リアルタイムファンクションテスター　　実機連携 組込みソフト自動テストシステム

製品の概要

ガイオでは、制御対象の外部ハードウエアを使用せず、制御ソフトの実機テストを可能とする、外部ハードウエアエミュレーションシステムを提案しています。制御対象（マイコン基板に接続される他の基板、操作パネル、メカなど）の動作を、専用のシナリオエディタで定義し、FPGAによりシナリオをリアルタイム実行することで、制御対象のエミュレーションを実現します。

人海による実機テストの工数削減、複数ユニット並行開発時の検証の前倒し、試作機の制作が困難なメカを制御するソフト検証など、様々な実機検証に対する課題を解決します。

製品のねらい

人海戦術による実機検証工程を自動化し工数を削減

実機テストの工程では、しばしば、多人数のテスト担当者による一斉テストが行われています。この方法では、テストの実施、結果の目視確認、テスト結果のレポートなどがすべて手作業となり、膨大な工数が発生します。また、テスト時のヒューマンエラー（人のテスト実行ミス、判断ミス）を避けることは難しく、テストの品質を低下させる要因となります。
リアルタイムファンクションテスターは、実機テストにおける複雑なテスト操作の自動実行、反復実行、結果の自動記録を行い、人海戦術による実機テスト工数を削減し、テストの信頼性を高めます。

テスト対象以外のハードウエアを仮想実行し テスト工程を前倒し

複数のユニット（マイコンを搭載した基板）が別部隊で並行開発されるケースは珍しくありません。この場合、ユニットの接続に関するテストは、全てのユニットが完する開発工程の後半に集中してしまい、十分な検証時間が取れないことが課題となります。また、各ユニットの接続テストのみでは、異常系の再現が困難であるため、ソフト検証の網羅性を高めることが難しくなります。
リアルタイムファンクションテスターは、テスト対象の基板に接続される通信相手となる基板の動作をエミュレーションするテストツールです。ユニとの並行開発においても、他のユニットの開発スケジュールに依存しない、早期のユニット接続テストが行えます。また、異常系の動作をシナリオ化することで、検証の網羅性を高めることも可能です。

被制御側のメカ（機構系）を仮想化し 試作機レスでソフト検証を可能に

大型や複雑なメカを制御するソフト検証においては、十分な試作機台数を確保することが難しい場合や、試作機が有る場合でも試作機のハードウエアの信頼性が低い場合があり、メカ制御ソフト検証の障害となっています。また、大型のメカを含む開発では、不安定な制御ソフトウエアの検証時の事故や、試作機の破壊などのリスクが高くなります。
リアルタイムファンクションテスターは、テスト対象（コントローラ）の基板が制御するメカモデルを仮想実行し、試作機なしでソフト検証を可能とするエミュレーション環境です。

 

リアルタイムファンクションテスタとは

検証対象基板に接続される外部HWを「仮想化」してテストに使用

リアルタイムファンクションテスタは、検証対象基板に接続される外部HWを「仮想化」し、検証対象基板のi/oに直接接続して実機検証を可能にする、外部HWエミュレータです。MATLAB/Simulinkを使用しない「HILS装置」として使用することができます。

適用例１：　操作系自動テスト

テスト操作やイベントの発生装置をリアルタイムファンクションテスタで構築し、自動テストを実現します。
　　・複雑な操作をコマンドシーケンサーにプログラムして、テスト操作を自動実行
　　・例外的な操作や、想定外の使用方に対する網羅的なテストを自動実行
　　・テスト対象の基板からの信号をサンプリングして記録

 

適用例２：　仮想デバイスを利用したソフト検証

リアルタイムファンクションテスタで、テスト対象（実機）の通信相手となる基板動作をエミュレーションし、接続テストが行えます。
　　・テスト対象の基板に接続され、通信相手となる基板の動作を代行
　　・通信相手の通信動作は、汎用のスクリプト言語でプログラム可能
　　・動的な条件を持つ通信相手の場合でも、完全に動作を代行させることが可能

適用例３：　制御対象のメカを仮想化

リアルタイムファンクションテスタにより、テスト対象（実機）に接続されたメカモデル動作をエミュレーションすることで、メカの試作機が無い状態で、制御ソフトのテストが可能になります。
　　・テスト対象（コントローラ）の基板が制御するメカモデルの応答を代行
　　・実際のメカモデルを使用することなく、制御基板のテストが可能

 

システム構成

基本構成

検証対象のソフトが実装されたテスト対象基板に、中継基板を介して接続します。

 

ＦＰＧＡにより 仮想外部ＨＷをリアルタイム実行　/ シーケンスでHWをモデリングする「HILS装置」として利用可能

専用シナリオエディタで 外部HWの i/oの動作シナリオをGUIで定義します。動作シナリオはシステム基板にダウンロードし FPGAでリアルタイム実行します。μsecオーダーでのハードウエア応答の実現も可能です。

 

仮想外部ＨＷの動作シナリオは 専用シーケンサアプリで設定

シナリオエディタを使用して ＦＰＧＡで仮想実行する 外部HW動作を定義します。信号状態設定、条件（信号状態）待ち、ウエイト処理、シーケンスジャンプなど、HWの振る舞いを、ニューモニック（命令）とオペランド（信号名指定など）でシナリオ化します。

 

スクリプトコマンドにより 外部ＨＷ動作を変更してテスト可能　/　不具合、故障箇所に対する動作検証が容易に可能

汎用スクリプトを使用して ＰＣから任意にＦＰＧＡ内のレジスタへの書き込み/読み出し、ＦＰＧＡ動作オブジェクトの切替、起動時の初期化、HW接続などの自動実行が行えます。このスクリプトにより、外部HWに不具合、故障箇所を注入した場合の動作検証や、HW実行中のパラメータチューニング・変更に対する検証などが容易に行えます。

仮想外部ＨＷの動作状態を容易にモニター可能

FPGAで実行中のシナリオ行や 各種信号状態をリアルタイムにモニター可能です。動作ログは、XMLファイルに出力することも可能です。

適用事例：　プリンタ自動テストシステム

複合機自動テストシステム - 村田機械株式会社様

仮想テストアプリからのコマンドで、 評価ターゲットを自動操作するシステムです。評価ターゲット上での実行結果を仮想テストアプリケーションへログアウトし、 実行結果の自動評価を行います。システム構成としては、プリンタ内部の基板から、各種接続コネクタラインを引き出し、信号を中継基板で受けます。これをカスタム対応で制作する専用「システム基板」に接続し、USBを介してPCへ取り込みます。テスト実行時には、コマンドシーケンサーからテストのためのコマンド信号や評価ターゲットが要求する応答信号を出力し、動作結果として、評価ターゲットが出力した信号をサンプリングし、コマンドシーケンサー内でログとして記録します。

装置全体の写真（※周囲の画像は消してあります）　　　　　　　　　　　システムボックスを装置に接続した様子

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