现在的测试工作中，经常会遇到一些无法在实验室模拟的情况，可能

在实际现场也无法模拟，并且如果要模拟所花的代价很大，如满配

置、最大负荷的情况，而这些项目的测试通过与否是检验系统性能的

重要手段。

这个测试任务便给我们提出了编写测试软件模拟大负荷情况的要求。

不但实现和自动化，而且大幅度的节约了成本。

2、基础指标测试

信号质量测试

基本的信号质量测试是通过测试单板上的各种信号质量，根据信

号种类的不同，用不同的指标来衡量信号质量的好坏，并对信号质量的分析，发现系统设计中的不足。

开发人员根据已有的信号质量和时序调试和测试方面的规范和指导书，在单板调试阶段完成对单板信号质量的全面测试并完整记录结果。

测试仪器——示波器

时序测试

对板内信号时序进行调试，验证信号实际时序关系是否可靠，是

否满足器件