芯片bring-up的测试用例

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前言

最近做了一些用测试用例点亮芯片的工作，从测试用例的规划和编写，记录几点开发测试用例的心得体会。

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一、测试用例的规划和编写原则

在测试用例前期的规划时，应当遵循由简单到复杂这个原则。

这里从简单到复杂，将测试用例分为如下几类：

1. 冒烟测试
2. 遍历测试
3. 随机测试
4. 性能测试
5. 压力测试

1、冒烟测试

冒烟测试是目的是初步评估整个芯片的功能是否完好，其要遵循的原则是小而美。

在编写冒烟测试过程中，在覆盖测试的功能的前提下，应当越简单越好，尽量减少模块之间的依赖，减少因为别的模块有问题，而阻塞当前功能的测试。

芯片回来后，需要在最短的时间内完成冒烟测试，因为冒烟测试可以很大程度提升团队的信心，所以对于冒烟测试，我们往往需要做一些预备方案，要假设冒烟测试可能存在哪些问题，如果出现了这些问题，我应该准备哪些预备方案去应对，这样可以提前准备一些应对措施，快速完成冒烟测试。

冒烟测试可以简单分为：（1）电源时钟复位测试；（2）寄存器扫描测试；（3）单一功能冒烟测试。下面我们挨个介绍。

1）电源时钟复位测试

拿到芯片首先要进行电源，时钟以及复位测试，利用示波器或者相关的寄存器，来确认电源供电是否正常，时钟频率是否正确，复位是否释放。

所以，这个过程我们需要提前准备的是，分析清楚芯片的供电、时钟以及复位方案。
关于供电，（1）检查输入电压和静态电流。电源从哪个pad管脚输入，电压应该是多少，静态电流应该是多少，通过静态电流可以初步判断芯片是否有短路的情况。（2）检查内部各个模块的供电情况。梳理清楚哪些模块是电源线直连的，哪些要经过LDO/DCDC做电压切换，切换的寄存器是多少，切换后的电压如何查询。

关于时钟，梳理时钟树，顺着树根到枝叶依次检查。首先，检查树根，时钟是从哪个pad管脚输入，频率应该是多少；其次，检查中间节点，内部有没有pll，是否有分频，是否有时钟门控；最后，检查枝叶上的时钟是否正常。

关于复位，确认是高有效还是低有效复位，梳理复位树。和时钟一样，先检查树根，确认复位是否被释放；其次，检查中间节点，是否有门控；最后，检查枝叶上的复位是否正常。

2）寄存器扫描测试

搞定电源时钟复位后，就可以进行寄存器扫描测试了。

寄存器扫描测试，要将正常和异常寄存器的扫描分开，先测试正常的，再测试异常的。正常寄存器扫描主要是指可读写的寄存器，异常寄存器扫描测试主要包括：reserved，read only，write1clear等。

在编写寄存器扫描测试时，要遵循小而美的原则，不要将所有的寄存器扫描都写到一个task/function中，一个模块在一种场景下，要单独封装到一个task/function，通过层层嵌套和封装的方式，最终实现整个寄存器扫描，中间加上相关的打印信息，这样做的目的是，一方面可以快速定位到是哪个模块的哪个寄存器挂了，另一方面通过屏蔽部分代码，可以快速扫其他寄存器，而不被当前的问题阻塞，扫完后，只需要调用有问题地方的task/function即可复现问题，从而节省时间。

3）单一功能冒烟测试

搞定寄存器扫描后，就可以进行单一功能冒烟测试了。

这里为什么称之为单一功能冒烟测试，原因是这里的功能测试也是，在保证功能覆盖的前提下，越简单越好。例如，芯片里边有个资源例化了128份，在这里只需要测试其中1份就ok了，然后，可以给这128份资源进行分组测试，例如每16个一组，挑选其中8个作为一个测试用例进行测试。

二、遍历测试

冒烟测试完成后，需要对所有的资源进行遍历测试，确保所有的资源都可以正常使用。例如，硬件例化了128个加法器，那么这里需要对这128个加法器的功能进行挨个遍历测试。

在一些重要的配置中，当其中一些配置，与另外一些配置，需要交叉的场景，也要进行遍历。例如，其中一组配置是a、b、c、d，另外一组配置是1、2、3、4，那么需要对其进行排列组合进行遍历，把所有的场景都覆盖到。

三、随机测试

当配置非常多的时候，排列组合的场景非常多，再去进行遍历，会导致测试用例非常多，这个时候，就需要考虑用一些随机的配置去重复跑，尽可能多的去构造出不同的排列组合的场景，必要的时候，可以写一些覆盖率模型，去收集覆盖到的场景，从而指导随机的方向，做到哪些配置覆盖了，哪些没有覆盖，心里有数。

四、性能测试

性能测试需要提前规划好场景，再根据这些规划好的场景去设计测试用例，测试用例最好能做成自动化。

性能测试用例的场景会比较多，在设计测试用例的时候，最好能做成自动化，即敲一个命令，完成所有的测试，这是因为，在进行性能测试的时候，通常需要对参数进行调优，在调优的过程中，同一个性能测试用例可能需要跑很多遍进行对比。

在性能测试用例非常多的情况下，如果每个测试用例还需要进行参数调优，那么这个工作量会非常巨大，再加上测试过程中，每个测试用例的启动都需要时间，每个测试步骤都基本相同，那么性能测试就变成枯燥无味且耗时的体力活，测试过程中，加入越多的人为因素，也非常容易出错。

五、压力测试

在前面的测试都做完后，可以确认芯片的基本功能没什么问题，但这往往是不够，还需要测试芯片的鲁棒性，即面对大压力，高负载的时候，能不能保持稳定，这个时候就需要进行压力测试。

压力测试往往是需要挂在那里一直跑的测试用例，所以要考虑其自动化，确保能循环一直跑。

压力测试首先要明确，这个压力是指什么，通常在真实芯片中，是模拟实际的应用场景，将流量打满，让其一直工作在满负载的情况下。

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总结

本文主要总结在点亮芯片的过程中，我们需要做哪些测试用例，以及编写这些测试用例的时候，有哪些注意事项。