Texas Instruments, NI 하드웨어 및 소프트웨어로 펌웨어 테스트 플랫폼의 처리량, 커버리지 및 신뢰성 향상

Sambit Panigrahi, Texas Instruments

“NI TestStand와 LabVIEW를 사용하여 시간이 많이 소요되는 수동 테스트 프로세스를 고도로 자동화된 테스트 사이클로 변경했으며, 회귀 테스트 시간을 몇 주에서 며칠로 단축하는 동시에 신뢰성, 반복성, 유지보수성을 개선했습니다.”

- Sambit Panigrahi, Texas Instruments

과제:

추상화를 지원하고 뛰어난 확장성을 자랑하며 사용이 간편한 모듈식 테스트 솔루션을 개발하고, 수백 가지의 전원 관리 집적 회로 (PMIC)에서 테스트 시퀀싱을 지원하고 여러 계측기, 평가 모듈 및 소스 측정 유닛 (SMU)과 상호작용합니다.

해결책:

NI LabVIEW 소프트웨어 및 NI TestStand를 사용하여 서로 다른 요구 사항, 통신 버스 및 프로토콜을 갖는 각종 PMIC를 테스트하고, 컴퓨터공학 배경 지식이 없는 엔지니어도 손쉽게 사용 가능한 유연한 모듈식 자동 테스트 솔루션을 구축합니다.

작성자:

Sambit Panigrahi - Texas Instruments
Shirish Kavoor - Texas Instruments

 

Texas Instruments는 화면 캡처 유틸리티, 출력 시퀀스 등의 시퀀스를 기록할 수 있는 소프트웨어와 함께 상위 레벨, 미들웨어 및 로우 레벨 계측기 드라이버와 소프트웨어를 포괄하는 멀티티어 솔루션을 개발했습니다.

 

우리는 전원 관리 디바이스와 통신하는 데 EV2300 Evaluation Module의 로우 레벨 OCX 드라이버를 재사용했습니다. 기본 프로그래밍 언어이자 시퀀서로 LabVIEWNI TestStand를 사용했으며, 특정 하드웨어 또는 소프트웨어 플랫폼에 종속성을 갖지 않도록 하드웨어 및 소프트웨어 추상화 레이어를 정의했습니다.

 

프로세스 자동화하기      

펌웨어용으로 테스트하는 일반적인 기능에는 대부분 충전/방전 시뮬레이션, 펌웨어 파라미터 감지, 온도와 펌웨어에 읽고 쓰는 작업을 통한 디바이스 통신 시뮬레이션이 있습니다.

 

전원 관리 디바이스는 일반적으로 아날로그 요소 (아날로그 프런트엔드)와 디지털 요소 (마이크로프로세서)로 의사 결정을 내립니다. 이 두 요소의 결합을 통해 보호 기능, 충전 관리, 호스트 디바이스와의 통신, 배터리 수명 예측과 같은 다양한 기능이 구현됩니다. 또한, 전원 관리 디바이스는 SBS (Smart Battery System), JEITA (Japan Electronics and IT Industries)와 같은 각종 표준도 준수해야 합니다. 따라서 이와 같은 펌웨어 기능을 모두 테스트할 수 있는 시스템을 개발하는 것이 우리의 과제였습니다.

 

PMIC에는 고객의 예산, 예측 알고리즘의 복잡도, 필요한 기능, 목표 어플리케이션 등에 따라 다양한 종류가 존재합니다. 여러 전원 관리 IC의 기능, 요구 사항 및 복잡성의 다양성 때문에, 소프트웨어 및 시퀀싱 제품을 자체적으로 개발하기란 쉽지 않습니다. 동일한 소프트웨어 및 시퀀싱 제품으로 모든 옵션을 지원해야 했기에, LabVIEW와 NI TestStand를 사용하여 솔루션을 개발하기로 했습니다. 유연하고 강력하며 모듈식 구성을 지원하는 NI 소프트웨어를 사용한 결과, 여타 소프트웨어 도구를 사용했다면 매우 까다로웠을 작업을 간편하게 수행할 수 있었습니다.

 

NI TestStand의 스크립팅 지원, 간편한 사용 방법, 이동 중 시퀀스 수정 기능, 그리고 보고서 생성 기능으로 개발에 필요한 모든 요구 사항이 충족되었습니다. NI TestStand는 개발에 필요한 거의 모든 기능과 애초에 필요 여부를 알지 못했던 기능까지 갖춘 강력한 테스트 관리 소프트웨어 플랫폼입니다.

 

우리는 강력한 계측기 및 다양한 드라이버 지원 기능을 갖추었다는 점을 높이 사 LabVIEW를 선택했습니다. LabVIEW는 기존 OCX 드라이버와 문제없이 작동했으며, TI의 각종 랩 자동화 시나리오에서 널리 사용되었습니다.

