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硬件可靠性測試方法詳解
作者：
時(shí)間：2013-10-17
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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從硬件角度出發(fā)，可靠性測試分為兩類(lèi)：
以行業(yè)標準或者國家標準為基礎的可靠性測試。比如電磁兼容試驗、氣候類(lèi)環(huán)境試驗、機械類(lèi)環(huán)境試驗和安規試驗等。
企業(yè)自身根據其產(chǎn)品特點(diǎn)和對質(zhì)量的認識所開(kāi)發(fā)的測試項目。比如一些故障模擬測試、電壓拉偏測試、快速上下電測試等。
下面分別介紹這兩類(lèi)可靠性測試。
1 基于行業(yè)標準、國家標準的可靠性測試方法
產(chǎn)品在生命周期內必然承受很多外界應力，常見(jiàn)的應力有業(yè)務(wù)負荷、溫度、濕度、粉塵、氣壓、機械應力等。各種行業(yè)標準、國家標準制定者給出了某類(lèi)產(chǎn)品在何種應用環(huán)境下會(huì )存在多大的應力等級，而標準使用者要根據產(chǎn)品的應用環(huán)境和對質(zhì)量的要求選定相應的測試條件即應力等級，這個(gè)選定的應力等級實(shí)質(zhì)上就是產(chǎn)品測試規格。
在產(chǎn)品的測試階段，我們必須在實(shí)驗室環(huán)境下對足夠的測試樣本一一施加相應的應力類(lèi)型和應力等級，考察產(chǎn)品的工作穩定性。對于通信設備而言，常見(jiàn)的測試項目至少包括電磁兼容試驗、安規試驗、氣候類(lèi)環(huán)境試驗和機械環(huán)境試驗，而上述四類(lèi)測試項目還包含很多測試子項，比如氣候類(lèi)環(huán)境試驗還包括高溫工作試驗、低溫工作試驗、濕熱試驗、溫度循環(huán)試驗等。此類(lèi)測試項目還有很多，這里就不做詳細介紹?？偟亩?，所有的測試項目都屬于規格符合性測試（即PASS或者FAIL測試），試驗的目的都是模擬產(chǎn)品在生命周期內承受應力類(lèi)型和應力等級，考察其工作穩定性。
2 企業(yè)設計的可靠性測試方法
由于網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品的功能千差萬(wàn)別，應用場(chǎng)合可能是各種各樣的，而與可靠性測試相關(guān)的行業(yè)標準、國家標準，一般情況下只給出了某類(lèi)產(chǎn)品的測試應力條件，并沒(méi)有指明被測設備在何種工作狀態(tài)或配置組合下接受測試，因此在測試設計時(shí)可能會(huì )遺漏某些測試組合。比如機框式產(chǎn)品，線(xiàn)卡種類(lèi)、線(xiàn)卡安裝位置、報文類(lèi)型、系統電源配置均可靈活搭配，這涉及到的測試組合會(huì )較多，這測試組合中必然會(huì )存在比較極端的測試組合。再如驗證該機框的系統散熱性能，最差的測試組合是在散熱條件機框上滿(mǎn)配最大功率的線(xiàn)卡板；如果考慮其某線(xiàn)卡板低溫工作性能，比較極端的組合時(shí)是在散熱條件最好的機框上配置最少的單板且配置的單板功耗最小，并且把單板放置在散熱最好的槽位上。
總之，在做測試設計時(shí)，需要跳出傳統測試規格和測試標準的限制，以產(chǎn)品應用的角度進(jìn)行測試設計，保證產(chǎn)品的典型應用組合、滿(mǎn)配置組合或者極端測試組合下的每一個(gè)硬件特性、硬件功能都充分暴露在各種測試應力下，這個(gè)環(huán)節的測試保證了，產(chǎn)品的可靠性才得到保證。
以下舉兩個(gè)例子來(lái)說(shuō)明如何根據產(chǎn)品特點(diǎn)設計出可靠性測試方法。
2.1 實(shí)例一：包處理器外掛緩存（Buffer）的并行總線(xiàn)測試
為了應對網(wǎng)絡(luò )的突發(fā)流量和進(jìn)行流量管理，網(wǎng)絡(luò )設備內部的包處理器通常都外掛了各種隨機訪(fǎng)問(wèn)存儲器(即RAM)用來(lái)緩存包。由于包處理和RAM之間通過(guò)高速并行總線(xiàn)互連，一般該并行總線(xiàn)的工作時(shí)鐘頻率可能高達800Mhz，并且信號數量眾多，拓撲結構復雜，在產(chǎn)品器件密度越來(lái)越高的情況下，產(chǎn)品很可能遇到串擾、開(kāi)關(guān)同步噪音（SSN）等嚴重的信號質(zhì)量問(wèn)題，針對上述可能遇到的問(wèn)題，我們需進(jìn)行仔細的業(yè)務(wù)設計，讓相應硬件電路的充分暴露在不利的物理條件下，看其工作是否穩定。
串擾，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)是一種干擾，由于A(yíng)SIC內部、外部走線(xiàn)的原因，一根信號線(xiàn)上的跳動(dòng)會(huì )對其他信號產(chǎn)生不期望的電壓噪聲干擾。為了提高電路工作速率和減少低功耗，信號的幅度往往很低，一個(gè)很小的信號干擾可能導致數字0或者1電平識別錯誤，這會(huì )對系統的可靠性帶來(lái)很大影響。在測試設計時(shí)，需要對被測設備施加一種特殊的業(yè)務(wù)負荷，讓被測試總線(xiàn)出現大量的特定的信號跳變，即讓總線(xiàn)暴露在盡可能大的串擾條件下，并用示波器觀(guān)察個(gè)總線(xiàn)信號質(zhì)量是否可接受、監控業(yè)務(wù)是否正常。以16位并行總線(xiàn)為例，為了將這種串擾影響極端化，設計測試報文時(shí)將16根信號中有15根線(xiàn)（即攻擊信號線(xiàn)Agressor）的跳變方向一致，即15根信號線(xiàn)都同時(shí)從0跳變到1，同時(shí)讓另一根被干擾的信號線(xiàn)（即Victim）從1下跳到0，讓16根線(xiàn)都要遍歷這個(gè)情況。
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