PCB kart düzeyinde (PCBA)  test (Devre İçi Test ) Faydaları nelerdir?

​

PCB geliştirmede, kart testi söz konusu olduğunda benzer bir karışıklık, belirsizlik vardır. Geliştirme zinciri boyunca ve bazı durumlarda daha sonra devre kartlarında gerçekleştirilen çok sayıda test türü vardır. 

 

Geliştirme testi hedefleri PCB kart tasarım, üretme, ve işlevsellik. 

 

Tasarım ve imalat testinin performansı iyi tanımlanmıştır; ancak fonksiyonel testin tamamı veya bir kısmı geliştirici ve/veya üretici tarafından gerçekleştirilebilir. Ve orada belirsizlik yatıyor. 

 

Testi kimin yaptığına veya hangi ek testlerin dahil edilebileceğine bakılmaksızın, genellikle PCB fonksiyonel testi olarak adlandırılır. 

​

PCB' leri işlevsellik açısından test etmek, bir tezgah ve bir multimetre veya osiloskoptan çok daha fazlasını gerektirir.

​

Devre içi Test (ICT), PCB üzerinde bulunan tüm bileşenlerin ölçülmesini ve test edilmesini içerir. Bu süreç, uygun şekilde değiştirilebilecek kusurlu bileşenlerin belirlenmesine yardımcı olur. 

 

İşte ICT'nin temel faydalarından bazıları:

​

1. Bu test prosedürü, açık bağlantılar, lehim kısa devreleri ve yanlış veya eksik bileşenler gibi bir PCB'nin üretim hatalarını belirlemeye yardımcı olur.

2. Devre içi test cihazını programlamak çok kolaydır. PCB düzeninden dosyalar alınarak yapılabilir.

3. ICT sürecinin devrenin kapsamlı bir kontrolünü yapması çok daha az zaman alır ve bu daha kısa sürede tüm güç ve toprak kısa devrelerinin tespit edilmesine yardımcı olur.

4. Güçlendirme testi, müşteri hata ayıklama ihtiyacını neredeyse ortadan kaldıran bir BİT türüdür.

5. Devre içi test, Test Edilen Cihaza (DUT) güç uygulamadan birkaç test gerçekleştirme özelliğine sahiptir. Bu, güvenli test yapılmasına yardımcı olur ve montajı olası hasarlardan korur.

6. ICT için test platformu hem Windows'ta hem de UNIX işletim sistemlerinde mevcuttur ve böylece onu evrensel hale getirir.

 

Devre içi test (BİT)

​

Montaj aşamasından sonra gerçekleştirilen bu test, her bir elektronik bileşenin PCB üzerindeki doğru çalışmasını ve konumunu doğrular. 

 

Test, kısa devrelerin, açık devrelerin, direncin, kapasitansın ve diğer parametrelerin doğrulanmasını içerir. Bu amaçla, tahta üzerinde serbestçe hareket ederek testin gerektirdiği ölçümleri yapan bir dizi sürücü ve sensörden oluşan uçan bir prob kullanılmaktadır. 

 

Prob, aynı test sistemini farklı yerleşimlere sahip panolara uyarlayarak değiştirilebilen uygun yazılım tarafından kontrol edilir. 

 

Alternatif olarak, belirli DUT (Test Edilen Cihaz) için tasarlanmış bir çivi yatağından oluşan bir test fikstürü kullanılabilir. 

 

Her "çivi", DUT'un belirli bir noktasını test sistemine elektriksel olarak bağlayabilen gerçek bir sensör gibi davranır. 

 

Tırnak yatağı pahalı ve çok esnek olmayan bir tekniktir (her tahtanın kendi tırnak yatağına ihtiyacı vardır); ayrıca, pinler arasındaki boşluğun azaldığı yüksek bileşen yoğunluğuna sahip kartların test edilmesinde bazı zorluklar gösterir. 

 

ICT tekniği, hem bireysel bileşenler hem de bağlantılarıyla ilgili çeşitli kusurları tespit etme avantajına sahiptir ve karta güç verilmeden gerçekleştirilebilir. 

 

Dezavantajı maliyet (hem çivi yatağı hem de kontrol yazılımının karmaşıklığı) ve konektörlerin test edilememesi, çoklu kartlardan oluşan analog ve dijital sistemlerde önemli bir sınırlama ile ilgilidir. 

 

Flying proba sahip bir ICT test makinesinde; ICT tekniği, hem bireysel bileşenler hem de bağlantılarıyla ilgili çeşitli kusurları tespit etme avantajına sahiptir ve karta güç verilmeden gerçekleştirilebilir. Dezavantajı, maliyet (hem çivi yatağı hem de kontrol yazılımının karmaşıklığı) ve konektörlerin test edilememesi, çoklu kartlardan oluşan analog ve dijital sistemlerde önemli bir sınırlama ile ilgilidir.

​

​Fonksiyonel Testin Hataları

​

Fonksiyonel test kesinlikle mükemmel bir test çözümü değildir. İşlevsel testler, çok fazla değişkenlik içerir ve bu da onu çok karmaşık hale getirir. 

 

Değişkenlikler, PCB'nin ne kadarının test edileceğini, ne tür girdiler veya uyaranlara ihtiyaç duyulduğunu, istenen sonuçların neler olduğunu ve test parametrelerinin neler olduğunu içerir. 

 

"Belirli bir kurulum için işlevsel bir test yaptığınız durumlar var. Sonra tekrar içeri giriyorsunuz ve yazılım aracılığıyla anakartı veya ürünü biraz farklı kuruyorsunuz. Daha sonra istediğinizi alıp almadığınızı görmek için aynı testi tekrar yapıyorsunuz. 

 

Ürüne bağlı olarak, çalıştıracağınız 50, 60, 70 farklı test rutinine sahip olabilecek bir test yapabilirsiniz.

 

Sonra, iki şirkete aynı ürünü almasını ve aynı işlevsel testi kurmasını söylerseniz, muhtemelen farklı işlevsel testler alırsınız. Bu nedenle endüstri standart platformlar edinmede çok yavaş kaldı. 

 

Standart platformlar genellikle belirli bir teknoloji için kurulur ve teknolojiden bildiğimiz gibi artık oldukça hızlı hareket ediyorlar. Standart bir platform bulmak, teknolojinin uğruna yaşayacağından daha uzun sürüyor.

