אחת הדרכים לזכות ביתרון שיווקי היא לבנות ולהטמיע היכרות מעמיקה של ה- Core בו משתמשים לתוך תהליכי תכנון המוצר, תהליכים הנדסיים, בדיקות ותמיכה בלקוח. מאמר זה מתאר את היתרון השיווקי בשימוש בסביבה משובצת מתקדמת לבדיקות במהלך כל השלבים של פיתוח המוצר, הפצת המוצר ותמיכה במוצר. סביבה משובצת מתקדמת לבדיקות יכולה לצמצם את בדיקות התכנון, לנתח את מאפייני הביצועים, להקטין עיכובים בכרטיס, להקטין את זמן הניפוי ועלות הפיתוח, לספק אבחונים בשדה עם משלוח המוצר, ולהקטין את עלות הייצור ליחידה על-ידי בדיקות אוטומטיות המופעלות על כרטיסי המעבד.
ניתן להגדיר תוכנת בדיקות משובצת כיישום בתוכנה המופעל על-ידי מעבד של פלטפורמת חומרה משובצת המבצעת בדיקות חומרה שונות. היישום בתוכנה, אשר נכתב ומותאם לפרמטרי התכנון של כרטיס המעבד הנדון, משתנה לרוב עם כל תכנון כרטיס ייחודי. היישום נטען בתוך זיכרון הבזק, או ROM, של הפלטפורמה הנדונה ומספק לרוב פעולה אינטראקטיבית של המשתמש דרך חיבור טורי. ניתן לנצל חיבור מהיר יותר, כגון ממשק Ethernet, לאחר שהפונקציונליות של הכרטיס נקבעה.
יישום הבדיקה מספק קוד תיחול (boot code) ובדיקות בסיסיות לזיכרון הבזק עצמו, לחיבור טורי ולזיכרון ה- RAM. לאחר שהבדיקות הבסיסיות עברו, היישום עובר ממצב עבודה מאובטח ( Protected) ל- User Mode אינטראקטיבי.במצב אינטראקטיבי זה המשתמש מבצע סדרת בדיקות תוך שימוש בקו פיקוד, APIs או מערכת תפריטים. נושאי הבדיקה משתנים מאבחון מערכת ברמה נמוכה ועד לבדיקות פונקציונליות ושל ביצועים ברמה גבוהה (ראה איור 1).
ארכיטקטורה של בדיקה משובצת
סביבות בדיקה מתקדמות מספקות את ה- Kernel , הדרייברים, ממשק המשתמש, ערכות בדיקה סגורות, יכולות Tracing, ספריית פקודות של בדיקות, ממשק לתסריטים (Scripts) עבור הרחבות, וגישה לכל הערוצים , הרכיבים וממשקי הנתונים.
בדיקה משובצת היא תוכנה דטרמיניסטית עם מקרי מבחן החוזרים בקלות העושים שימוש במלואם בכל ממשקי החומרה, האפיקים והרכיבים. במטרה למקסם את השימושיות של תוכנת בדיקות זו, היא לא צריכה להסתמך על שום קוד אתחול של צד שלישי, מטעין או מערכת הפעלה. היא צריכה להיות חלקה ובעלת יכולות עקיבה מובנות כדי לאתר ולנתח כשלים בחומרה. יש לבנות את מערכי הבדיקה תוך שימוש בשיטות בדיקה מאוד פשוטות, המוצמדות למקרי מבחן יותר מורכבים, הבנויים לתוך בדיקת רכיבים כללית, וכלולים לבסוף בבדיקה קלה להפעלה ברמת מערכת.
שימושים של סביבת בדיקה משובצת מתקדמת
הבדיקה המשובצת הוכיחה עצמה כוורסטילית ביותר מכל סביבות בדיקת הכרטיסים ומשלימה את In-Circuit Testing (ICT) ו – Automated Test Equipment (ATE) ככלל. בדיקה משובצת היא שימושית במהלך פיתוח המוצר, הייצור והתמיכה במוצר, בדרכים הבאות:
הערכת המעבד
רוב יצרני המעבדים מספקים את ה-CPUs החדשים שלהם תוך שימוש בערכות אבליואציה (Evaluation kits) . משלוח של ערכות אלו עם סביבת בדיקה משובצת מתקדמת מאפשר למתכננים לקבל נתונים חיים באשר לביצועים ולפעולה ההדדית עם התקני O/I. בעזרת בדיקה משובצת מתכנני היישומים יכולים לחקור את המוצר ביתר פרוטרוט מבלי לכתוב תוכנה חדשה. מאמץ התמיכה הקשור בערכות ההערכה מצטמצם מאחר שיישום בדיקה ברמת מערכת יכול לבדוק בקלות שהחומרה פועלת כסדרה.
