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用实例剖析硬件可靠性测验规划

从硬件角度出发,可靠性测试分为两类:以行业标准或者国家标准为基础的可靠性测试。比如电磁兼容试验、气候类环境试验、机械类环境试验和安规试验等。企业自身根据其产品特点和对质量的认识所开发的测试项目

硬件视点动身,牢靠性测验分为两类:

  以职业规范或许国家规范为根底的牢靠性测验。比方电磁兼容实验、气候类环境实验、机械类环境实验和安规实验等。

  企业本身依据其产品特色和对质量的知道所开发的测验项目。比方一些故障模仿测验、电压拉偏测验、快速上下电测验等。

  下面别离介绍这两类牢靠性测验

  1 依据职业规范、国家规范的牢靠性测验办法

  产品在生命周期内必定接受许多外界应力,常见的应力有事务负荷、温度、湿度、粉尘、气压、机械应力等。各种职业规范、国家规范制定者给出了某类产品在何种运用环境下会存在多大的应力等级,而规范运用者要依据产品的运用环境和对质量的要求选定相应的测验条件即应力等级,这个选定的应力等级实质上便是产品测验规范。

  在产品的测验阶段,咱们有必要在实验室环境下对满意的测验样本逐个施加相应的应力类型和应力等级,调查产品的作业安稳性。关于通讯设备而言,常见的测验项目至少包含电磁兼容实验、安规实验、气候类环境实验和机械环境实验,而上述四类测验项目还包含许多测验子项,比方气候类环境实验还包含高温作业实验、低温作业实验、湿热实验、温度循环实验等。此类测验项目还有许多,这儿就不做具体介绍。总的而言,一切的测验项目都归于规范契合性测验(即PASS或许FAIL测验),实验的意图都是模仿产品在生命周期内接受应力类型和应力等级,调查其作业安稳性。

  2 企业规划的牢靠性测验办法

  因为网络产品的功用千差万别,运用场合或许是各式各样的,而与牢靠性测验相关的职业规范、国家规范,一般情况下只给出了某类产品的测验应力条件,并没有指明被测设备在何种作业情况或装备组合下接受测验,因而在测验规划时或许会遗失某些测验组合。比方机框式产品,线卡品种、线卡装置方位、报文类型、体系电源装备均可灵敏调配,这涉及到的测验组合会较多,这测验组合中必定会存在比较极点的测验组合。再如验证该机框的体系散热功用,最差的测验组合是在散热条件机框上满配最大功率的线卡板;假如考虑其某线卡板低温作业功用,比较极点的组合时是在散热条件最好的机框上装备最少的单板且装备的单板功耗最小,而且把单板放置在散热最好的槽位上。

  总归,在做测验规划时,需求跳出传统测验规范和测验规范的约束,以产品运用的视点进行测验规划,确保产品的典型运用组合、满装备组合或许极点测验组合下的每一个硬件特性、硬件功用都充沛暴露在各种测验应力下,这个环节的测验确保了,产品的牢靠性才得到确保。

  以下举两个例子来阐明怎么依据产品特色规划出牢靠性测验办法。

  2.1 实例一:包处理器外挂缓存(Buffer)的并行总线测验

  为了应对网络的突发流量和进行流量办理,网络设备内部的包处理器一般都外挂了各种随机拜访存储器(即RAM)用来缓存包。因为包处理和RAM之间经过高速并行总线互连,一般该并行总线的作业时钟频率或许高达800Mhz,而且信号数量许多,拓扑结构杂乱,在产品器材密度越来越高的情况下,产品很或许遇到串扰、开关同步噪音(SSN)等严峻的信号质量问题,针对上述或许遇到的问题,咱们需进行细心的事务规划,让相应硬件电路的充沛暴露在晦气的物理条件下,看其作业是否安稳。