​

Birinin işlevsel bir test prosedürü yazması gerekiyor. 'Buraya biraz voltaj koyun, uyarıcıyı oraya koyun ve şuradaki şeyi arayın. Bu şey giderse bu şeyin yükselmesi gerçekten önemli.

 

Her PCB kartı çok karmaşık ve her bir benzersizdir. Kütüphaneden bir kitap seçmek gibi düşünebiliriz. Bunlar kelimelerle doludur. Hepimiz kelimelerin ne olduğunu biliyoruz ama her birinin sırası farklıdır. Bu yüzden; bu kitabın doğru olup olmadığına bakmanız gerekir. Kitabın tamamını okuyup 'Yazarın bu kitabı yazarken ne demek istediğini merak ediyorum' demeniz gerekiyor.

​

Fonksiyonel testler ayrıca teşhis yeteneklerinden yoksun olabilir. Ancak şirketler, işlevsel test cihazları için otomatik tanılama sağlayan yazılımlar sunuyor. Böyle bir ürün,  montaj sırasında PCB'lerin ve elektronik alt sistemlerin işlevsel test teşhisini otomatikleştirir. Bir model, parça veya veri yolu düzeyinde her bir test yolunu açıklar. Arızalı yollar, olası arızalı cihazları belirler. Geçiş yolları, kullanıcıların bazı bölümleri değerlendirmeden çıkarmasına olanak tanır. Akıl yürütme motoru, olası bileşen nedenlerinin sıralanmış bir listesini oluşturmak için modeli ve test sonuçlarını inceler.

​

Fonksiyonel Test Bileşenleri

​

Fonksiyonel test cihazları, test ettikleri ürünler kadar benzersizdir. Test cihazları bağımsız, sıcak maketler veya raf ve yığın olabilir. 

 

Bir elektronik üreticisi, bir satıcı tasarlayıp üretebilir veya bazı durumlarda şirket, test mühendisliği grubunu kullanarak kendi özel sistemini oluşturabilir.

​

İster ev yapımı ister bir test sistemi üreticisi tarafından yapılmış olsun, işlevsel bir test cihazının sahip olması gereken genel bileşenler vardır. İşlevsel bir test cihazı genellikle sistem, donanım ve yazılımdan oluşur.

​

Sistem, fiziksel kabini, test edilecek cihaza arabirimi, tüm enstrümanları bağlamak için kablolamayı, merkezi işlem birimini ve monitörleri içerir.

​

Donanım, test edilen ürün için enstrümantasyon, güç kaynakları ve yüklerdir. Donanım, o ürün üzerinde test edilecek parametrelere bağlıdır. Yazılım, gerçek işletim sistemi, test yürütme ve araç setleridir.

​

İşlevsel bir test sisteminin bir başka parçası da geliştirme ortamıdır. Bu, test yöneticisinin ve hangi eylemlerin gerçekleştirileceği ile donanımın ürünü kullanmak için nasıl kullanılacağı ile etkileşime girdiği yerdir.

​

Test Noktaları

​

Neyin test edilmesi gerektiğini anladıktan sonra, tasarımın her yönünü fiziksel olarak ölçmenin basit bir yolu olması gerekir.

​

Test noktaları, panonuzdaki, özellikle kolayca araştırmak için özel olarak dahil edilen pedlerdir. Çeşitli nedenlerle bir bileşenin pimini veya pedini araştırmaya güvenmek istemezsiniz.

​

Bu pedlerin boyutuyla ilgili herhangi bir kural yoktur, ancak bir test probu ile kolayca temas edebilecek kadar büyük olmalıdırlar.

​

Test amaçlı ölçülebilen özellikler

​

Bazı testler dijital arayüzler aracılığıyla gerçekleştirilir, ancak çoğu test, cihaza sensörler takılarak UUT'nin çeşitli özellikleri ölçülerek gerçekleştirilir. Ölçülen en temel parametreler aşağıda verilmiştir;

​

Gerilim ve Güç

​

Tasarımınız doğru şekilde güç almıyorsa hiçbir şey işe yaramaz. Tasarımınızın doğru voltajları aldığını onaylamanız gerekecek. Voltajlarınız yanlışsa, tasarımın geri kalanı için umut yoktur ve ilerlemeden önce neler olup bittiğini gidermeniz gerekir.

​

PCB üretimi sırasında gerçekleştirilen elektrik testi, PCB'nizdeki herhangi bir açık veya kısa devreyi yakalamalıdır. Tahtanıza ilk kez güç vermek, kaç kez yaparsanız yapın sinir bozucudur.

​

Mikrodenetleyiciler ve İşlemciler

​

Bugün dünyada bir tasarımda bir çeşit beyin bulmasaydın çok zorlanacaktın.

​

Mikrodenetleyiciler çok güçlü ve ucuz oldukları için birçok tasarımda bulunurlar.

​

Tasarımınızda bir mikrodenetleyici kullanırken, programlanması gerekecektir. Bu, parça bir ücret veya ek teslim süresi veya her ikisi için karta lehimlenmeden önce çip üreticisi tarafından olabilir, ancak bir Sistem İçi Programlayıcı (ISP) ile programlamanın bir yolunun olması da önemlidir.

​

İlk üniteler için, onları kendiniz programlamak ve devre ile etkileşime girerken bir ISP kullanarak ortaya çıkabilecek sorunları ayıklamak için bir yola sahip olmak en iyisidir.

​

Kullanıcı arayüzleri

​

Çoğu kullanıcı, ürününüzün nasıl çalıştığını umursamaz ve hatta iki kez düşünmez, sadece vaat ettiği her şeyi yapmasını ister.

​

Kullanıcıya yönelik bileşenlerin test edilmesi, ürününüzün amaçlandığı gibi son kullanıcı için çalışacağından emin olmak için çok önemlidir. Buna anahtarlar, düğmeler, LED'ler, ekranlar, kapasitif dokunuş veya ürününüzün söz verdiğiniz gibi çalışmasını sağlamak için kullanıcının etkileşimde bulunacağı her şey dahildir.

​

Sinyaller ve Sensörler

​

Çoğu tasarım, mikrodenetleyicinizden bir çıktı olarak mı yoksa bir sensörden mi geliyorsa, bir tür sinyal içerecektir.

