|
在MCU固件开发里，测试环节绝对是重中之重，漏测一个Bug，后续可能引发一堆麻烦事儿，像产品召回、客户投诉，甚至安全事故。 下面结合我多年的经验，分享一套实用的测试策略，从单元测试到硬件测试，覆盖全流程关键要点。
一、分层测试策略 单元测试，逐个击破，确保模块无误，从功能要求开始，一个一个点进行测试。 主要验证每个函数或模块的逻辑是否正确，像传感器驱动、PID算法、通信协议这些模块都得测。 集成测试，拼接模块，检查接口协作 验证各个模块之间交互是否正常，比如SPI通信、中断处理、任务调度这些方面等各个功能。
在多任务并发，测试当高优先级任务抢占低优先级任务时，共享资源，像全局变量、队列是否能被正确保护。可以用互斥锁或者禁用中断的方式来保护资源。 中断嵌套，模拟外设中断，比如UART接收 打断定时器中断的情况，检查上下文保存和恢复是否正确。 硬件接口时序 用逻辑分析仪 如Saleae Logic 抓取SPI时钟和数据信号，看看时序是否符合芯片手册的要求。
像有些必须要用工具的，就可以选择工具测试，像使用Saleae Logic可以抓取I2C、SPI、UART等信号，还能分析时序和协议。 不过有时还要自定义测试板，通过跳线模拟传感器故障，比如短路、断路等情况，测试固件的容错能力。
系统测试，模拟真实环境，全面检验，验证整个系统在真实环境中的表现，包括低功耗、EMC抗干扰、多传感器融合等方面。
关键测试项 低功耗验证 用电流探头 如Keysight N2820A 测量睡眠模式下的电流，确保符合规格书的要求，比如小于1μA。 EMC抗干扰 用信号发生器加上功率放大器注入干扰信号 比如80MHz - 1GHz的射频干扰 ，测试固件是否会误触发，像看门狗复位这种情况。 多传感器融合 模拟加速度计、陀螺仪、磁力计的数据，验证姿态解算算法 如Mahony滤波 的稳定性。 可以使用电流探头，精准测量μA级的电流。 或者自定义上位机 通过USB或者CAN发送模拟的传感器数据，同时监控固件的输出，比如电机控制指令。
用虚拟的外设替代实际硬件，测试固件在复杂场景下的行为，像电机控制、电池管理等场景。 PC模拟外设 用Python或者MATLAB模拟传感器输出，比如用正弦波模拟电机编码器信号，然后通过串口或者CAN与MCU通信。 专用HIL设备 像NI PXI平台，搭配FPGA模拟高速信号，像PWM、高速ADC等。 有一次HIL测试发现，固件在模拟电机堵转时没有及时关断IGBT，导致HIL设备的保护电路触发。修复这个问题后，就避免了实际硬件损坏的风险。
二、提升测试效率的实用技巧 自动化测试框架，减少人工操作，避免失误，减少人工操作，防止因为“手抖”而漏测，有的时候人也会疲劳，会出现失误的情况。 像我们公司之前做一个Python脚本，调用串口或者CAN工具发送测试命令，自动解析固件返回的数据，并生成测试报告。 Jenkins持续集成 代码提交后，自动触发单元测试和集成测试，如果测试失败就发送邮件报警。 有个项目通过Jenkins自动化测试，把回归测试的时间从4小时缩短到了10分钟，漏测率也降低了80%。调试工具链，快速定位问题，节省时间
三、实际测试中的教训总结 测试总结其实这一点很关键，但是很多人在进行的时候都不会有这一个动作，我再举一个例子，固件中的看门狗复位逻辑有漏洞，在特定的中断服务程序 ISR 中没有及时喂狗，导致客户设备运行2小时后死机。 测试时只模拟了正常流程，没有覆盖中断嵌套的场景。后面进行排查在单元测试中模拟中断嵌套，强制触发看门狗复位；修改固件，在ISR的入口和出口处统一喂狗，或者在禁用中断时临时关闭看门狗。 所以说中断相关的逻辑一定要单独测试，特别是涉及共享资源的场景。
还有一次是关于SPI时序测试，SPI时钟极性 CPOL 和相位 CPHA 配置错误，导致和传感器通信失败，但测试时没有发现，因为测试板用的传感器兼容错误的时序。 没有用逻辑分析仪抓取实际信号，只依赖传感器返回的“假数据”。 最后通过强制要求所有SPI/I2C通信都必须用逻辑分析仪验证时序；在测试脚本中加入时序检查逻辑，比如检查时钟高电平的持续时间是否符合芯片手册的要求。 所以说还是需要经验 总结，上面的就是硬件接口测试必须眼见为实，不能依赖外设的“容错能力”。
| 
楼主
标题置顶
标题高亮
