浅谈硬件的基础

硬件测试的定义硬件测试是指通过工具、仪器或自动化手段验证硬件产品如机器人芯片、ECU、车机主板、电源模块等的性能、功能、可靠性、兼容性、安全性等指标是否符合设计规格和行业标准的过程核心目的是发现硬件缺陷如电气故障、机械损耗、信号异常等确保产品在实际环境中稳定、安全运行。测试的原则1、严格执行测试规范避免随意测试测试文档规定范围误差范围内都算合格误差范围外的都算不合格2、除了测试正向场景还需要测试异常的反向场景过压保护、过流保护、过温保护过压保护 OVPOver Voltage Protection定义当电路或设备的输入 / 输出电压超过其额定工作电压的安全阈值时自动触发的保护措施充电器 / 电源适配器输入电压过高时切断输出避免烧毁终端设备过温保护 OTPOver Temperature Protection当设备或元器件的温度超过其额定工作温度的安全上限时启动的保护机制。过流保护 OCPOver Current Protection作用回路电流超过阈值切断 / 限流防止导线、MOS、负载过流发热起火。人体最大支持的电压和电流大小36v 50mA测试方法黑盒不用关注原理图是如何实现的只需要根据功能 进行功能验证就可以了。黑盒测试顾名思义就是把被测试的硬件设备看作一个不透明的、无法看到内部的“黑盒子”。测试者不需要了解其内部的具体电路结构、元器件组成或设计细节关注点在于输入对硬件施加特定的信号、电源输出观察硬件的响应、行为或最终结果。规格说明将“输出”与预先定义的规格说明书或需求文档进行比对判断其是否符合预期。白盒测试硬件白盒测试的核心逻辑是完全了解硬件的内部结构包括原理图、PCB 布局、元件型号、电路拓扑通过直接检测内部元件状态、电路信号验证硬件的 “内部设计是否合规” “是否存在隐性缺陷”本质是对硬件 “设计和制造过程” 的深度校验。需要掌握一些基本电路原理图能够看懂原理图并能够在原理图设计相关的测试点以及能够独立编写测试计划和测试用例。静态测试和动态测试静态测试当电路板没有进行上电的时候进行电路的检查检查板子上的器件是否连接正常。不给被测硬件上电在不运行的状态下进行检查。动态测试电路板上电正常运行功能的时候 进行的测试给被测硬件上电在运行的状态下进行功能和性能验证。主要测试内容功能测试验证硬件是否满足设计需求保证功能正常使用性能测试考核硬件极限能力满负荷的情况下能否正常使用如 CPU/GPU 运算速度、传感器响应延迟、电源续航稳定性、高温 / 低温下的性能衰减满载、负载、带载、空载1. 负载 定义消耗电能、承接电源输出的用电设备 / 电路都叫负载。简单说耗电的东西就是负载。例灯泡、电机、主板、电阻、都是电源的负载。 2. 空载 定义电源输出端不接任何负载没有电流流出只空接电压。特点有电压、几乎无电流、功耗极低。场景适配器插市电但没接设备就是空载 3. 带载存在负载 定义电源接上负载正常工作处于有电流输出的工作状态。通俗接上用电设备正在干活就叫带载。可以是轻载、半载、重载都统称带载。 4. 满载 定义设备 / 电源工作在额定最大负载达到标称最大电流、最大功率输出。 特点极限工况发热最大、功耗最高硬件测试必测满载稳定性、温升、纹波。响应时间稳定性测试 长时间运行稳定性高低温测试极限可靠性测试模拟长期使用场景如振动测试、高低温循环、盐雾测试对应车载硬件的道路颠簸、极端天气适应需求苹果手机低温关机工艺测试焊接质量贴片精度兼容性测试确保硬件与其他部件协同工作如传感器与 ECU 的信号兼容、车机与外设的接口适配安全性测试针对车载场景的核心要求如电源过压 / 过流保护、漏电、硬件防短路可靠性测试这类的测试一般都是在实验室里面进行的测试高低温测试实验室有温箱然后引出线测试是否能正常使用高低温测试是硬件环境测试中核心的气候类测试核心目的是验证硬件在极端温度环境下的可靠性、稳定性和耐受性模拟产品在实际使用或运输、存储中可能遇到的高温、低温及温度循环场景。低温测试模拟高纬度、冬季、冷藏运输等低温环境常见测试温度如 - 40℃、-20℃、0℃等验证硬件是否出现元器件失效如电池容量骤降、液晶屏失灵、材料脆化开裂、接口接触不良、电路板焊点脱落等问题。