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骏创芯样板的调试步骤及经验总结

第一步:硬件PCBA裸板上电前检测工作


(1)先目测PCBA板上器件贴片是否有漏贴、明显的极性掉反、引脚虚焊、短路等现象;先确保焊接贴片是符合设计要求的。常见的问题包括 电解电容极性搞反,器件的引脚脚位顺序搞错,器件混料;焊接和贴片工艺不合格(虚焊、开路、漏焊、短路、少锡、偏移、毛刺、器件外观损伤等等)。检查PCBA板上的输入、输出端子的方向性与设计文件要求是否一致。如果存在以下焊接工艺问题,则需要仔细分析是生产制作样品的工艺出问题了,还是PCB设计方面需要优化,将问题以列表的形式记录下来,调试完成后进行复盘总结。

2)万用表测试板上的每一个直流电源Vcc测试点与GND是否存在短路现象。

这个测试要放在首位进行测试,避免贴片工艺导致的管脚连锡短路造成电源的短路;这个短路如果不首先排除,将会对后续的测试造成严重损坏,因此需要非常重视,不能漏掉系统里的任意一个电源分支。常见的直流电源分支有48V、24V、12V、9V、5V、3.3V、2.5V、1.8V、1.3V、1.2V、1.0V、0.9V等等。如下图所示,将档位打到测短路档位,如果VCC与GND短路,则万用表蜂鸣器将会长响。

3)搭建PCBA主板的供电环境、程序下载环境、信号调试环境、性能压力测试环境

PCBA 主板通常都是低压直流供电,为了调试方便,需要提前准备好交流转直流的开关电源或稳压源设备,给主板供电,需要确保开关电源和稳压源能提供足够的负载能力,且电源本身是合格产品,这个非常重要,尤其是选择市场上的普通开关电源供电时,要注意它的直流输出的最大电流及输出精度及质量(主要是纹波);如果有条件,可以直接采用线性可调直流稳压源产品来给PCBA主板供电。


程序下载环境跟PCBA板上的芯片型号有直接关系,有些芯片原厂会提供对应的调试器,也有ARM通用的调试器,如Jlink等调试工具。

信号调试设备主要是示波器、频谱仪、信号发生器、逻辑分析仪、USB-串口转换线、万用表等等常用设备。

第二步:电源质量测试


硬件PCBA板首次上电,先测试主板上每个电路分支上的电源输出质量。

1)万用表测试每个直流电压分支的电压精度。要求偏差≤±3%。


2)示波器测试电源的纹波


方法:将示波器的探头选择交流耦合方式,且探头选择X1倍数,然后将探头的接地线尽可能短,有条件的话,将GND鳄鱼夹夹住板上GND的焊点引出的短连接线上,确保GND接触良好;而探针直接点到VDD的被测点上,采用Vp-p峰峰值抓取电源上的纹波。判断纹波是否超标的标准不能一概而论,通常要求纹波不超过电压值的 1%~2%左右,一些模拟电路要求会更加苛刻些,总之纹波是尽可能小,后端电路才会运行的更加稳定可靠。


3)示波器测试电源的上下电波形、电源上升时间

方法:将示波器通道设置为电平触发式模式,并将触发电平调整为上升沿的起始点(通常为上升沿10%的位置),或在下降沿的(90%)的位置,抓取上电和掉电时的波形,用测量时间轴去精确计量上升沿和下降沿的时间。电源上升时间也是越短越好的,时间长表示后端的电容容量太大,非常容易导致后端电路里的芯片上电复位不成功。


4)测试电源上电时的冲击电流。


方法:在输入电源或功率较大的电源分支上,串联一个小阻值0.1欧姆的电阻,用示波器测试主板在上电过程中的过冲电压就可以换算出其最大电流值;如果冲击电流过大,容易导致电源失效、短路保护,增加故障的风险。


第三步:程序烧录

板上是否有MCU、CPU、FPGA等需要烧录软件的器件存在,如有,则需要准备程序烧录工作。下图只是拿一款芯片Flash的烧录来举例,仅供参考;芯片能否正常下载程序,也能验证主板上相关电路及器件的正确性.


第四步:关键信号测量

1)时钟信号测试


2)数据线波形测试(高速信号重点关注)


第五步:板上模块化功能测试

借助软硬件的配套工具对PCBA进行功能测试,按照模块化测试方式,分别对PCBA上的电源模块、MCU最小系统、外围模块化电路进行、通信模块等进行测试。


常用工具软件:SSCOM 网络、串口调试器。

第六步:整机业务功能测试

这部分跟研发的产品实际用途有关,这部分朋友们就各自施展身手了。

第七步:性能及压力测试

压力测试是硬件开发里自测很重要的一环,根据产品的特点,制定适合自身产品的测试条件和标准,对产品进行环境(高温高湿条件下)的可靠性测试,对产品进行上下电的反复压力测试,按键次数循环测试,通信压力测试等等,这些都是暴露产品设计bug的必要手段。


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