电子产品测试基础
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人们眼中的天才之所以卓越非凡，并非天资超人一等，而是付出了持续不断的努力。1万小时的锤炼是任何人从平凡变成世界级大师的必要条件。测试是通过规定的测试方法，按照标准的布局，对电子产品设备进行功能及性能的验证活动。任何电子产品设备及系统都需要经过相关测试才能投放市场，某些电子产品必须通过认证才能在市场中流通。认证是产品对标准符合性的测试。测试一般包括多方面的测试，考察电子产品各种性能。从大的方面分，测试可以分为硬件测试与软件测试，每项测试中又可以分为单元测试、集成测试、系统测试。测试是一项严谨的过程，任何测试都可以找到相关依据，测试又具有可增减性，任何合理的测试思想都可以应用在测试中，对提高电子产品的全面测试有很大的帮助。测试是产品设计的辅助活动，通过测试发现产品设计缺陷，以促进产品的改进，测试充当着验证的角色，测试产品改进带来的效果。测试在产品的生命周期中充当着重要的角色，在产品的升级改进阶段发挥着重要的作用，国家通过产品认证，加强产品监管，进而提高产品的质量。测试与设计有密切的关系，它存在于设计的每个阶段，通过反复测试，使产品满足设计预期，符合用户需求。每项测试都需要一定的测试方法，为了达到测试的一致性和复现性，某些标准中进行了具体的规定，测试方法是逐渐归纳出来的，代表了设备典型的工作状态及布局。电子产品认证后才可以进入市场，且产品的认证有一定的流程，其中认证测试是产品认证中的重要环节。测试活动贯穿于产品设计的各个阶段。产品的设计过程一般包括需求分析、概要设计、详细设计、功能实现、功能验证、试运行、市场推广、市场维护等阶段，每个阶段都有相关的测试活动。设计阶段与测试的对应关系如图1所示。需求分析阶段是电子产品需求的搜集阶段，需要对各方面的需求进行分解与归纳，主要包括用户需求、现场需求、行业需求和地域需求等。现场需求包括现场的环境条件、其他设备特征及分布情况，以及电源、与其他系统接口，现场需求是需要对现场进行调研，通过现场的数据分析出来的。行业需求是从行业规范中分析出来的，一个电子产品要遵守服务行业的标准规范，进入市场需要通过该行业的认证测试。地域需求是指某些地区是有特殊规定的，基于某种资源或者其他方面的考虑，制定不同于国家或者其他地区的规定，产品如果在该地域使用就必须遵守该地域的特殊规定，否则设计出来的产品可能不允许在该地域内使用。需求分析阶段输出需求分析说明书，对每项需求都有明确的解释，也应包含对国家标准和行业标准的引用信息。本阶段测试主要是根据需求分析说明书分解测试项目和方法的，对一项需求，需要进行全面的分解，需要包含各种状态，力求全面。需求分析完成后，进入产品的概要设计阶段。概要设计阶段是对产品需求的细化，确定其简要实现方式和需要采用的器件，考虑同类器件的优缺点。如果没有定性的器件，就需要对多家器件进行选型测试，通过比较测试，筛选性能优的器件。产品设计的概要阶段是不应该将成本考虑在内的，首先应该关注产品功能的实现。同性能的情况下，可以考虑器件成本。概要设计需要按照需求中规定的技术要求进行设计，设计满足技术要求的实现方法。概要设计阶段需要设计产品的框架结构及划分系统功能模块，设计系统的通信方式、设计系统各功能模块之间的配合关系。系统模块的划分有利于后期进行的单元测试。根据系统的框架及模块划分，设计单元测试用例，主要关注单元的功能实现及相关性能，根据所在系统的位置选择测试项目。通过分析模块与模块之间的关系，为后期的集成测试创造条件，将相关的和联系比较密切的模块集成进行集成测试。电子产品的概要设计关系到系统的单元测试与集成测试，是主要的测试依据。产品的详细设计是系统功能的具体实现，包括原理图设计、PCB设计、上下位机软件设计。