ai_soc_sw/docs/02_测试架构/automated_test_architecture.md

自动化测试架构设计

目标

基于芯片手册和 Excel 寄存器表格，通过 JTAG 调试工具和串口工具，自动验证芯片实际功能是否与文档描述一致。

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架构概览

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│                     输入资源层                            │
│  ┌──────────────────┐  ┌──────────────────────┐        │
│  │ Excel寄存器表格  │  │ 芯片手册/文档        │        │
│  └──────────────────┘  └──────────────────────┘        │
└────────────────────────┬───────────────────────────────────┘
                         │
┌────────────────────────▼───────────────────────────────────┐
│                  解析与生成层 (Arch AI)                    │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │ 寄存器解析 → 寄存器定义头文件 → 测试框架代码生成    │ │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘ │
└────────────────────────┬───────────────────────────────────┘
                         │
┌────────────────────────▼───────────────────────────────────┐
│                 自动化测试层 (执行AI)                      │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │ 测试固件编译 → JTAG下载 → 运行 → 串口日志收集     │ │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘ │
└────────────────────────┬───────────────────────────────────┘
                         │
┌────────────────────────▼───────────────────────────────────┐
│                  验证与报告层                              │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │ 日志解析 → 与预期结果对比 → 生成测试报告            │ │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘ │
└────────────────────────────────────────────────────────────┘

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核心组件

1. 寄存器解析器

• 输入：docs/00_芯片资料/registers/*.xlsx
• 输出：
  • C 头文件 (projects/P01_chip_test/inc/registers.h)
  • 测试描述文件 (projects/P01_chip_test/tests/test_specs.json)

2. 测试固件生成器

• 输入：测试描述文件
• 输出：
  • 自动生成的测试代码 (projects/P01_chip_test/src/auto_*.c)
  • 包含：寄存器读写测试、功能验证、串口输出

3. JTAG 调试工具

• 位置：tools/jtag/
• 功能：
  • 自动编译固件
  • JTAG 下载固件
  • 单步调试控制
  • 断点设置

4. 串口监控工具

• 位置：tools/uart/
• 功能：
  • 实时监控串口输出
  • 日志捕获与保存
  • 日志格式解析

5. 结果验证器

• 输入：捕获的串口日志
• 输出：
  • PASS/FAIL 结果
  • 差异报告
  • 统计信息

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测试流程

┌─────────────────┐
│ 1. 解析寄存器   │
│   Excel 表格    │
└────────┬────────┘
         │
         ▼
┌─────────────────┐
│ 2. 生成头文件   │
│   registers.h   │
└────────┬────────┘
         │
         ▼
┌─────────────────┐
│ 3. 生成测试代码 │
│   auto_test.c   │
└────────┬────────┘
         │
         ▼
┌─────────────────┐
│ 4. 编译固件     │
│   Arm GCC/Clang │
└────────┬────────┘
         │
         ▼
┌─────────────────┐
│ 5. JTAG 下载    │
│   到芯片        │
└────────┬────────┘
         │
         ▼
┌─────────────────┐
│ 6. 运行测试     │
│   串口输出日志  │
└────────┬────────┘
         │
         ▼
┌─────────────────┐
│ 7. 日志捕获     │
│   分析结果      │
└────────┬────────┘
         │
         ▼
┌─────────────────┐
│ 8. 验证与报告   │
│   生成测试报告  │
└─────────────────┘

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测试类型

1. 寄存器读写测试

• 写入已知值到寄存器
• 读回寄存器值
• 验证读写一致性

2. 位域操作测试

• 设置特定位域
• 读取并验证位域值
• 验证复位值

3. 功能模块测试

• GPIO：输入输出、中断
• UART：发送接收
• Timer：定时、中断
• 其他外设

4. 边界条件测试

• 极端值测试
• 非法值测试
• 时序测试

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串口日志格式

测试固件输出日志格式：

[TEST] 测试名称: 开始
[REG] 寄存器名: 写入值=0x1234, 读回值=0x1234
[PASS] 寄存器名: 读写一致
[FAIL] 寄存器名: 期望值=0x1234, 实际值=0x5678
[INFO] 附加信息
[TEST] 测试名称: 结束

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工具链

工具	位置	用途
parse_registers.py	shared/scripts/	解析 Excel 寄存器表格
flash.sh	tools/jtag/	JTAG 下载固件
monitor.sh	tools/uart/	串口监控
analyze_log.py	shared/scripts/	日志分析与验证

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配置文件

test_config.json

{
  "target": "Cortex-M7",
  "compiler": "arm-none-eabi-gcc",
  "jtag_tool": "pyocd",
  "uart_port": "/dev/ttyUSB0",
  "uart_baud": 115200,
  "test_timeout": 30,
  "retry_count": 3
}