הפעלה ראשונית של הכרטיס
עבור בדיקות אב-טיפוס, המכונות לרוב- board bring-up, הבדיקה המשובצת מספקת דרך לבדוק שהמערכת פועלת, כמו גם לקבוע באם התכנון מתפקד בהתאם לדרישות.
בדיקות סביבה
עבור בדיקות סביבה, יישום בדיקה משובץ אוטומטי יכול בקלות להפעיל את ההיבטים השונים של המערכת כדי לוודא שניתן לקבל את התוצאות המדויקות ביותר עבור מאפיינים כגון צריכת הספק, תחום טמפרטורה, פליטות ודרישות רגולציה נוספות.
אימות הכרטיס
במהלך פיתוח היישום, הבדיקה המשובצת הוכיחה את יכולתה לספק בצורה מהירה אישור שהחומרה מוסיפה לפעול כמתוכנן, ובכך לתרום לקביעת הסיבות הגורמות לכשל המערכת ולסייע לצמצום תופעת ההאשמות ההדדיות בין אנשי החומרה והתוכנה.
בדיקת הייצור
בדיקה משובצת מספקת שיטה נקייה להחלקת בדיקות הייצור על-ידי הקטנת זמן-המגע האנושי ליחידה, מספקת גישה מלאה לתכנות בתוך-המערכת ומספקת העברה יעילה של תהליך הייצור אל יצרן חיצוני.
בדיקה עצמית
הבדיקה המשובצת ניתנת להקטנה בגודל ובפונקציונליות כדי ליצור יישום של בדיקה עצמית המכונה לרוב Built-In-Self-Test (BIST) או Power-On Self Test (POST). הדבר מפשט כל מאמץ תמיכה על-ידי הספקת מצב ידוע של כרטיס המעבד בתור נקודת התחלה. תוצאות בדיקה תחת מתח ניתנות לשימוש על-ידי היישום כדי לנקוט פעולה מתאימה.
אבחון בשדה
יישום משובץ מתקדם של בדיקה ניתן לשיגור עם המוצר הסופי לביצוע בשדה כאשר המערכת דורשת אימות שהחומרה פועלת כתקנה. גישה ליישום האבחון היא ישירות על-ידי חיבור ליחידה או דרך ממשק מרוחק כגון Ethernet. שיגור של יישום הבדיקה המשובצת מבטל את הצורך שצוות התמיכה ימצא את ההתקנה או התוכנה הנכונה; היא נמצאת כבר בתוך המוצר.
הפעלה ראשונית של הכרטיס
לאחר שכרטיס חדש תוכנן, טבעי לייצר מספר אבי-טיפוס. מטרת פעולה זו היא לבדוק באם התכנון אכן יעבוד. אם הוא מוצלח, פעולת הגידול של האב-טיפוס מומרת בבדיקת סביבה, הספקת כרטיסים לפיתוח יישומים, שליחת כרטיסים ללקוחות, ובדיקה שהתכנון יפעל בהתאם לציפיות.
רוב שיטות הבדיקה, כגון פרובים (probes), אמולטורים (emulators), ו-Debug Monitors פשוטים יספקו את הצעד הראשון של בדיקה שהאב-טיפוס פועל, אם כי באופן מזערי. סביבת בדיקה משובצת מתקדמת מספקת את הפיתרון הטוב ביותר, ובהרבה מקרים היחידי, לשם בדיקה שהמערכת ממלאת את דרישות הביצועים. היא ניתנת לשימוש גם על-ידי לקוחות ומפתחי יישומים לשם בדיקת חומרה, וגם במהלך בדיקות הסביבה. היתרון של הבדיקה המשובצת היא שהמערכת מופעלת ונבדקת במהירויות מעבד אמיתיות, והבדיקות המשובצות פועלות ישירות בתוך המערכת, דבר המאפשר שליחת הבדיקה ביחד עם המערכת לגורמים אחרים לשם שימוש בסביבות שונות.
