一种面向FC网络节点机自动化测试设备的设计

2021-03-22武健徐玉杰杨媛媛

电脑知识与技术 2021年6期

关键词：宿主机自动测试PC机

武健　徐玉杰　杨媛媛

摘要：该文设计了一种FC网络节点机的自动测试设备，使用工控机扩展主板PCIe接口，按照测试要求实现被测单元功能、性能测试。该自动测试设备可以显著的降低测试过程中的人力资源及设备资源，具有较好的推广价值。

关键词：FC网络节点机;自动化测试

中图分类号：TP393 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）06-0058-02

1 引言

FC（Fibre Channel，光纤通道）是美国国家标准委员会（ANSI）于1988年提出的一种高速串行传输协议，具有高带宽、多媒介、长距离传输、高可靠性与强实时性、统一性与可扩展性以及开放式互连等特点。随着航空技术的不断发展，航空电子系统从各子系统的相互独立的“分离式”到“联合式”，再到正在使用的第三代“综合式”和第四代“先进综合式”，FC光纤通道以其特点已经成为航空电子系统的主干网络。

自动测试设备用于对被测单元（UUT）进行功能、性能状态进行评价分析以及故障诊断，通常在人员介入最少的情况下完成分析评价并给出判断结果，设计良好的自动测试设备可以在更少的维修测试时间和无测试维修人员的情况下完成故障诊断和性能评价，从而增加UUT的系统可用性[1]。

FC网络节点机作为FC网络中的主要组成部分，在整个FC网络中分布广，数量大，因此FC网络节点机的自动化测试显得尤为重要。文献[2]中提出了一种面向FC网络通信模块的自动化测试设备，但该测试设备单次仅能测试一块设备，无法形成规模化测试;文献[3]中设计了一种基于PCIe接口的多FC子卡测试设备实现了同时对多块FC网络节点机进行测试，提高了测试效率，但是该测试设备需要额外的PowerPC CPU模块，使得测试设备成本增加，同时也不具备良好的扩展性。

因此，本文设计了一种FC网络节点机的自动测试设备，无须嵌入式处理器仅用通用PC机即可满足FC网络节点机批量测试的需求，并且具有很好的扩展性。

2 测试要求

FC网络节点机作为FC网络与宿主机之间的接口，通过PCIe主机接口与宿主机进行通信，是FC网络数据收发控制终端，作为接口组件为系统中各功能设备提供FC通信接口，实现FC-AE-ASM通信协议处理，负责将宿主机数据提交到FC网络上，或者从FC网络上收取数据提交给宿主机。

FC网络节点机功能性能测试通过PCIe主机接口发送测试命令，对FC网络节点机内部存储电路、FC电接口以及FC协议处理电路进行相关测试。FC协议处理电路包括：MailBox、DPRAM等资源。

3 自动测试设备设计

FC网络节点机自动化测试设备设计考虑以下几点：

（1）满足被测产品的功能、性能测试要求，全面测试FC网络节点机的各个功能电路、对外接口。

（2）满足小批量生产测试的需求，可以同时进行多个模块的测试。

（3）满足环境应力（高低温、功能振动）试验的测试。

3.1 测试设备总体设计

根据被测设备自动化测试要求，FC网络节点机自动测试环境如图2所示。FC网络节点机自动化测试硬件环境包括：运行FC网络节点机自动测试软件的PC机、PC机内置的PCIe转接卡以及FC网络节点机测试机箱三部分。PC机具有极高的扩展性，可以通过更换处理器和内存提供更高的处理速度和更大的PCIe地址空间;内置PCIe接口卡可以实现测试机箱与PC机内部PCIe插槽的互联转换;测试机箱采用加固机箱设计，满足FC网络节点机的机械应力试验的要求，设计多个插槽，满足小批量生产测试的要求。

3.2 FC网络节点机测试机箱设计

FC网络节点机测试机箱采用加固机箱设计，FC网络节点机通过PMC插头与转接板连接，转接板采用标准3U接口，设计VPX插头和PMC插座实现FC网络节点机与机箱母板的链路耦合，转接板上设计结构件实现模块散热和FC节点机与转接板的固定，通过锁紧与机箱槽壁固定以满足振动试验要求。母板上设计PCIe交换芯片扩展多路PCIe总线，220V供电电源为整个电源进行供电，无须外部电源。FC网络节点机测试机箱内部框图如图3所示。

电源电路将外部输入的220V交流电源转换为FC网络节点机所需的5V电源，并为机箱内其他芯片提供3.3V、2.5V、1.0V等电源。

可以使用多路端口PCIe交换芯片。机箱内使用1路X4上行端口，8路X4下行端口满足8台FC网络节点机的同时测试。FC网络节点机FC接口两两进行对传通信，满足被测设备的通信测试需求。

3.3 PC机内部PCIe转接板设计

PC机内部按照PCIe CEM V1.1规范要求使用X4信号组将PC机主板上的PCIe信号引出到PC机外部，PC及外部通过MOLEX公司的PCIe-TO-PCIe线缆与FC网络节点机测试机箱互联。PCIe-TO-PCIe线缆定义见表1所示。

除了PCIe数据传输信号与PCIe时钟外，CPRSNT#1/CPRSNT#2用于测试机箱插入检测、CPERST #用于测试机箱复位信号。

3.4 自动化测试软件设计

FC网络节点机自动测试软件运行在PC机的CPU上。测试机箱的设备驱动基于Windows下的WDF（ WindowsDriver Foundation）框架完成。为提高驱动效率及通用性，FC网络节点机自动测试软件的设备驱动将内核态的硬件资源全部映射到了应用空间。

FC网络节点机软件通过运行在操作系统之上，通过识别测试机箱插入信号，启动PCIe交换芯片以及各个FC网络节点机的初始化，对各个FC网络节点机PCIe接口进行配置。自动化测试软件按照测试需求对各个节点机进行硬件资源、不同Payload下的通信速率测试。

4 结束语

本文设计一种可用于环境试验的多个FC网络节点机自动化测试设备，该自动化测试设备可以对测试设备进行硬件资源以及不用Payload下的通信速率的自动化测试，并且无须嵌入式处理器，减少了测试设备成本，具有较好的推广价值。

参考文献：

[1] 石君友.测试性设计分析与验证[M].北京：国防工業出版社，2011.