​

Büyük olasılıkla, tasarımınız istendiği gibi çalışmadan önce bir mikro denetleyici programlamanız gerekecek. Mikrodenetleyicinizin programlandığını ve tüm çevresel bileşenlerle iletişim kurduğunu varsayalım.

​

Mikrodenetleyici programlandığında, tasarımınızın kalan yönlerini test edebilmelisiniz.

Burada, ürün testi amacıyla ölçmek için yararlı olabilecek özelliklerden bazıları ve ilgili ortak sensör türlerinin kısa bir listesi bulunmaktadır;

​

• Sıcaklık – Termokupl, RTD, kızılötesi, termistör

• Basınç – Kapasitans, piezoelektrik, piezodirençli

• Titreşim – İvmeölçer, prox, gerinim ölçer

• Akım – Akım trafosu/prob

• Gerilim – Gerilim trafosu/prob

• Yük – Yük hücreleri, piezoelektrik, gerinim ölçer

• Kuvvet – Gerinim ölçer, ivmeölçer

• Akış – Hacimsel akış, kütlesel akış

• Işık – Fotodiyot, fotoçoğaltıcı, CCD, bolometre

• Akustik – Ultrasonik, hidrofon, piezoelektrik

• Konum/yönlendirme – GPS, ivmeölçer

• Mesafe, yakınlık – Lazer, elektro-optik sensör, kamera, salon etkisi, kızılötesi, kapasitans

• Görüş – Optik, kızılötesi (bkz. Işık)

• Nem/nem – Kapasitif, dirençli

• RF Emisyonları – RF alıcısı

• Manyetik Alan – Hall etkisi

​

Bunlara eklenebilecek daha bir çok parametre olduğunu unutmayınız!

​

Her bir sensörün seçimi, gerçekleştirilen testin tam tipine ve ayrıca test edilen bileşenin özelliklerine bağlıdır.

​

Fonksiyonel Testin Müşteri Avantajları

​

• Fonksiyonel test, test edilen ürün için çalışma ortamını simüle eder, böylece müşterinin gerçek test ekipmanını sağlaması için pahalı maliyeti en aza indirir.

• Bazı durumlarda pahalı sistem testlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırarak OEM'e çok fazla zaman ve finansal kaynak tasarrufu sağlar.

• Ürünün işlevselliğini, sevk edilen ürünün %50 ila %100'ü arasında herhangi bir yerde kontrol edebilir, böylece OEM'in kontrol ve hata ayıklama için harcadığı zamanı ve çabayı en aza indirir.

• İhtiyatlı test mühendisleri, işlevsel testten en fazla üretkenliği elde edebilir ve böylece onu sistem testi dışında en etkili araç haline getirir.

• Fonksiyonel test, ICT ve uçan prob(Flying probe) testi gibi diğer test türlerini geliştirerek ürünü daha sağlam ve hatasız hale getirir.

• ​

İşlevsel bir test, doğru işlevselliğini kontrol etmek için bir ürünün operasyonel ortamını taklit eder veya simüle eder. Ortam, test edilen cihazla (DUT: Device Under Test) iletişim kuran herhangi bir cihazdan oluşur, örneğin DUT'un güç kaynağı veya DUT'un düzgün çalışması için gerekli program yükleri.

​

Test edilen cihazlara genellikle; test edilen cihaz (DUT:device under test), test edilen birim (UUT:unit under test) veya test edilen ekipman (EUT:equipment under test) denir.

​

PCB, bir dizi sinyale ve güç kaynağına tabi tutulur. İşlevselliğin doğru olduğundan emin olmak için yanıtlar belirli noktalarda izlenir. 

 

Test genellikle spesifikasyonları ve test prosedürlerini tanımlayan OEM test mühendisine göre gerçekleştirilir. Bu test, yanlış bileşen değerlerini, işlevsel arızaları ve parametrik arızaları tespit etmede en iyisidir.

​

Bazen bellenim olarak da adlandırılan test yazılımı, üretim hattı operatörlerinin bir bilgisayar aracılığıyla otomatik bir şekilde işlevsel test yapmasına olanak tanır. Bunu yapmak için yazılım, dijital multimetre, I/O kartları, iletişim portları gibi harici programlanabilir cihazlarla iletişim kurar. 

 

Cihazları DUT ile arayüzleyen fikstürle birleştirilen yazılım, bir FCT gerçekleştirmeyi mümkün kılar.​

Fonksiyonel test yapmaktaki zorluklar

 

Ürün kalitesi ve güvenilirliği için çok önemli bir faktör, ürün üzerinde gerçekleştirilen çeşitli testlerin kapsadığı hata yelpazesidir. 

 

Dört tip arıza ayırt edilebilir:

​

Tasarım Hataları

​

Ürün, tasarlandığı işlevi yerine getirmiyor. Tüm olası tasarım hatalarını modellemek ve simüle etmek zordur. Otomatik test deseni üretimi yapılamaz ve hata kapsamı verilemez. Bilgi, tasarım mühendisinin kafasındadır. 

 

Tasarım doğrulaması ve/veya test ekipmanı, yeterli bir teşhis için ölçüm verilerini elde edebilir , ancak tasarımcının ölçüm sonuçlarını yargılaması gerekir. 

​

Bir tasarımın yüksek gözlemlenebilirliği ve kontrol edilebilirliği, kişinin yargısının kalitesini artırır.

​

Üretim hataları

​

İmalat hataları, yüksek bir tamamlama derecesine göre modellenebilir. Örnekler açıklar, kısa devreler, bileşen montaj hataları ve bileşen kusurlarıdır. 

 

Test edilen ünitedeki düğümlere fiziksel test erişiminin mümkün olması koşuluyla, bu tür hataları tespit etmek için test desenleri otomatik olarak kolayca oluşturulabilir. 

 

Sınır tarama testi ile üretim hataları tespit edilebilir ve ortadan kaldırılabilir, bu da çok yüksek bir teslimat kalitesi ile sonuçlanır. Üretim verimini optimize etmek için tasarımlar sadece iyi üretilebilir değil, aynı zamanda iyi 'test edilebilir' olmalıdır.

​

Fonksiyonel Arızalar

​

İşlevsel hatalar, bir veya daha fazla bileşenin kusurlu olması veya özelliklerine göre tam olarak çalışmaması durumunda ortaya çıkan davranışsal hatalardır. İşlevsel hataları bulmak, işlevsel test gerektirir.

