IoT终端的检测方法简述和测试仪器制作

2021-07-16宋佳力任继栋周宁科

电子产品可靠性与环境试验 2021年3期

宋佳力，任继栋，周宁科

（宁波赛宝信息产业技术研究院有限公司，浙江宁波 315040）

0 引言

智能产品在近几年已经发展得如火如荼，但是，对于智能产品的检测仪器和检测方法而言，由于其技术准入门槛高、开发相对闭环等原因，其发展是不尽如人意的。现有的检测设备对自己的开发人员比较友好，通常可以在程序内开设串口打印接口，或者使用Wireshark、Ominipeek等软件通过无线网卡进行抓包分析。以上方式均需要检测产品的开发人员协助，由于可能会涉及到增加代码、增加内存占用等问题，这自然而然将会延长检测周期；并且正常使用通常不会打开串口功能，或者打开串口后上报下传就会有时延影响，这样就导致测试和实际使用不一致，从而使得检测内容缺乏一致性和严谨性。

为了解决上述检测方法存在的问题和不足，从外部直接检测IoT终端产品的需求就比较迫切。因此，本文提供了一种IoT终端的检测方法和测试仪器制作方案。

1 测试需求分析

IoT终端基本由外围感知（传感）接口、中央处理模块和外部通讯接口3个部分组成，通过外围感知接口与传感设备连接，如RFID读卡器、红外感应器和环境传感器等，将这些传感设备的数据进行读取并通过中央处理模块处理后，按照网络协议，通过外部通讯接口[1]，如：GPRS模块、以太网接口和WiFi等方式发送到以太网的指定中心处理平台。

目前IoT终端接入平台主要有百度的小度、小米的小爱同学、华为的小艺和阿里的天猫精灵等，大平台需要接入市场上各种各样的IoT终端产品不能只靠自己公司开发，需要动用整个市场的力量来丰富产品，所以平台就会推出自己的开源SDK接口方案[2]，在厂商开发完成后就会交由平台及第三方机构审核是否符合要求。IoT终端产品（例如智能插座）通常是为了代替人手而实现自动控制的一个开关量，这个开关量信号为了直观地为用户所知晓都会配备一个指示灯来做指示用。以智能插座为例，智能插座的开关量为控制插座接通断开的继电器，用来作为指示的灯为状态指示灯，灯亮即代表插座接通，灯灭代表插座断开。该IoT终端产品是否正常接收平台指令并完成相应的功能，须对该产品进行接收指令与终端主机发送指令数一一匹配值是否相等、执行相应的指令所花费的时间、几个终端产品执行同一个指令的时间差等内容进行检测，传统的指令匹配检测是由人工肉眼观看并将终端模块接收指令数和终端主机发送指令数进行匹配检测，这将给检测带来比较大的不确定性，尤其是当IoT终端产品需要长时间检测时，人工劳动强度大，人容易疲累，差错率高；如果增加人数又将提高成本。为此，针对IoT终端产品的检测，引入自动化检测设备是非常有必要的。

2 IoT终端产品检测装置的检测原理

本装置通过光敏采集模块来采集终端模块上的指示灯（如没有指示灯可以在开关量信号上外接LED灯）所产生的光信号并转换为数字量信号，采集到的信号通过线缆传输到主板的单片机芯片中，处理后将计数信号输出到计数显示屏上；将时间差、信号采集到的时间点和计算数据输出到测试结果统计显示屏上。通过这些数值分析来判断其是否符合标准要求。

3 IoT终端产品检测装置的检测装置设计

本检测装置由单片机STM32F103ZET6最小系统电路（复位电路、晶振电路和启动模式设置电路）+电源电路+通讯电路+DC12C887实时时钟电路+19264显示屏接口+USB供电输出接口+光信号传感器接口+计数复位电路组成[3]。其系统框图如图1所示。

图1 系统框图

3.1 STM32F103ZET6最小系统电路

该最小系统电路由复位电路、晶振电路、启动模式设置电路和主板电池供电电路组成，如图2所示。

图2 STM32F103ZET6最小系统电路

3.2 电源模块

电源模块如图3所示。本装置由两种电源供电，分别为输出DC16 V的适配器供电和锂电池包供电。锂电池包采用4串2并14.8 V锂电池进行供电，保证了在户外或者移动测试时的检测设备的长时间稳定供电。外部电源输入后由LM7812芯片将电压稳定到12 V，稳压后的电压可以给无线路由器或者智能音箱进行供电。同理，由LM1117-5.0获得5 V电压，该电源将提供给IoT终端进行供电；由LM1117-3.3获得3.3 V的电压，该电源将提供给芯片和相关电路进行供电。

图3 电源模块

3.3 通讯电路

通讯电路如图4所示。本电路采用CH340G芯片及其外围电路组成，可以实现USB转串口功能[4]。通过串口通讯电路可以使本装置具有和PC端通讯的能力。测试程序需要变更时就可以通过该模块进行通讯连接。

图4 通讯电路

3.4 DC12C887实时时钟电路

DC12C887实时时钟电路如图5所示。由于本装置需要采集信号接收到的时间，对时间的精度要求较高，因此选型DS12C887时钟日历芯片。该芯片是由美国DALLAS公司生产的新型时钟日历芯片，采用CMOS技术制成；采用24引脚双列直插式封装，内部集成晶振、振荡电路、充电电路和可充电锂电池；所组成的集成电路模块，在没有外部电源的情况下可工作10年；具有良好的微机接口、精度高、外围接口简单和工作稳定可靠等优点，可以广泛地使用于各种需要较高精度的场合[5]。