基于ATCA架構的并發SRIO測試系統設計

孟珞珈

（中國電子科技集團公司第三十研究所，四川成都，610041）

基于ATCA架構的并發SRIO測試系統設計

孟珞珈

（中國電子科技集團公司第三十研究所，四川成都，610041）

本文通過對SRIO總線板卡在量產過程中的功能、性能集成測試需求進行分析，并結合當前測試技術發展趨勢，提出一種基于ATCA架構的SRIO自動測試系統實現方案，以解決SRIO總線板卡在量產測試時，由于固定SRIO端口號、網絡IP以及MAC地址，導致無法直接進行并發測試的問題。該方案采用了先進的系統架構，支持并發測試，能夠滿足產品量產測試需求，有效提高生產測試效率，并具備良好的通用性和擴展性，可作為基礎性測試平臺進行推廣應用。

SRIO測試系統；ATCA架構；并發測試

0　引言

隨著通信總線技術的不斷發展，板卡類通信產品越來越多的采用高速串行總線技術，以實現更高的通信帶寬與速率。基于VPX標準的串行RapidIO（SRIO）具有高可靠、高帶寬的特點，并且針對嵌入式系統進行了優化，因此在軍工通信領域的產品設計中被廣泛采用。該類產品形態以3U板卡為主，接口采用Multi-GigRT2連接器，支持SRIO 1x/4x串行協議，同時擴展有以太網口及其它基本接口。該類產品進行量產測試時，通常是將測試對象接入宿主機，用戶操作宿主機的測試軟件進行測試。這種測試方法的缺點是方式單一，自動化程度與測試效率極低，人力資源耗費大，無法滿足產品定制化與規模化生產的需求。為解決測試能力的不足，提升測試過程中的自動化、智能化程度，提高測試效率，減少人工干預，滿足產品定制化需求，需從測試系統架構入手，采用先進平臺架構，結合標準設計規范，設計兼具通用性與擴展性的自動測試系統。

1　重點解決的問題

從SRIO板卡類通信產品的技術特點進行分析，在生產測試階段，軟硬件版本均已經固化到產品中，SRIO端口號、網絡IP以及MAC地址等參數均相同，若采用SRIO交換以及網絡交換的方式來進行通信，則測試時需實時修改和配置相關參數，無法滿足自動、并發以及快速測試的要求。因此，需設計分布式的測試邏輯架構，該測試邏輯架構應具備多條測試通道，測試通道可同時獨立運行且互不干擾，依靠單條測試通道實現單臺產品的接口適配及測試信息采集，再通過網絡交換實現測試信息的匯總處理，從而避免實時修改和配置產品參數，保證產品在測試過程中的狀態一致性。

通過對平臺及總線技術進行調研分析，采用ATCA系統架構可有效解決上述需求，且在處理能力、系統管控以及整機散熱上有明顯優勢，支持并發測試，其通過高速串行總線交換+網狀背板的方式，既能有效解決通信中的帶寬瓶頸，也支持系統中各單元之間的獨立運行與靈活互換。ATCA測試系統平臺架構如圖 1所示。

圖 1 ATCA測試系統平臺架構圖

本文以解決SRIO板卡類通信產品的功能、性能集成測試為出發點，同時考慮到通用性和擴展性，提出了一種基于ATCA架構的并發SRIO測試系統解決方案，以支持3U結構形態的SRIO板卡為主，配合支持一鍵快速測試功能的自動測試軟件，測試效率與測試靈活性大大提高。且測試單元之間可靈活互換，支持升級測試單元，滿足其它定制結構形態的產品接入測試。文中重點對系統的總體架構、主要單元及測試軟件進行了詳細設計分析。

2　測試系統架構設計

SRIO測試系統設計為標準上架式整機設備，機箱內安裝各個單元模塊。測試軟件安裝在測試系統上，系統支持外接鼠標、鍵盤及顯示器，整機采用交流220V供電。上電后，系統通過I2C總線對各個單元模塊進行工作狀態的初始化配置。工作時，用戶操作測試軟件，通過選擇測試對象，設置測試參數，實現對測試對象功能、性能的測試。測試軟件對測試數據進行診斷和分析，并將測試結果通過人機交互界面與用戶進行交互。其應用方式如圖 2所示。

圖 2 SRIO測試系統應用方式圖

SRIO測試系統按ATCA架構進行系統設計，通過對各硬件模塊功能進行分類整理，提煉出相對獨立通用的功能單元。SRIO測試系統的硬件單元主要分為電源單元、主控單元、交換單元以及6路獨立的測試單元，各單元通過系統背板與主控單元進行交換互通。系統背板總線主要包括系統電源（POWER）、系統管理總線（I2C）和測試業務總線（Gbe），系統主機原理如圖 3所示：

圖 3 SRIO測試系統設計原理圖

3　主要技術指標

本系統的主要技術指標包括：①實現6路并發測試通道；②系統交換總線采用千兆以太網交換；③系統擴展VGA接口、USB2.0接口、LAN接口等通用接口；④系統采用交流供電，功耗≤250W；⑤操作系統支持Windows XP及以上；⑥支持對測試對象進行狀態查詢、參數設置、功能測試、性能測試以及互通測試。