​

Güvenilirlik / Ömür Boyu Arızaları

​

Bir ürün, kötüye kullanım gibi fiziksel veya beşeri sebeplerden dolayı işlevini durdurabilir. Bileşen ve bağlantı testleri için sınır taraması yoluyla uygulanan test desenleri, bu tür hataları da tespit edebilir.

​

Fonksiyonel Test Kurgulanırken Yapılması Gerekenler

​

Hangi testin önemli olduğunu belirlemeye çalışırken aşağıdakilerden bazıları dikkate alınabilir:

​

1. İletişim bozulduğunda ve geri yüklendiğinde ne olur?

2. Tam yüklü bir Ethernet bağlantısı altında ne olur? 

3. Cihaz çeşitli türlerdeki elektrik kesintilerinden nasıl kurtulur?

4. Doğru sayıda planı, olayı, yazı tipini vb. destekliyor mu? 

5. Cihaz uygun zamanı tutuyor mu; yani, spesifikasyonların zamanlama doğruluğu ve sapma gereksinimlerini karşılıyor mu? Gün ışığından yararlanma saati geçişleriyle düzgün bir şekilde ilgileniyor mu?

6. Dinamik bir mesaj işareti için, temel metin oluşturmayı, gerekçelendirmeyi, karakter boyutlarını, yanıp sönen zamanlamayı, çok aşamalı mesaj zamanlamasını, planlayıcı işlemi, durum izleme, hata algılama, iletişim yanıt sürelerini (belirtilmiş oldukları varsayılarak) ve iletiler için hata işlemeyi kontrol edin. Çok uzun, yanlış formüle edilmiş vb.

​

Cihaz işlevselliği için her operasyonel gereksinimin belirli bir test senaryosu ile ele alınması gerekir. 

 

Test senaryolarının karmaşık olması muhtemeldir; sonuçta bazı işlevleri test edebilmek için önemli miktarda kurulum gerekir.

​

Built-in self-test (BIST) veya Built-in test (BIT)

​

Literatürde "Built-in self-test (BIST)" veya "Built-in test (BIT)"  olarak ta isimlendirilen “Kendi Kendine Test” in ne yaptıklarına veya nasıl uygulandıklarına göre farklılaşan birkaç özel versiyonu vardır:

​

• Built-In-Self-Test (BIST) / Yerleşik kendi kendine test

• Power-on self-test (POST) / Güç devreye girdiğinde yapılan kendi kendine test

• Programmable built-in self-test (pBIST) / Programlanabilir yerleşik kendi kendine test 

• Memory built-in self-test (mBIST) / Bellek kendi kendini test etme

• Logic built-in self-test (LBIST) / Lojik devreler kendi kendine test 

• Analog and mixed-signal built-in self-test (AMBIST) / Analog ve karışık sinyal yerleşik kendi kendine test

• Continuous built-in self-test (CBIST, C-BIT) / Sürekli yerleşik kendi kendine test

• Event-driven built-in self-test, such as the BIST done to an aircraft's systems after the aircraft lands. / Uçak indikten sonra bir uçağın sistemlerine yapılan BIST gibi olaya dayalı yerleşik kendi kendine test

• Periodic built-in self-test (C-BIT/P-BIT) / Periyodik yerleşik kendi kendine test

• Interrupt-driven built-in self-test (IBIST) or user/operator-initiated built-in self-test (I-BIT, or O-BIT) / Kesintiye dayalı yerleşik kendi kendine test (IBIST) veya kullanıcı/operatör tarafından başlatılan dahili kendi kendine test

• Power-up built-in self-test (PupBIST, P-BIT) / İlk güç verildiğinde yerleşik kendi kendine güç testi

• Automatic built-in self-test (ABIST) / Otomatik yerleşik kendi kendine test

​

Yukarıda kısa tanımları verilen testler haricinde başka tanımlanmış testler de olabilir. Ben en çok kullanılanaların kısaltmalarını vermeye çalıştım.

 

Fonksiyonel Testin Geleceği

​

Sektörün içindekiler, gelecekteki işlevsel test platformlarının, günümüzün devre içi test sistemlerinde bulunan özelliklerin çoğuna ihtiyaç duyacağına inanıyor. 

 

Örneğin, modülerlik, işlevsel testler için giderek daha önemli hale geliyor. Üreticiler, tescilli fonksiyonel test cihazlarından yeniden yapılandırılabilen modüler test sistemlerine geçiyor. Bu, her bir bireysel uygulama için özel sistemler oluşturan elektronik üreticileri için daha ekonomiktir.

​

Fonksiyonel test çeşitleri

​

Fonksiyonel testler sadece donanım, yazılım ve fonksiyonlar üzerine yapılmaz. Buna ek olarak aşağıda belirtilen diğer testler de fonksiyonel testlere dahil edilebilir.

​

Donanım / Yazılım Testi

​

Cihazın içerisindeki bileşenler ve montajlı PCB kartının üzerinde yapılan testlerdir.

​

İşlevsellik Testi

​

Ürününüzün tam olarak tasarlandığı gibi çalıştığını doğrulamak için donanım veya yazılım ürünleri üzerinde gerçekleştirilebilir. Donanım ve yazılım işlevsellik testinin genel amacı, ürünün tipik olarak teknik veya işlevsel özelliklerde beklendiği ve belgelendiği gibi çalışıp çalışmadığını doğrulamaktır. Yeni bir ürün oluşturan geliştiriciler, ürünün yeteneklerini ve sınırlamalarını açıklayan işlevsel bir belirtimden başlar. Test Mühendisleri, varsa bu spesifikasyonu, beklenen ürün yanıtı için bir kılavuz olarak kullanır. Görevler, belirli özellikleri veya işlevleri test etmek için gerçekleştirilir ve bu görevlerin sonuçlarının beklenen yanıtla uyumlu olduğu test bölümü tarafından doğrulanır.

​

Uyumluluk Testi

​

Ürününüzün hedeflenen kullanım ortamında (örneğin, farklı platformlar, işletim sistemleri, yonga setleri, çevre birimleri, üreticiler vb.) çalıştığından emin olmak için gerçekleştirilir. Satıcılar genellikle uyumluluk testine birlikte çalışabilirlik testi olarak da atıfta bulunur - her iki terim de, piyasaya sürüldüğünde ürününüzün "gerçek dünyadaki" diğer ürünlerle doğru şekilde çalıştığından emin olmak anlamına gelir.

