Embedded mixed-signal testing on board and system level

• Main Author: Hannu, J. (Jari)
• Other Authors: Häkkinen, J. (Juha)
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Oulun yliopisto 2013
• Subjects: IEEE 1149.4; MIL-STD-1553B; board level testing; embedded testing; mixed-signal testing; levytason testaus; sekasignaalitestaus; sulautettu testaus
• Online Access: http://urn.fi/urn:isbn:9789526200996; http://nbn-resolving.de/urn:isbn:9789526200996

Abstract This thesis studies the methods to test mixed-signal devices and circuits on board and system level with embedded test instrumentation. The study is divided in three continuous sections, development of embedded test methods for discrete components, integration of test instruments on board level and development of test and health monitoring strategy for large scale system. The developed embedded test methods for mixed signal circuitry on board level are based on the standard for mixed signal test bus IEEE 1149.4. The standardized embedded test infrastructure is utilized for testing discrete components with emphasis on testing active components as diodes and transistors. The developed embedded tests are evaluated with PCOLA/SOQ method for manufacturing testing and also the usability of the tests is discussed. A solution for embedded mixed-signal test controller is presented with discussion of test communication and the possibilities of implementing embedded test control. The target in the development of the test control is to enable launch mixed signal tests on device remotely. The test controller is IEEE 1149.4 compatible and can generate and measure analog test signals while controlling boundary-scan enabled devices. The final section of the thesis focuses on an embedded test solution for aerospace bus system (MIL-STD-1553). Current solutions are based on testing the bus system during maintenance on ground. The developed test and monitoring method allows on-line monitoring of the bus to detect and locate possible defects which only occur during use of the aeroplane. === Tiivistelmä Väitöstyössä tutkittiin sekasignaalilaitteiden ja -piirien testausmenetelmiä levy- ja järjestelmätasolla hyödyntäen sulautettuja testilaitteita. Työ jakaantuu kolmeen osaan; sulautettujen testausmenetelmien kehitys diskreeteille komponenteille, testi-instrumenttien integrointi piirilevytasolle sekä testaus- ja kunnonmonitorointimenetelmän kehitys laajemmalle järjestelmälle. Sulautettujen testimenetelmien kehitys sekasignaalipiireille piirilevytasolla perustuu sekasignaalitestiväylän standardiin IEEE 1149.4. Standardoitua sulautettua testi-infrastruktuuria käytettiin diskreettien komponenttien testaukseen painottuen aktiivikomponentteihin, kuten diodeihin ja transistoreihin. Kehitetyt sulautetut testit on arvioitu PCOLA/SOQ menetelmällä, jota hyödynnetään tuotantotestauksen testikattavuuden arvioinnissa. Lisäksi testimenetelmien käytettävyyttä arvioitiin. Sulautettu sekasignaalilaitteiden testikontrollerin tavoite on käynnistää ja suorittaa sekasignaalitestejä laitteessa etäältä. Kehitetty testikontrolleri on IEEE 1149.4 yhteensopiva ja voi generoida ja mitata analogista testisignaalia sekä samanaikaisesti ohjata testiväylää. Lisäksi etätestauksen mahdollistavasta testikommunikaatiomenetelmiä arvioitiin kuten myös erilaisia toteutustasoja sulautetuille testimenetelmille. Laajemman järjestelmän kehityksessä tutkittiin sulautettua testausratkaisua lentokoneen väyläjärjestelmälle, joka perustuu standardiin MIL-STD-1553B. Nykyiset menetelmät perustuvat väyläjärjestelmän testaukseen huollon yhteydessä, mutta osa virheistä ilmenee vain käytön aikana. Kehitetty testaus- ja monitorointimenetelmä mahdollistaa käytönaikaisen jatkuvan virheiden monitoroinnin sekä niiden paikantamisen lennon aikana.