Utveckling av en automatiserad SPA3testfixtur för UART- och JTAG-verifiering - Design och implementering av en hårdvaru- och mjukvaruplatt form för automatiserad verifiering av debug- och kommunikationsgränssnitt

Abstract

Moderna fordonsplattformar innehåller ett ökande antal inbyggda elektroniksystem som kommunicerar via standardiserade debug- och kommunikationsgränssnitt [1]. I samband med Volvo Cars introduktion av SPA3-plattformen (Scalable Product Architecture 3) förändrades debugarkitekturen på de använda DUT-korten (Device Under Test) fundamentalt. De bussomkopplare och den gemensamma debugkontakt som använts i SPA2-plattformen togs bort och ersattes med individuella debugtestpunkter direkt på DUT-kortet per nod. Den befintliga testfixturen, designad för SPA2, var därför inte längre kompatibel med den nya plattformen. Detta examensarbete beskriver hur en ny automatiserad testfixtur designades och implementerades för SPA3-plattformens Sisyphos-DUT-kort. Den framtagna lösningen innefattar en komplett PCB-design i KiCad med en tvåstegs multiplexerarkitektur baserad på 74HC4051-kretsar [2], ett Teensy 4.1-baserat firmwaresystem med automatiserade verfieringstester, samt en 3D-utskriven mekanisk DUT-hållare för repeterbar och korrekt kontaktpositionering. Testfixturen verifierar automatiskt JTAG-kontinuitet och bryggdetektion för sex noder med upp till sex signaler vardera (TMS, TCK, TDI, TDO, RST, TRST) [3], UART RX-pogopinkontakt [4], fyra individuella VREF-spänningsrälser (1,8 V och 3,3 V), jorddetektering samt sju fjärrjumpers och en SGA-säkring. En fullständig korsmatristest identierar såväl öppna kretsar som kortslutningar mellan intilliggande signaler. Testning mot ett faktiskt SPA3-fordonssystem bekräftade korrekt funktion hos samtliga implementerade testprocedurer. En praktisk utmaning som uppstod under projektet var det extremt täta testpunkts mönster på SPA3-DUT-kortet, vilket krävde modifiering av pogo-pinnfotavtrycket i KiCad och manuell formning av pogo-pinnbasarna med hjälp av en bänkslipmaskin. Projektet demonstrerar att en kombination av tvåstegs multiplexertopologi, analog ADC-baserad signaldetektion och I2C-styrd LED-matris utgör en praktisk och kostnadseffektiv lösning för automatiserad verifiering av debug-gränssnitt på inbyggda fordonsystem.