一種面向FC網絡節點機自動化測試設備的設計

武健　徐玉杰　楊媛媛

摘要：該文設計了一種FC網絡節點機的自動測試設備，使用工控機擴展主板PCIe接口，按照測試要求實現被測單元功能、性能測試。該自動測試設備可以顯著的降低測試過程中的人力資源及設備資源，具有較好的推廣價值。

關鍵詞：FC網絡節點機;自動化測試

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）06-0058-02

1 引言

FC（Fibre Channel，光纖通道）是美國國家標準委員會（ANSI）于1988年提出的一種高速串行傳輸協議，具有高帶寬、多媒介、長距離傳輸、高可靠性與強實時性、統一性與可擴展性以及開放式互連等特點。隨著航空技術的不斷發展，航空電子系統從各子系統的相互獨立的“分離式”到“聯合式”，再到正在使用的第三代“綜合式”和第四代“先進綜合式”，FC光纖通道以其特點已經成為航空電子系統的主干網絡。

自動測試設備用于對被測單元（UUT）進行功能、性能狀態進行評價分析以及故障診斷，通常在人員介入最少的情況下完成分析評價并給出判斷結果，設計良好的自動測試設備可以在更少的維修測試時間和無測試維修人員的情況下完成故障診斷和性能評價，從而增加UUT的系統可用性[1]。

FC網絡節點機作為FC網絡中的主要組成部分，在整個FC網絡中分布廣，數量大，因此FC網絡節點機的自動化測試顯得尤為重要。文獻[2]中提出了一種面向FC網絡通信模塊的自動化測試設備，但該測試設備單次僅能測試一塊設備，無法形成規模化測試;文獻[3]中設計了一種基于PCIe接口的多FC子卡測試設備實現了同時對多塊FC網絡節點機進行測試，提高了測試效率，但是該測試設備需要額外的PowerPC CPU模塊，使得測試設備成本增加，同時也不具備良好的擴展性。

因此，本文設計了一種FC網絡節點機的自動測試設備，無須嵌入式處理器僅用通用PC機即可滿足FC網絡節點機批量測試的需求，并且具有很好的擴展性。

2 測試要求

FC網絡節點機作為FC網絡與宿主機之間的接口，通過PCIe主機接口與宿主機進行通信，是FC網絡數據收發控制終端，作為接口組件為系統中各功能設備提供FC通信接口，實現FC-AE-ASM通信協議處理，負責將宿主機數據提交到FC網絡上，或者從FC網絡上收取數據提交給宿主機。

FC網絡節點機功能性能測試通過PCIe主機接口發送測試命令，對FC網絡節點機內部存儲電路、FC電接口以及FC協議處理電路進行相關測試。FC協議處理電路包括：MailBox、DPRAM等資源。

3 自動測試設備設計

FC網絡節點機自動化測試設備設計考慮以下幾點：

（1）滿足被測產品的功能、性能測試要求，全面測試FC網絡節點機的各個功能電路、對外接口。

（2）滿足小批量生產測試的需求，可以同時進行多個模塊的測試。

（3）滿足環境應力（高低溫、功能振動）試驗的測試。

3.1 測試設備總體設計

根據被測設備自動化測試要求，FC網絡節點機自動測試環境如圖2所示。FC網絡節點機自動化測試硬件環境包括：運行FC網絡節點機自動測試軟件的PC機、PC機內置的PCIe轉接卡以及FC網絡節點機測試機箱三部分。PC機具有極高的擴展性，可以通過更換處理器和內存提供更高的處理速度和更大的PCIe地址空間;內置PCIe接口卡可以實現測試機箱與PC機內部PCIe插槽的互聯轉換;測試機箱采用加固機箱設計，滿足FC網絡節點機的機械應力試驗的要求，設計多個插槽，滿足小批量生產測試的要求。

3.2 FC網絡節點機測試機箱設計

FC網絡節點機測試機箱采用加固機箱設計，FC網絡節點機通過PMC插頭與轉接板連接，轉接板采用標準3U接口，設計VPX插頭和PMC插座實現FC網絡節點機與機箱母板的鏈路耦合，轉接板上設計結構件實現模塊散熱和FC節點機與轉接板的固定，通過鎖緊與機箱槽壁固定以滿足振動試驗要求。母板上設計PCIe交換芯片擴展多路PCIe總線，220V供電電源為整個電源進行供電，無須外部電源。FC網絡節點機測試機箱內部框圖如圖3所示。

電源電路將外部輸入的220V交流電源轉換為FC網絡節點機所需的5V電源，并為機箱內其他芯片提供3.3V、2.5V、1.0V等電源。

可以使用多路端口PCIe交換芯片。機箱內使用1路X4上行端口，8路X4下行端口滿足8臺FC網絡節點機的同時測試。FC網絡節點機FC接口兩兩進行對傳通信，滿足被測設備的通信測試需求。

3.3 PC機內部PCIe轉接板設計

PC機內部按照PCIe CEM V1.1規范要求使用X4信號組將PC機主板上的PCIe信號引出到PC機外部，PC及外部通過MOLEX公司的PCIe-TO-PCIe線纜與FC網絡節點機測試機箱互聯。PCIe-TO-PCIe線纜定義見表1所示。

除了PCIe數據傳輸信號與PCIe時鐘外，CPRSNT#1/CPRSNT#2用于測試機箱插入檢測、CPERST #用于測試機箱復位信號。

3.4 自動化測試軟件設計

FC網絡節點機自動測試軟件運行在PC機的CPU上。測試機箱的設備驅動基于Windows下的WDF（ WindowsDriver Foundation） 框架完成。為提高驅動效率及通用性，FC網絡節點機自動測試軟件的設備驅動將內核態的硬件資源全部映射到了應用空間。

FC網絡節點機軟件通過運行在操作系統之上，通過識別測試機箱插入信號，啟動PCIe交換芯片以及各個FC網絡節點機的初始化，對各個FC網絡節點機PCIe接口進行配置。自動化測試軟件按照測試需求對各個節點機進行硬件資源、不同Payload下的通信速率測試。

4 結束語

本文設計一種可用于環境試驗的多個FC網絡節點機自動化測試設備，該自動化測試設備可以對測試設備進行硬件資源以及不用Payload下的通信速率的自動化測試，并且無須嵌入式處理器，減少了測試設備成本，具有較好的推廣價值。

參考文獻：

[1] 石君友.測試性設計分析與驗證[M].北京：國防工業出版社，2011.

[2] 張楠，李曉慶，孫東旭.面向FC通信模塊自動測試設備設計[J].電子技術，2016，45（5）：80-82.

[3] 武華，鄧發俊，楊媛媛.基于PCIE的多FC子卡測試設備的設計與實現[J].電子技術， 2015（6）：67-70.

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