​

Performans Testi

​

Ürününüzü piyasaya sürdüğünüz pazar için kabul edilebilir bir şekilde çalıştığını doğrular. Hiç kimse beklemesi gereken veya durgunluk hissettiren bir ürünü istemez.

​

Kullanılabilirlik Testi

​

Bir ürünün kullanımının ne kadar kolay veya zor olduğu konusunda bağımsız bir analiz sağlamak için gerçekleştirilir. Bu, dokümantasyon, kurulum ve ürün kullanım durumlarını kapsayabilir. Ek olarak, bir dizi farklı kullanıcı deneyimi seviyesi değerlendirilebilir.

​

Otomasyon Testi

​

Ürününüzü birçok farklı endüstri aracından biriyle kodlayarak hızlı ve kolay bir şekilde tekrarlayan testler gerçekleştirmenizi sağlar.

​

Rekabetçi Analiz Testi

​

Ürününüzü piyasada bulunan benzer ürünlerle karşılaştırır. Bunlar daha önce piyasaya sürdüğünüz ürünler veya rakip ürünler olabilir, böylece performans veya kullanılabilirlik avantajlarınızı vurgulayabilirsiniz.

​

JTAG kullanılarak sistem testi 

​​

BOUNDARY-SCAN (JTAG) (SINIR-TARAMA NEDİR?)

 

Sınır tarama (JTAG veya IEEE Std 1149.1 olarak da bilinir), günümüzün IC'lerinin (chip'lerinin) birçoğundaki özel gömülü mantığa erişim sağlayan elektronik seri dört bağlantı noktalı JTAG arabirimidir. 

​

JTAG (adını onu kodlayan "Ortak Test Eylem Grubu (Joint Test Action Group)"ndan almıştır.), üretimden sonra tasarımları doğrulamak ve baskılı devre kartlarını test etmek için bir endüstri standardıdır.

​

JTAG arayüzü sadece PCBA'larınızdaki cihazları programlamak için değil, aynı zamanda test için de kullanılabilir.

​

JTAG/sınır tarama arayüzüne ve mantığına sahip cihazlar, günümüzün Baskılı Devre Kartı Montajlarının (PCBA'lar) çoğunda bulunur. 

 

Cihazlar, PCBA üzerinde sözde bir 'tarama zinciri' oluşturmak için genellikle seri (papatya zinciri) şeklinde bağlanır. 

 

Mantığı etkinleştirmek ve kartın testini ve cihazların programlanmasını tamamlamak için harici bir JTAG/sınır tarama denetleyicisi kullanılır. 

 

JTAG/sınır tarama mantığının kullanılması, harici problama ve karmaşık fikstürlere olan ihtiyacı ortadan kaldırdığından, tasarım, üretim ve hizmette panoları test etmek ve cihaz programlamak için ekipmanın miktarını ve karmaşıklığını en aza indirir.

​

JTAG sınır taraması, prosesinize üç şekilde yardımcı olur: kuruluşunuza zaman kazandırır, uygun maliyetlidir ve ürünlerinizin kalitesini güçlendirir. Bunu nasıl yaptığımızı açıklamak için, bazı ayrıntılara bakalım.

 

JTAG sınır tarama standardı, geleneksel PCB montaj test ekipmanının karşılaştığı temel, teknik bir sorunu çözmek için geliştirildi, yani cihaz pinlerini ince aralıklı, yüksek pin sayılı SMD paketlerinde (özellikle BGA'larda) problama. JTAG/sınır tarama mantığının yongalara gömülmesi, pinlerin kolayca erişilebilir olmasını sağlar ve harici problama olmaksızın, paket türünden veya cihaz karmaşıklığından bağımsız olarak test sinyallerinin cihazlar arasında iletilmesine olanak tanır.

 

Test, ürünlerinizin kalitesini garanti etmek için gereklidir. Bir olasılık, işlevsel bir test yapmaktır. Bununla birlikte, işlevsel testin iki ana dezavantajı vardır: olası tüm montaj kusurlarını ele alıp almadığınızı bilemezsiniz ve bir arıza bulursanız, nedenini teşhis etmek zordur (zaman alıcı, maliyetlidir). Bu iki eksiklik yapısal testlerle giderilir. Ancak yapısal testler, cihaz pinlerinin araştırılmasını gerektirir. 

 

Minyatürleştirme ile problama artık mümkün değildir ve bu nedenle harici problar kullanılarak yapısal testler imkansız hale gelir. Sınır tarama ile bu tür harici sondalama artık gerekli değildir. Böylece sınır taraması, minyatürleştirme durumunda yapısal testlerin hala mümkün olduğu şekilde geliştirilmiştir.

 

Kısacası: minyatürleştirme durumunda da yapısal testleri kolaylaştırmak için sınır taraması (JTAG) geliştirilmiştir.

 

Orijinal standart kart testine odaklanırken, JTAG arayüzü yakında cihazların sistem içi programlanması için de kullanıldı (Flash bellekler, FPGA'lar, CPLD'ler ve mikro denetleyiciler). 

 

JTAG sınır tarama standardı artık geleneksel sistemlere göre birçok avantaj sağlıyor.

​

JTAG arabirimi aracılığıyla erişilebilen çiplerdeki yerleşik kaynaklara örnek olarak, sınır tarama kaydı ve mikro denetleyici hata ayıklama mantığı verilebilir.

Bir sınır tarama kaydı, aygıt işlevselliğini (aygıt çekirdeği) kullanmadan aygıt pinlerine doğrudan erişim sağlar. Test veya programlama için farklı cihazlar arasındaki bağlantılara kolayca erişilebilir. Sınır tarama kaydı, sınır tarama testi ve programlamanın merkezinde yer alır. 

 

Mikrodenetleyici hata ayıklama kayıtları/mantığı, mikroişlemci işlevselliğini kullanmadan mikroişlemci veri yollarına doğrudan erişim sağlar.

​

Biraz önce de belirtmiştim. JTAG arayüzü sadece test için değil, aynı zamanda PCBA' larınızdaki  cihazları  programlamak için bir JTAG programcısı olarak da kullanılabilir. 