בדיקת הייצור
השימוש בתוכנת בדיקה משובצת הוא פיתרון אידיאלי, אולם דרושה זהירות מיוחדת. בדיקת הייצור שונה משמעותית מבדיקת הפעלה ראשונית של הכרטיס. המטרה העיקרית של בדיקת הייצור היא לספק תוצאה פשוטה של עובר/לא עובר תוך שימוש בתהליך אוטומטי הרושם את כל הנתונים הנוגעים עבור כל כרטיס שנבדק. התהליך האידיאלי הוא להרכיב כרטיס, להפעיל אותו ולהטיל על יישום בדיקת הייצור לבדוק את החומרה ולאחר מכן להכין אותו לשיגור. תהליך ההכנה טוען את הזיכרון ב- Boot Loader מערכת הפעלה, יישום דמה , מספר סידורי ונתונים מיוחדים נוספים הדרושים על-ידי היישום הסופי.
תוכנת בדיקה משובצת רצה על פלטפורמת החומרה האמיתית ומבקרת במלואם את כל היבטי המערכת, כגון היכולת לטעון זיכרונות מיתכנתים עם נתונים המיוחדים למוצר שלך ונתונים המאפיינים יחידה ייחודית. תוכנת בדיקה משובצת ניתנת לתכנות חוזר בזיכרון הבזק, כך שהיא חלק מהמוצר הסופי המורכב ומפיק את תהליך הבדיקה הפשוט ביותר עבור יצרני החוזה.
עם התקדמות הטכנולוגיה, המורכבות של כרטיסי מעבד עולה וממדי כרטיסי המעבד יורדים. שינויים אלה הובילו למורכבות מוגברת במארזים צפופים יותר עם נקודות גישה יותר קטנות ופחות נגישות, הגורמים לצורך בשיטות בדיקה חילופיות כדי להשלים או להחליף שילובי ICT, ATE ו-JTAG מסורתיות.
הטענות נגד תוכנת בדיקה משובצת
נימוקי המפתח נגד בדיקות משובצות כוללים עצמת המאמץ ואורך הזמן הדרושים לכתיבת התוכנה. כמו כן, תוכנת הבדיקה המשובצת צריכה להיכתב על-ידי אנשים בעלי ידע שוטף של חומרה ותוכנה כאחד. אנשים אלה הם בפוטנציה משאב נדיר ויקר. כדי להיות יעיל באמת, יש לפתח כל תוכנת בדיקה פונקציונלית עד לנקודה המאפשרת בדיקת הביצועים, בדיקת פונקציונליות נרחבת ובדיקת מאמצים. חברות העונות לדרישות אלו נהנות ככלל מיתרון שיווקי בולט; באורח מוזר, דרישות הבדיקות המשובצות אינן מהוות לרוב מומחיות-ליבה מוצהרת בעיני רוב חברות המוצרים.
פיתוח מערך בדיקה הדרוש לבדיקת אב-טיפוס, לניסוי המערכת במהלך בדיקת הסביבה, להספקת אפיון ביצועים, להספקת בדיקה נרחבת של הייצור ולהספקת האבחון בשדה – הכל מופעל מחומרת הלקוח – דורש מינימום של 18 חודשי-אדם של מאמץ פיתוח עבור פלטפורמת חומרה טיפוסית. משימות אלו עלולות להוציא מהנדסי קושחה בכירים מתפקידי פיתוח תוכנה אחרים הדרושים לשחרור המוצר. כתיבת תוכנה חדשה דורשת בדיקתה ביחד עם החומרה החדשה, דבר המסבך עוד יותר את תהליך הניפוי לגבי התוכנה והחומרה גם יחד.
סיכום
תוכנת בדיקה משובצת מספקת את כיסוי הבדיקה הרחב ביותר, הגמישות הגדולה ביותר, אבחון מערכת במהירות-אמת ואפיון ביצועים, בדיקת מאמצים והקטנת זמן הטיפול במהלך הייצור. בדיקה משובצת מספקת את האפשרות לשגר בדיקה-עצמית מובנית ואבחון בשדה, שאינם זמינים כאשר משתמשים בבדיקות הדמיה מבוססות-מעבד. ומעל הכל, תוכנת בדיקה משובצת ניתנת לשימוש במהלך כל שלבי פיתוח המוצר וייצורו כמו גם בתור תמיכה במוצר.
*הכתבה נמסרה באדיבות חברת PERTECH EMBEDDED SOLUTIONS