4　主要單元設計

4.1主控單元設計

主控單元作為測試系統的核心處理單元，采用高性能的計算機模塊作為處理器，設計載板用于通用接口擴展。主控單元是運行操作系統及測試軟件的主平臺，負責測試業務的發起以及測試信息匯總、處理及輸出顯示。通過系統管理總線（I2C）對系統各單元進行統一管理和調度控制，包括單元開關電控制、主要芯片工作參數配置等；通過測試業務總線（Gbe）接入交換單元，實現與各測試單元之間的測試控制信息交互，對測試過程進行控制；通過載板擴展出對外綜合接口，用于連接顯控設備及其它通用儀器。

4.2系統背板與交換單元設計

系統背板為混合背板，主要接插件采用VPX標準接插件，為系統中各單元提供物理和電器互聯。背板主要總線包括系統管理總線（I2C）和測試業務總線（Gbe），拓撲采用單星型結構，傳輸協議采用標準的以太網協議。背板提供9個槽位，其中電源槽、系統槽和交換槽依次固定在1-3號槽位，分別對應電源單元、主控單元和網絡交換單元；4-9號槽位為儀器槽，對應測試單元。

交換單元按照二層交換機的思想進行設計。采用BCM5396做為千兆以太網的交換芯片，實現主控單元與測試單元之間千兆網絡數據交換。

4.3測試單元設計

測試單元作為系統中直接與測試對象進行電氣信號連接的單元，是測試系統設計的重點與難點。測試單元與測試對象之間采用Multi-GigRT2連接器進行物理接口適配，實現控制總線以及業務總線的交互、測試系統通用測試協議到測試對象專用協議之間的轉換，以及對測試對象進行供電。測試單元在硬件設計上采用DSP+FPGA的架構實現，其原理框圖如圖 4所示。

圖 4測試單元設計原理圖

其中，DSP采用了TI 公司的TMS320C6455，既作為SRIO接口通信芯片，也是測試單元的主處理核心，實現對測試單元各芯片的管理和控制，網絡協議的應用層處理以及SRIO接口適配。FPGA采用Xilinx公司Sparten6系列XC6SLX150T芯片，通過芯片集成的2路千兆MAC收發器可分別實現與測試對象以及背板單元的網絡通信；通過FPGA的邏輯設計實現網絡協議的處理，以及與DSP之間的同步EMIF通信。

5　測試軟件設計

測試軟件在總體架上采用了分層設計理念，從下到上分別是系統層、適配層、數據層和應用層，系統層采用Windows XP及以上操作系統，安裝相關設備驅動；適配層抽象出統一的接口支撐上層軟件的開發設計；數據層實現測試數據收發緩存處理、數據封裝解析以及測試結果判斷；應用層實現人機交互，包括顯控外設的輸入輸出處理，軟件配置管理以及日志存取操作。測試軟件架構圖如圖 5所示。

圖 5測試軟件架構圖

測試時，主控單元運行的測試軟件根據測試功能項的不同，調用相應的測試指令通過交換網絡發往對應測試單元。測試單元對測試指令進行解析和轉換，對測試對象的工作狀態進行控制，并按照測試對象的接口協議轉發測試指令；測試對象執行測試指令并將測試結果按照接口協議發送到測試單元，測試單元將測試結果封裝成測試數據幀，通過交換網絡發送到主控單元，通過測試軟件進行分析處理及可視化呈現。

6　結束語

本文設計了一種基于ATCA架構的SRIO總線類板卡通用測試系統，該系統提供6路并發SRIO測試通道，支持千兆網絡無阻塞交換，并且成功解決了SRIO總線類板卡在量產測試時，由于固定SRIO端口號、網絡IP以及MAC地址，導致無法直接通過網絡交換方式進行并發測試的問題。在測試軟件設計上采用層次化設計，消除硬件及系統差異給軟件設計帶來的影響，有效減少各層次、各模塊之間的耦合。該測試系統集成度高，可擴展性強，具備較高的自動化測試能力。經實際驗證，該測試系統可滿足SRIO總線類板卡的量產測試需求，測試效率較以前提高了近6倍，是ATCA架構與測試技術相結合的成功應用。

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The design of concurrent SRIO test system based on ATCA

Meng Luojia
（No.30 Institute of CETC，Chengdu Sichuan 610041，China）

This paper introduce an automatic SRIO test system，which based on ATCA architecture and combined with technology development trend of test ，in order to slove the problem that SRIO bus card can’t support concurrent test because of fixed parameter such as SRIO port，IP and MAC address，and match the needs of the SRIO bus card’s integration of function and performance test requirements in the process of mass production.The design of test system，using advanced system architecture，has a concurrent test mechanism，which can improve the test efficiency.This test system has good versatility and expansibility，can be used as a basic test platform in the similar application.

SRIO test system；ATCA；concurrent test

TN06

A