 

Flash bellekler, FPGA'lar, CPLD'ler, mikrodenetleyiciler (gömülü flaş) ve I2C, SPI ve PMBus cihazları gibi seri cihazlar, dört portlu JTAG arabirimi veya çevreleyen JTAG cihazları aracılığıyla programlanabilir. JTAG ile bu tür cihazları PCB üzerine monte edildikten sonra programlamak mümkündür. 

 

Bu yerleşik programlama veya sistem içi programlama (ISP), aşağıdakilerle sonuçlanır:

​

• Çok daha basit cihaz lojistiği (stokta yalnızca programlanmamış parçalar)

• Bir cihazın birden çok kez kullanılması yerine tek seferlik kullanımı

• Örneğin ürün yükseltmeleri için sahada da kolay yeniden programlama

​

JTAG' in seri yapısı nedeniyle büyük flaş cihazlarının programlanması çok yavaş olabilir. Bu, flaş kısmına bağlı programlanabilir bir mantık cihazı (bir FPGA gibi) varsa, bazı JTAG tool ları programlama sürecini önemli ölçüde hızlandırmak için kullanılabilir ve oldukça sık olarak cihaz için maksimum hıza ulaşır.

​

JTAG' de analog ve dijital tarama

​

Kartlar, analog ve dijital devrelerin bir karışımını içerir. JTAG sınır taraması çoğunlukla dijital sinyallerle sınırlıdır (ancak bir analog sınır tarama standardı mevcut olsa da). 

 

JTAG, işlevsel testler ile birleştirildiğinde, analog sinyaller genellikle işlevsel testler için kullanılan analog cihazlar tarafından işlenir. 

 

JTAG, genellikle daha yüksek hacimli üretimde kullanılan ICT (in-circuit test) ve FPT(flying probe test ) sistemleriyle birleştirildiğinde , benzer şekilde analog devre ICT veya FPT tarafından işlenir. 

 

Bağımsız bir sistemde bir kartın analog devresini yönetmek için JTAG Technologies'in sınır tarama sistemlerinde (JTAG kontrolörleri, G/Ç modülleri ve yazılım) Karışık Sinyal G/Ç yetenekleri mevcuttur.

​

Sınır Tarama tekniği genellikle kart düzeyinde bir test yöntemi olarak düşünülür, ancak bazı teknikler JTAG ile sistem düzeyinde testi oldukça etkili hale getirir. Sistemler monte edildiğinde birçok türde arıza ortaya çıkabilir. JTAG test teknikleri, bu sorunların çoğunu bulmak ve teşhis etmek için çok uygundur. Örneğin, bir konektör iyi elektrik bağlantısı yapmıyor olabilir veya montaj sırasında konektörün pimleri zarar görebilir, cihazın bazı parçaları eksik veya düzgün çalışmıyor olabilir. 

​

Minyatürleştirme, artan cihaz karmaşıklığı

Daha küçük cihaz paketleri ve artan cihaz karmaşıklığı, devre içi test (ICT:in-circuit test), uçan prob testi (FPT: flying probe test ) ve fonksiyonel test (FCT: FunCtional Test) gibi geleneksel test yöntemlerinin test kapsamını ve tanılama yeteneklerini sınırlar. 

 

JTAG test ve sistem içi programlama uygulamaları, PCB kartlarınızdaki yongalarda yerleşik olan kaynakları kullanır ve geleneksel test yöntemlerini tamamlayıcı niteliktedir. 

 

JTAG'ı geleneksel test yöntemleriyle birleştirmek , tüm kart türleri için daha yüksek test kapsamı sağlar. 

 

JTAG sınır taraması bir ICT/FPT'ye eklenmesi, özellikle test erişiminin geri yüklenmesine yardımcı olur. 

 

Fonksiyonel test sistemlerine eklenen JTAG sınır taraması, üretim hatalarını daha kolay tespit etmeye ve teşhis etmeye yardımcı olur. Ayrıca, bir kartta işlevsel test için belirli başlangıç ​​durumlarını daha kolay oluşturmaya veya işlevsel test sırasında herhangi bir noktada sinyal durumlarını incelemeye yardımcı olabilir.

​

Sistem testi nedir ve neden yapmak istersiniz?

​

JTAG standardını kullanarak Sistem seviyesi testi tartışmasına başlamak için, sistem testinin ne olduğu ve kart seviyesi testinden nasıl ayırt edildiği gibi sistem testinin bazı temel yönleri açıklığa kavuşturulmalıdır. Bir sistem, “karmaşık bir bütün oluşturan birbiriyle ilişkili, etkileşimli veya birbirine bağımlı öğeler grubu” olarak tanımlanabilir. 

 

Sistem basitçe, belirli bir görevi yerine getirmek için birden fazla kartın bağlantısı veya birleşimi olarak tanımlanabilir. Bu, bir ana/kart kartı kombinasyonu kadar basit bir montaj veya yüzlerce panoya sahip son derece karmaşık arka panel tabanlı bir bilgisayar olabilir. Dolayısıyla, bu tanımın yardımıyla, bir elektronik sistemin, bir görevi yerine getirmek için birlikte çalışan bir grup birbirine bağlı cihaz ve kart olduğu söylenebilir. 

 

Sistem testinin temel amacı, bir elektronik sistemi oluşturan bileşenler, tüm sistemin görevine bakılmaksızın ayrı ayrı test edilebilmesine rağmen, karmaşık bütün düzeyinde yapısal bütünlüğü ve/veya işlevselliği doğrulamaktır. 

 

Temel düzeyde, bir sistemin yapısal bütünlüğünü test etmek, her bir bileşenin bu tür bağlantıları gerektiren diğer tüm bileşenlere düzgün şekilde bağlı olduğunu doğrulamak anlamına gelir.

​

Neden sistem testi?

​

Çoğu elektronik ürün bir sistem olarak görülebilir. Sistemin tüm bileşenleri ayrı ayrı tamamen test edilse bile sistem yine de düzgün çalışmayabilir. Sistemler monte edildiğinde birçok sorun ortaya çıkabilir. 

 

Sınır tarama teknikleri, bu sorunları bulmak ve teşhis etmek için olası çözümü sağlayabilir. 

 

Örneğin, bir konektör iyi elektrik teması yapmıyor olabilir veya montaj sırasında konektörün pimleri zarar görebilir. 

