Entorno de test automatizado para la verificación de microcontroladores basado en el software de National Instruments.

Abstract

Castellano: Verificar la funcionalidad de las tarjetas de desarrollo a utilizar en cualquier proyecto, es fundamental para asegurar que los errores generados durante el desarrollo se deben a la programación y no a la disfunción del hardware. Con el auge de nuevas tecnologías como la RISC-V, que además son de código abierto, la verificación se convierte en más importante dado que las opciones en el mercado son muy amplias y los estándares de verificación de hardware varían mucho entre fabricantes.

Se ha implementado un entorno de test utilizando LabVIEW y TestStand para verificar los periféricos de varias tarjetas de evaluación necesarios para realizar el control de velocidad de un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM), utilizando la técnica FOC, de control de campo orientado. Para dicho algoritmo es necesario el uso de los GPIOs de la tarjeta, generación PWM, lectura ADC, decoder y comunicaciones SPI e I2C. Se ha implementado un protocolo de comunicación serial de tamaño variable específico para el testeo de dispositivos para comunicar el PC y el dispositivo a testear utilizando UART.

Las pruebas necesarias para realizar los tests han sido programadas en dos tarjetas de desarrollo diferentes, una con arquitectura RISC-V del fabricante GigaDevice y una Delfino de Texas Instruments.

Se ha probado el software LabVIEW NXG para la implementación de las pruebas, pero se han obtenido resultados muy negativos, dado los errores que tiene y que National Instruments no va a sacar más versiones.

Ambas tarjetas de desarrollo han superado el entorno de verificación exitosamente, concluyendo que son aptas para el control del motor. Además, se ha programado el control en la tarjeta que contiene la RISC-V, y se ha comprobado que puede controlar el motor.

Euskera: Garapen txartelen funtzionalitatea berifikatzea ezinbestekoa da, proiektu batean gertatu daitezkeen akatsak programazioagatik sortuak direla eta hardwarraren disfunzioaren erru ez direla zihurtatzeko. RISC-Va bezalako kode irekiko teknologia berrien gorakadarekin gainera, berifikazioa are garrantzitsuagoa bihurtzen da, merkatuko aukerak asko zabaltzen direlako eta ekoizle desberdinek egindako probak oso desberdinak izan daitezkeelako.

LabVIEW eta TestStand softwareak erabiliz, test ingurune bat implementatu da iman permanenteko motor sinkrono baten kontrolerako beharrezkoak diren funtzionalitateak berifikatzeko, FOC teknika erabiliz. Kontrol horren algoritmoa implementazeko GPIOen erabilera, ADCarena, PWMarena, decoder batena, eta SPI eta I2C interfazeak beharrezkoak diren. Ingurunea exekutatu ahal izateko tamaina aldakorreko komunikazio protokolo bat garatu da, PCa eta testeatuko diren gailuak UART bidez komunikatzeko.

Testak exekutatzeko beharrezkoak diren probak inplementatzeko bi garapen txartel desberdin erabili dira, bat GigaDevice ekoizlearena eta RISC-V arkitekturaduna, bestea, aldiz, Texas Instruments-en Delfino bat.

Probak inplementatzeko orduan LabVIEW NXG softwarea probatu da, baina lortutako emaitzak ez dira onak izan, akats asko baititu eta gainera National Instruments-ek bertsio berri gehiago aterako ez baititu.

Erabilitako bi garapen txartelek arazo gabe gainditu dute berifikazioa. Gainera, RISC-V a duen txartelean motorraren kontrola implementatu da, eta motorra arazorik gabe kontrolatzen duela ikusi da.

English: Functional verification of the development cards that are going to be used in a project, is fundamental to ensure that the errors that could occur during the development of the project are caused by the programming and not by a hardware malfunction. With the boom of new technologies as the RISC-V in the last years, that much are also open source, lots of manufacturers have been developing their own products based on that technology. Quality control may vary a lot between manufacturers, so hardware verification gains even more importance.

A test environment has been implemented using LabVIEW and TestStand for the verification of the interfaces needed for a control of a permanent magnet synchronous motor using the Field Oriented Control (FOC) technique. Those interfaces are the GPIOs of the card, the ADC, PWM generators, a decoder and SPI and I2C communications. A unit testing specific variable length communication protocol has been used for the communication between the PC and the device under test (DUT).

The tests needed to execute the environment have been implemented in two different development cards, of the them is a GigaDevice card that uses RISC-V architecture, and the other one is a Texas Instruments Delfino.

National Instruments new hardware LabVIEW NXG has been tested for developing the environment, but the results obtained have been unfavourable, given the amount of bugs that the software has and the fact that Nationaln Instruments is not going to release more versions of the software.

Both of the development cards have sucesfully surpassed the verification environment without any issues. In addittion, the FOC control has been implemented on the RISC-V, and it has been verifyed that the board can control the motor correctly.