在详细设计阶段之前，所用器件的选型都已经完成。原理图设计与测试相关的是产品是否进行了防错插设计。各种子板组成一套系统，各子板的接口一般是一样的，在使用中会存在误插的可能性。在设计测试用例时，需要考虑测试误插因素引起的结果。PCB设计比较关键，布线布局的不合理会带来一系列的稳定性问题，利用一些手段可以对PCB进行测试，测试PCB的散热是否良好、电磁发射是否满足要求等。上下位机软件设计可以认为是产品设计的核心，容错设计是需要进行的，容错测试也是需要进行的。根据功能的实现方式，分析测试的各种情况，设计全面的测试用例，测试用例来源于一项测试功能的分解。测试用例设计需要注意测试数据的临界值，系统在临界值处的处理可能出现问题，要加强对临界值处的测试。参与功能实现阶段的测试有单元测试与集成测试。单元测试是对产品系统某一功能进行的测试；集成测试是对几个单元模块组合的测试。单元测试关注模块单元的功能测试，主要是对其主要功能进行测试，围绕模块单元进行测试用例设计，考察功能实现是否符合预期，各种输入条件下，单元功能是否正常。单元测试重点测试数据的有效性、单元模块通信情况及稳定性测试。单元测试相对比较简单，但是需要对单元的功能测试全面，否则在设计的后期对整个产品影响很大，影响整体开发进程。集成测试主要测试单元模块之间的接口配合情况，主要是在产品设计进行了一段时间，完成了部分的单元模块设计之后进行的。集成测试可以是几个单元模块的集成，也可以是多个模块进行集成，集成的规模依赖于模块间功能的联系。单元功能相关的可以进行集成，一个产品系统可以进行多次集成。功能验证阶段一般是系统所有功能实现以后进行的，即所有的单元测试和集成测试已经通过，满足设计预期，也就是所谓的系统测试。系统测试需要关注产品的所有功能及要求，考察产品各方面的指标，测试产品在各种环境下是否正常工作，是否出现性能下降，系统的抗扰性是否满足要求，系统的电磁发射指标是否满足标准要求。系统测试不仅仅是对单元测试和集成测试的综合，也是对产品系统的整体全面测试，不仅包括系统的正常功能，还包括故障安全类的测试。试运行是电子产品在现场试点运行的阶段，通过试运行，考察产品在实际环境中的应用情况，通过试运行，考察产品是否需要改进。产品安装完成后，需要进行验收测试。验收测试主要测试产品系统的正常功能及与其他系统的接口联系功能，也可以进行易于操作的故障测试，保证产品在各种情况下不会对其他系统产生影响，对现场环境造成伤害。试运行阶段对产品系统的稳定性进行测试，测试产品系统在连续长时间下的工作情况。市场推广是产品系统设计已经成熟，产品比较稳定，满足大范围推广使用的需要，是产品高速增长的阶段。在进行市场推广前，需要通过相关行业的产品认证测试，获得生产许可，一般包括型式试验和功能测试。型式试验一般在检验中心进行，功能测试可以选择在公司或者现场进行测试。根据认证规则，一般是有几年有效期，在有效期内每年需要进行抽验，关注产品的质量变化，以实现监督的目的。在市场推广阶段，测试认证作为一种技术支撑，保证市场推广的顺利进行。市场维护阶段是指产品在现场运行后对出现问题的处理阶段，有些产品的特殊性，产品的变更会影响到已经安装运行的设备，事后出现的产品更改会牵涉到现场问题的整改。通过现场运行的测试，积累产品改进升级经验。测试活动主要是测试方法与思想的结合，设计测试用例就是设计方法，通过一步步的操作，达到验证用户需求的目的。测试方法是测试的根本，整个测试过程是以测试方法为依据的，它详细罗列了测试的步骤及每步达到的预期结果。每项功能可以从多个角度进行设计测试方法，从多方面进行测试，实现功能的验证。依据测试方法而设计的测试用例，是测试方法的具体表现形式，测试方法的思想在相关的测试用例中都有所体现。有些标准中会指定产品的测试方法，比如硬件测试。