 

Arka paneldeki kartlar eksik, yerinde değil veya düzgün çalışmıyor olabilir. 

 

İşlevsel testler, sistemin beklendiği gibi çalışmadığını belirleyebilir, ancak işlevsel testlerle arızanın yalıtılması ve teşhis edilmesi çok zaman alıcı olur ve nedeni gidermek için genellikle yüksek düzeyde sistem uzmanlığı gerekir.

​

Ayrıca sınır tarama teknikleri, test fonksiyonlarının dışında çeşitli işlemleri de gerçekleştirebilmektedir. 

 

Sınır tarama, yapısal bütünlük testlerinin yanı sıra, flash belleğin yerleşik programlamasını, PLD'lerin sistem içi konfigürasyonunu, I2C verileriyle yerleşik programlamayı ve bir işlemcinin JTAG hata ayıklama bağlantı noktası aracılığıyla öykünme tabanlı işlevsel testleri de gerçekleştirebilir. 

 

Sistem düzeyinde hata ayıklama ve üretim testi ile başlayan sınır taraması, saha desteğine genişletildiğinde birçok başka sistem avantajı sağlar. 

 

Örneğin, sınır taraması, flash bellekte saklanan programların hızlı ve kolay güncellemeleri veya yerleşik PLD'lerin yeniden yapılandırılması yoluyla sahadaki sistem işlevselliğindeki güncellemeler için kullanılabilir.

​

Sistem testi, sınır taraması (JTAG) ile nasıl uygulanır?

​

Sınır tarama tabanlı sistem testlerini uygulamak için üç ana yöntem mevcuttur. Bu yöntemlerin tümü, sisteme harici bir sınır tarama test aracı bağlamayı içerir.

​

Halka Mimarisi (Ring Architecture):

İlk harici yöntem, sistemdeki tüm kartlardaki tüm sınır tarama yollarını, sınır tarama test sistemi için bir erişim noktası olan tek bir tarama yoluna bağlar. Bu yöntem, sistem konfigürasyonunun monte edilen her üründe tamamen aynı kalmasını gerektirir. Ayrıca, tek tarama yolundaki herhangi bir kesinti, tüm sınır tarama testi erişimini devre dışı bırakacaktır. Çok uzun bir tarama yolu da yavaş erişim sürelerine neden olabilir.

​

Yıldız Mimarisi (Star Architecture):

Sistemi test etmenin ikinci yöntemi yıldız mimarisidir. Bir arka plan yıldız konfigürasyonunda, arka panel TCK ve TDI'yi doğrudan tüm kartlara sürer ve her kart arka plana bir TDO sinyali verir. 

 

Her kart, arka panelden benzersiz bir TMS sinyali ve her sinyal için ayrı bir devre izi gerektirir. Test sırasında, bir seferde yalnızca bir pano etkinleştirilir ve yalnızca o pano için TMS sinyali etkindir. 

 

Bu mimari ile neredeyse tüm çipler bağımsız olarak test edilebilir. 

 

STAR konfigürasyonu, IC ve PCB arasındaki bağlantıyı ve bir seferde ayrı işlevselliğini test etmek için kullanılır.

​

Halka ve yıldız mimarilerinin avantajı, sınır tarama belirtiminin gerektirdiğinin ötesinde herhangi bir ek bileşen veya yeni protokol gerektirmemeleridir. Bu onları uygulamayı kolaylaştırır, ancak büyük bir çok kartlı sistemde genellikle kullanımı çok zahmetlidir.

​

Çoklu Bırakma Mimarisi (Multi-drop Architecture):

Üçüncü yöntem, bir harici JTAG bağlantı noktasından ayrı kartlardaki tarama yollarına erişimi kontrol etmek için bir yöntem tasarlamaktır. 

 

Sistemi test etmek amacıyla, kartı kontrol eden kart üzerine bir multi-drop ağ geçidi cihazı takılmalıdır. Çoklu bırakma mimarisi, sistemdeki her bir karta paralel olarak bağlanan yalnızca bir 1149.1 veri seti ve kontrol sinyali kullanır. 

 

Sınır tarama işlemlerinin bir seferde yalnızca bir panoya uygulanmasını sağlamak için her panoda adreslenebilir bir ağ geçidi cihazı uygulanmalıdır. 

 

Seçilen kartın tarama zincirini veri yoluna bağlamak için sistem düzeyinde sınır tarama denetleyicisi tarafından sınır tarama veriyoluna özel bir seçim protokolü uygulanır. 

 

Bu, her PCB kartında ekstra seçim mantığı pahasına yukarıda bahsedilen sorunları (Halka ve Yıldız konfigürasyonunda) çözer.

​

Aşağıdakiler dahil olmak üzere, ticari olarak temin edilebilen çoklu bırakma ağ geçidi cihazları vardır:

​

• Texas Instruments

  • Tarama Yolu Bağlayıcı (SPL:Scan Path Linker) – SN54ACT8997

  • Adreslenebilir Tarama Bağlantı Noktası (ASP:Addressable Scan Port) - SN54ABT8996

  • Adreslenebilir Tarama Portunu Bağlama (LASP:Linking Addressable Scan Port) – SN54LVT8986

• National Semiconductor

  • Tarama Köprüsü (Scan Bridge) (SCANSTA111, SCANSTA112)

  • Firecron (Alliance Semiconductor)

  • Ağ Geçidi (Gateway) (JTS03, JTS06)

• Lattice Semiconductor

  • BSCAN2 (Çoklu Tarama Bağlantı Noktası Bağlayıcı /(Multiple Scan Port Linker))

​

JTAG Zinciri (JTAG CHAIN): Çoklu Voltaj kullanımı

​

​Düşük güçlü, el tipi cihazlar daha yaygın hale geldikçe, 5-V, ​​3.3-V, 2.5-V ve 1.8-V cihazların karışımına sahip baskılı devre kartları yaygınlaştı ve JTAG zincirinin tasarımını zorlu bir görev haline getirdi. Tasarımcı, hem JTAG zincirinin çalışma voltajını hem de farklı voltajlarda çalışan cihazları yerleştirme sırasını belirlemelidir. 