  串扰,简略的来说是一种搅扰,因为ASIC内部、外部走线的原因,一根信号线上的跳动会对其他信号发生不希望的电压噪声搅扰。为了进步电路作业速率和削减低功耗,信号的起伏往往很低,一个很小的信号搅扰或许导致数字0或许1电平辨认过错,这会对体系的牢靠性带来很大影响。在测验规划时,需求对被测设备施加一种特别的事务负荷,让被测验总线呈现许多的特定的信号跳变,即让总线暴露在尽或许大的串扰条件下,并用示波器调查个总线信号质量是否可接受、监控事务是否正常。以16位并行总线为例,为了将这种串扰影响极点化,规划测验报文时将16根信号中有15根线(即进犯信号线Agressor)的跳变方向共同,即15根信号线都一同从0跳变到1,一同让另一根被搅扰的信号线(即Victim)从1下跳到0,让16根线都要遍历这个情况。

  开关同步噪音也是RAM高速并行接口或许呈现的咱们所不希望的一种物理现象。当IC的驱动器一同开关时,会发生瞬间改动的大电流,在经过回流途径上存在的电感时,构成沟通压降,然后发生噪音噪声(称为SSN),它或许影响信号接纳端的信号电平判定。这是并行总线十分恶劣的一种作业情况,对信号驱动器的高速信号改动才能、驱动才能、电源的动态呼应、电源的滤波规划构成了严峻的检测。为了验证产品在这种的作业条件下作业是否牢靠,有必要被测设备(DUT)加上一种特别的测验负荷,即特别的测验报文。

  举例:

  假如被测总线为16位宽,要使一切16跟信号线同步翻转,报文内容应该为:

  FFFF 0000 FFFF 0000

  假如被测总线为32位宽,要使一切32跟信号线同步翻转,测验报文内容应该为:

  FFFF FFFF 0000 0000 FFFF FFFF 0000 0000

  假如被测总线为64位宽,要使一切64根信号线同步翻转,测验报文内容应该为:

  FFFF FFFF FFFF FFFF 0000 0000 0000 0000 FFFF FFFF FFFF FFFF 0000 0000 0000 0000

  假如报文在DUT内部的事务通道一同存在上述位宽的总线,事务测验有必要加载上述的报文,看DUT UUT在每种报文下作业是否正常,一同在相应总线上进行信号测验,看信号是否正常。

  2.2 实例二:热测验

  热测验经过运用多通道点温计丈量产品内部要害点或要害器材的温度散布情况,测验成果是核算器材寿数(如E-Cap)、以及产品牢靠性目标猜测的输入条件,它是产品开发过程中的一个重要的牢靠性活动。

  一般来说,热测验首要是为了验证产品的热规划是否满意产品的作业温度规模规范,是实验室基准测验,这意味着为了确保测验成果的共同性,必定对测验环境进行严格要求,比方要求被测设备在必定规模内无热源和强制风冷设备运转、外表不能掩盖任何异物。但实际上许多产品的作业环境跟上述测验环境是有差异的:

  有些产品运用时或许放在桌子上,也或许挂在墙上,而这些设备根本上靠天然散热,装置办法不同会直接影响到设备的热对流,从而影响到设备内部的温度散布。因而,测验此类设备时有必要考虑不同的装置方位,在实验室条件把设备摆放在桌子热测验经过,并不代表设备挂在墙上热测验也能经过。

  有些网络设备在网吧职业用得比较多,几台设备叠在一同运用比较常见,做相似产品的热测验时,有必要考虑到产品在此情况下热测验是否契合要求。

  一些机框式设备,因为槽位比较多,风道规划或许存在必定的死角。假如被测目标是一块事务板,而这块能够随意插在多个事务卡槽位,热测验时有必要将被测板放在散热最差的槽位,而且在其周围槽位刺进规范所能支撑的大功耗事务板,后让被测单板辅佐单板和满负荷作业,在这种事务装备条件下进行热测验。

  3 总结

  针对不同的产品形状,硬件牢靠性测验项目或许有所差异,可是其测验的根本思想是共同的,其根本的思路都是齐备剖析测验目标或许的运用环境,在或许的运用环境下会接受或许作业情况包含极限作业情况,在实验室环境下制作各种应力条件、改动设备作业情况,设法让产品的每一个硬件特性、硬件功用都逐个暴露在各种极限应力下,遗失任何一种测验组合必定会影响到对产品的牢靠性。

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