 

 

 

소프트웨어 추상화 계층

소프트웨어 아키텍처는 여러 요소로 구성됩니다. 강력한 엔진, 다양한 코딩/스크립팅 지원, 여러 보고서 옵션이라는 장점을 갖춘 NI TestStand는 가장 널리 사용되는 테스트 관리 소프트웨어입니다. 제한적 용도로 Python을 사용하기도 합니다.

 

테스트 스크립트를 작성할 때는 대부분 LabVIEW에서 개발해 NI TestStand에서 호출하는 코드 모듈을 사용합니다. OCX 및 DLL 포맷의 로우 레벨 드라이버도 비슷한 정도로 사용합니다. LabVIEW 통합 도구 덕분에 이와 같은 레거시 드라이버를 새로운 테스트 솔루션으로 간편하게 통합할 수 있었습니다.

 

소프트웨어 추상화 레이어는 SMU, 오실로스코프, 범용 I/O (GPIO), 통신 및 BUS 스니퍼 (sniffer)를 제어하기 위해 상호 교환 가능한 LabVIEW 드라이버 및 Texas Instruments 라이브러리로 구성됩니다.

 

하드웨어 추상화 레이어는 NI PXI-4130 SMU, NI PXI-1044 14슬롯 섀시와 전위차계로 구성됩니다. 이 레이어도 상호 호환성을 지원하기 위해 추상화되었습니다.

 

추상화의 주된 동기 중 하나는 사용자가 간편하게 사용할 수 있다는 점입니다. 우리의 시스템은 고급 LabVIEW 프로그래밍 기법에 익숙하지 않은 엔지니어도 사용합니다. 추상화를 통해 사용자가 느끼는 복잡도를 줄였습니다.

 

자동화의 장점

자동화된 시스템을 통해 다음과 같은 장점의 혜택을 보았습니다.

 

수치 매뉴얼 자동 자동화된 솔루션의 이점
소요 시간 (회귀 전용)* 2주일 소요 테스트 엔지니어가 시간제로 근무하며 지원 – 3일

70%의 시간 절약

소요 시간 (회귀 + 델타)* 2주일 이상 소요 테스트 엔지니어가 전일제로 근무하며 지원 – 4일

60%의 시간 절약

테스트 횟수 대략 90회 대략 200회: 엔지니어가 테스트 실행 대신 테스트 개발과 테스트 범위 향상에 집중할 수 있음

100% 이상 범위 개선

사람의 실수 더 많고 탐지 불가

더 적고 탐지 가능

사람의 실수를 거의 완전히 방지

리포트 생성 지루한 작업으로 엔지니어가 모든 결과를 수동으로 입력

자동 생성

리포트 생성에 소요되는 시간 없음

리포트 형식 Microsoft Excel

XML/HTML/ASCII/데이터베이스 기록

기록에 소요되는 시간 없음

인시 (회귀 전용)* 2주 (회귀 전용)

2일

(회귀 전용)

500% 효율 개선

인시 (회귀 + 델타)* 2주일 이상 소요

4일

60%의 시간 절약

*스크립트가 회귀 준비 완료라 가정

향후 과제

LabVIEW와 NI TestStand를 사용하는 자동화된 시스템을 사용하여 상당한 이득을 얻었습니다. 계속된 개선을 위해 추가 조치를 취할 계획입니다. 여기에는 내외부 고객이 간편하게 액세스할 수 있도록 내부 웹 사이트/데이터베이스에 자동으로 결과를 업데이트하고, 펌웨어 테스트 플로우에 특징 및 테스트 엔지니어에 따라 고급 테스트를 통합하고, LabVIEW 및 NI TestStand와 PERL/Python 인터페이스 사이의 상호운용성 및 노출 개선을 구현하는 작업이 포함됩니다.

 

LabVIEW 및 NI TestStand 솔루션의 장점

모든 펌웨어에 존재하는 모든 기능을 테스트하는 것은 어렵습니다. 테스트 커버리지와 안정성을 개선하는 것은 매우 중요합니다. 이에 더해 나중에 참고할 수 있도록 특정 펌웨어에 대해 실시된 모든 테스트를 기록해 두어야 합니다. NI TestStand와 LabVIEW를 사용하여 시간이 많이 소요되는 수동 테스트 프로세스를 고도로 자동화된 테스트 사이클로 변경했으며, 회귀 테스트 시간을 몇 주에서 며칠로 단축하는 동시에 신뢰성, 반복성, 유지보수성을 개선했습니다. LabVIEW 및 NI TestStand를 기반으로 하는 자동 테스트 솔루션은 또한 사용자 오류를 줄이고, 정밀한 테스트를 작성하고, 테스트를 신속하게 반복하고, 소프트웨어 품질 관리의 효율을 정확하게 높여, 결과적으로 Texas Instruments 제품의 품질을 개선하는 데 막대한 도움을 주었습니다.

 

저자 정보:

Sambit Panigrahi
Texas Instruments
12500 TI Blvd
Dallas, TX 75243
United States
전화: 626-315-5824
Sambit.Panigrahi@ti.com

 

그림 1. 테스트 중인 디바이스
그림 2. 소프트웨어 아키텍처