​

Tek PCB üzerinde karışık düşük voltajlı JTAG arabirimlerinin (3.3V, 2.5V, 1.8V ve hatta daha düşük) kullanımının arttığını gördüğümüz için, çoklu voltajları yönetmek için farklı yöntemleri düşünmek önemli hale geliyor . 

 

Çözüm genellikle iki olası yönteme veya her ikisinin bir kombinasyonuna iner : Zincirleri gerilime göre ayırın veya zincirde gerilim dönüştürücüleri kullanın.

​

Birden fazla JTAG TAP(Test Access Port) voltajına sahip kartlar çok yaygındır ve JTAG zincir tasarımının başlarında düşünülmelidir. Voltaj çevirme yöntemlerinin tek zincirli tasarımlarla sınırlı olmadığını ve ayrıca bir çoklu TAP kartında da kullanılabileceğini unutmayın. 

​

Papatya zinciriveya birden fazla DSP, FPGA, CPLD ve diğer mantık cihazlarını JTAG bağlantı noktaları aracılığıyla bağlamak, bunların tek bir JTAG konektörü kullanılarak kontrol edilmesine olanak tanır. 

 

Birden çok JTAG cihazı bulunan kartlarda yaygın olarak uygulanan zincirleme zincirleme, seri bir yol oluşturmak için TDI ve TDO pinlerini birbirine bağlar. 

 

Zincirin girişi, birinci cihazın TDI'sidir; zincirin çıktısı, son cihazın TDO'su. Tüm cihazların TRST, TCK ve TMS pinleri paralel bağlanır. 

 

Papatya zinciri, istenen hedef cihazlara bağlı olarak takılabilen veya çıkarılabilen jumperlar sağlayarak, hata ayıklama amacıyla zincirdeki bir veya daha fazla cihazın atlanmasına izin verecek şekilde tasarlanabilir. 

 

Zincirleme bağlanabilen cihaz sayısı teorik olarak sınırsızdır, ancak yaklaşık sekizden fazla cihaza sahip zincirlerde zamanlama sorunları ve aralıklı çökmeler sıklıkla meydana gelir,

​

JTAG zamanlama gereksinimlerini karşılamak için, zincirde yaklaşık dörtten fazla cihaz olduğunda sinyal bütünlüğünü korumak için tamponlar TCK ve TMS'ye yerleştirilmelidir ve her bir tampon dörtten fazla cihazı sürmemelidir. 

 

Örneğin, altı cihazlı bir zincir, TCK için iki tampon ve TMS için iki tampon gerektirir. Sürücü, dört veya daha fazla cihazı sürmek için yeterli güce sahip, yüksek hızlı (düşük yayılma gecikmesi) olmalıdır.

​

Bir donanım mühendisinin, aynı G/Ç voltajlarına sahip olmayan aygıtları zincirleme bağlaması gerekebilir. 

 

Tüm cihazları tek bir zincirde bağlamak en iyi çözüm olmayabilir, bu nedenle tasarımcı, tescilli hata ayıklama araçlarının gereksinimlerini karşılamak için zincirleri bölümlere ayırmayı düşünmelidir. 

 

Çoklu voltaj seviyelerini barındırmak için seviye çeviricilerine ihtiyaç duyulabilir ve sinyal bütünlüğü korunmalıdır. 

 

Tasarım ve test karmaşıklığı önemli ölçüde artar ve sistemi entegre etmek ve test etmek için IEEE 1149.1 uzmanlığına ihtiyaç vardır.

​

JTAG CHAIN hakkında biraz daha ayrıntılı bilgi için "Architecting-multi-voltage-jtag-chain.pdf" dosyasını indirip inceleyebilirsiniz.

​

Sonuç

​

Üretim testi açısından temelleri yaptıktan sonra, genellikle düşük ve orta hacimli üretim için yapılabilecek iyileştirmeler vardır. İyileştirmeler, bir montaj ve test açısından kağıtsız ve artan otomasyonla kolaylaştırılmıştır ve aşağıdakilerle ilgilenenler için en uygundur:

​

1. Azaltılmış insan hatası

2. Geliştirilmiş izlenebilirlik

3. Artan verimlilik

​

Operatör/teknisyen Güvenliği

​

Yüksek voltaj, yüksek akım veya hızlı hareket eden veya güçlü ekipman söz konusu olduğunda, tıpkı doğrulama aşamasında olduğu gibi otomasyon fırsatları vardır.

​

Görev açısından kritik ürün

​

Bu durumda, üretilen bu parçalardan yalnızca bir avuç veya birkaç düzine olabilir, ancak parçalar gerçekten kritik öneme sahipse, otomasyon, parçayı test etmek için gereken titizliği, bunlar için gereken güveni oluşturmak için gereken düzeylerde test etmeyi kolaylaştırabilir. parçalar ve bu güveni haklı çıkarmak için raporları otomatik olarak üretir.

​

Son olarak, test etmek tüm taraflar için pahalı olabilir; kurum, eksiksiz bir test programı gerçekleştirmeden önce cihazın kullanımıyla ilgili riskleri ve cihazın geçmişini tartmalıdır. Cihaz yeni bir tasarım veya kuruma özel ise, tam test programı garanti edilir.

​

Ürününüz nasıl test edilir? Bu sorunun tümü bütçe, zaman baskısı ve test olanaklarının mevcudiyeti gibi faktörlerden etkilenen birçok yanıt vardır.

Ancak, cevabı dikte eden düzenlemeler ve standartlar da olabilir.

Ayrıca, artan güvenilirlik ve sağlamlık elde etmek ve belgelemek için gerekli kalite gereksinimlerinin üzerine inşa etmek bir avantaj olabilir.
 

Bu gereksinimlere sahip olmayan ürünlere gelince, düşük ürün geliri ve beklenen kısa yaşam döngüsü, güvenilirlik inisiyatifleri üzerinde motive edici bir etkiye sahip olabilir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle, şirketler arasında güvenilirlikle ilgili olgunluk derecesi de çok farklıdır.

​

 

Bazı şirketler güvenilirlik testleri ile uzun ve entegre bir geçmişe sahiptir ve tasarım aşamasından tam kuruluma kadar yüksek güvenilirliği hesaba katarken, diğer şirketler daha yüksek güvenilirlik yolculuğuna yeni başlamıştır. Bununla birlikte, çoğu şirket - olgunluklarına bakılmaksızın - güvenilirlik stratejilerini iyileştirebilir. 

​