硬件测试标准中，明确规定采用的测试方法，对设备的布置有明确的要求。软件功能测试一般是需要自己设计测试方法的，根据用户需求及现场操作进行测试方法设计，分析现场可能出现的情况，然后针对每种情况设计测试用例。测试是对一项功能从多个角度考虑，包括正常和故障两种情况，分解出多个测试用例，通过测试，测试预期是否满足设计需要。测试方法是否全面，直接影响测试的效果，测试方法在设计时，需要借鉴公司其他项目、本项目及测试人员的相关经验，才能把测试方法设计的尽可能全面，进一步使测试尽可能全面，达到测试的效果。测试方法的设计需要花费比较多的时间，需要综合多方面的因素，对产品需求进行细化，熟悉现场的环境与操作流程。测试方法不是无限制的设计，方法需要依赖于具体的环境，需要符合实际情况，且实际情况下不容易出现的情况不应作为测试的方法。认证是产品的生产许可，只有通过了认证，才允许产品的生产和销售。认证测试是认证的过程，对产品的各个方面进行测试。不同的行业可以有不同的认证，产品在某行业内使用，就需要通过其行业的认证，满足行业标准。认证作为现代工业社会履行合同要求或贯彻标准的手段，已广泛应用于商品的形成、流通和使用的各个环节，是企业和组织机构提高管理和服务水平、保证产品质量、提高市场竞争力的可靠方式，也是国家从源头上确保质量安全、规范市场行为、指导消费、保护环境、保护人民生命健康、保护国家经济利益和安全、促进对外贸易的重要保障。如今的电子行业，产品上市销售，需要通过相关行业的许可测试，取得相关生产许可后，才能进行销售。认证中一般包括电磁兼容测试、环境测试和雷电防护测试。每个国家都有相关的认证，产品若销往欧洲市场，就需要通过 "CE" 认证；产品进入美国，需要通过FCC (Federal Communications Commission，美国联邦通信委员会）的许可，并通过相关的认证，才可以进入美国市场进行销售。我国的强制性产品认证（“3C" 认证）就是国外的商品进入中国市场所必须进行的认证。认证标志示意图如图2所示。每件商品要求加贴产品认证标志，标志不允许涂改，要求贴在商品及设备统一固定位置。其中我国常见的认证有“3C" 认证和 "CRCC" 认证。“3C" 认证是英文名称 "China Compulsory Certification" （中国强制性产品认证制度）的英文缩写，也是国家对强制性产品认证使用的统一标志。它是我国政府按照世贸组织有关协议和国际通行规则，为保护广大消费者人身和动植物生命安全，保护环境、保护国家安全，依照法律法规实施的一种产品合格评定制度。3C认证制度对强制性产品认证的法律依据、实施强制性产品认证的产品范围、强制性产品认证标志的使用、强制性产品认证的监督管理等做了统一的规定。3C认证的主要特点是：国家公布统一的目录，确定统一适用的国家标准、技术规则和实施程序，制定统一的标志，规定统一的收费标准。凡列入强制性产品认证目录内的产品，必须经国家指定的认证机构认证合格，取得相关证书并加施认证标志后，方能出厂、进口、销售和在经营服务场所使用。"CRCC" 认证的前身是生产许可测试，是由铁道部质量监督检验中心（简称质检中心）指定下属的检验站对不同产品进行测试，通过测试后，颁发生产许可证书，准予生产及销售。随着认证系统的增多，质检中心已经满足不了实际的需要，因此专门成立了第三方认证机构，专门进行测试，而质检中心只负责发证，不再负责抽样及测试工作。"CRCC" 认证一般包括认证的申请、工厂现场审查、型式试验、认证结果评价与批准、获证后的监督等几个过程。"CRCC" 认证标志如图3所示。认证范围内的产品，每件都需要粘贴，粘贴位置及标志的方向都需要保持一致。往期相关内容:
测试性的基本概念
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