高温测试模拟夏季暴晒、密闭空间如车载座舱、机房等高温环境常见测试温度如 40℃、60℃、85℃等验证硬件是否出现元器件过热老化、塑料件变形、绝缘性能下降、性能参数漂移如传感器精度降低等问题。https://www.bilibili.com/video/BV1b94y1M7kh/?spm_id_from333.337.search-card.all.clickvd_source8464edfc04e519e820a7ef30c922a04c盐雾测试盐雾测试是硬件的腐蚀类环境测试用于验证硬件尤其是金属部件、镀层 / 涂层结构的抗盐雾腐蚀能力模拟沿海地区、高湿度含盐环境如海洋运输、车载底盘 / 外饰件下的使用场景。https://www.bilibili.com/video/BV1DadHYdEGm/?spm_id_from333.337.search-card.all.clickvd_source8464edfc04e519e820a7ef30c922a04c跌落测试跌落测试是硬件的机械类环境测试核心验证硬件的抗冲击能力和结构完整性模拟产品在运输、搬运、使用过程中可能发生的跌落、碰撞场景。https://www.bilibili.com/video/BV1z64y1j73J/?spm_id_from333.337.search-card.all.clickvd_source8464edfc04e519e820a7ef30c922a04c振动测试主要就是模拟在产品运输过程中一些对应的振动要求也是产品能够完好无损使用。【捷东振动试验台操作视频】 https://www.bilibili.com/video/BV1Kj2jB6Eo2/?share_sourcecopy_webvd_source7076db4254a006c989d28ce846cf42fc静电测试的是验证硬件抵御静电放电Electrostatic Discharge干扰和损坏的能力模拟产品在生产、运输、使用过程中人体 / 物体接触硬件时产生的静电释放场景浪涌测试浪涌测试也叫雷击浪涌测试是验证硬件抵御电网 / 线路中突发高能量电压/ 电流浪涌的能力模拟雷击、电网开关操作、负载突变等场景下产生的瞬态过电压 / 过电流冲击比如车载电源系统遭遇雷击感应、充电桩供电瞬间电压突升。浪涌测试 浪涌冲击抗扰度试验用浪涌发生器模拟高能量瞬时高压脉冲注入被测设备的电源 / 通信端口验证设备能否承受冲击不永久损坏、功能可恢复。https://www.bilibili.com/video/BV1sF97BREZe/?spm_id_from333.337.search-card.all.clickvd_source8464edfc04e519e820a7ef30c922a04cEMC测试-了解EMC 测试电磁兼容测试是验证电子设备在电磁环境中既能正常工作又不干扰其他设备的核心检测是全球电子产品市场准入的强制门槛。EMCElectromagnetic Compatibility包含两大核心能力对应两类测试EMI电磁干扰设备自身产生的电磁噪声不能超标不干扰他人。EMS电磁抗扰度设备抵抗外部电磁干扰的能力必须达标不被干扰。单元测试、集成测试、系统测试单元测试是针对电路板上最小独立电路单元如某路电源、某个接口、单个器件进行的验证只关注单元自身功能、电气指标是否正常集成测试是将多个已验证的单元或模块组合在一起测试模块间的接口通信、电气联动、协同工作是否正常排除配合问题系统测试是在硬件、软件、结构全部集成后对整机产品在真实使用场景下的完整功能、性能、可靠性、稳定性等进行全面验证确认产品是否满足整体设计要求。硬件调试硬件调试是指识别、定位和修复电子硬件系统中缺陷或故障的过程。 它不仅仅是“修理”而是一套系统性的工程方法旨在确保硬件设备能够按照设计预期正常工作。开发设计电路图完成后会找测试人员调试功能换不同阻值的电阻、电容等找到最优方案工具封装封装的核心作用保护内部芯片 / 核心部件隔绝灰尘、湿气、静电等外部损害提供引脚用于电路连接传递电信号和电源标准化尺寸适配自动化生产贴片、焊接常见元器件封装08050603,0402,0201芯片封装BGA、QFN游标卡尺测量尺寸仿真工具在线仿真工具https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html