系统级测试（SLT）白皮书硬核分享（一）
什么是系统级测试？
它有什么特别之处？
系统级测试（SLT）是指在仿真的终端使用场景中对待测芯片（DUT）进行测试，纯粹通过运行和使用来完成测试，无需像传统自动测试设备（ATE）那样创建测试向量，但是仍需要编写测试，只是编写方式不同。测试流程如下：
► 执行特定操作。该操作可能是系统使用过程中固有的，如启动操作系统；也可能是运行某些功能模块编写的特定程序， 如性能评估程序。
► 判断该操作是否成功，是依据测量的结果或该操作的成功/失败来进行衡量。例如，在验证某个内部进程是否成功执行时， 判断的依据可以是操作系统是否成功启动；或检查某个测量值（性能测试结果与阀值的比较）
大多数情况下，SLT中的系统会配备一些板载处理器来执行测试流程。由于片上系统（SoC）和系统级封装（SIP）芯片是SLT的主要测试对象，因此测试用处理器通常就是待测芯片的一部分。如果不是此种情况，待测芯片的外围测试系统通常会配备 一个合适的处理器。
SLT的测试时间比传统ATE的测试时间长很多，因为SLT是模拟真实终端使用场景的功能测试，而不是ATE中的结构测试（参见第2.2节）。SLT的测试时间一般都超过一分钟，甚至可能长达数十分钟，典型的测试时间为10分钟左右。由于测试时间较长，与传统ATE测试相比，SLT测试设备必须具有更高的工位密度和更低的工位成本。
SLT概览
1. 系统
在生产环境中执行SLT需要构建一个系统。SLT中的系统是在测试板上实现的，该测试板与最终使用该芯片的产品的电路板非常相似。测试板可能包括以下功能和特性：
01
与待测芯片相匹配的引脚底座
02
可放在测试板上的所有待测芯片外设，包括：
PMIC
RAM
存储（如NVMe、eMMC）
SD卡
USB闪存
PCIe外设（如NVMe）
03
仿真电路和回环，用于无法放在测试板上的外设，例如人机接口设备（HID）和HDMI，在下图中用Maock I/O模块表示
04
测试用处理器（待测芯片不是测试用处理器的情况下）
05
测试设备和测试用处理器之间的通信方式
06
终端应用中使用的系统软件
系统级测试中非常关键的一点是，它将软件看成是系统的一部分。这有助于：
• 尽可能重现终端使用环境
• 测试硬件和软件的交互方式
2. 测试机
连接到测试板时，测试设备至少需要提供以下功能和特性：
• 测试板和待测芯片的电源
• 与测试用处理器交互的方式
更为先进的SLT测试设备还具有以下功能和特性：
01
连接到嵌入式处理器控制台的UART接口，用于实现设备间的通信
02
JTAG，用于直接访问待测芯片
03
串行外设接口SPI，用于访问测试板上的功能
04
高速串行接口，如PCIe、以太网或USB
05
自动温度控制
06
具有相当的空间以容纳客户设计的测试板卡及模块
07
测试板上闪存设备的自动更新
除了具备以上所说的硬件功能以外，测试设备还必须提供一个计算机平台（测试用PC）和相应的API，以便测试程序访问这些功能和特性。
3. 测试
创建SLT测试有多种不同的方法，所选的SLT测试设备应该能够灵活适应不同方法。以下示例就展示了这种灵活性。测试程序是多个单独测试组成的集合或序列，通常在作为测试设备一部分的测试用PC上运行。各个单独的测试通常实现为代码，在以下位置运行：
01
测试用PC
02
测试用处理器，可能是测试设备或测试板的一部分
03
处理器，待测芯片的一部分
在所有三种情况下，测试都可通过测试设备API或测试板上实现的接口来操作测试板和待测芯片。在最后一种情况下，测试可在待测芯片中运行。
1）在测试用PC或测试用处理器上执行测试
执行测试用PC或测试用处理器上的测试的流程如下。在此示例中，测试旨在验证嵌入式处理器是否启动。假设待测芯片有 一个连接到测试设备UART控制台的UART端口，则此测试最简单的形式是：
2）在具有测试用处理器的待测芯片中执行从测试用PC部署的测试
另一种类型的测试是从测试用PC部署到待测芯片本身的测试用处理器。在这种情况下，假设待测芯片有某种高速接口，可以通过该接口下载和执行测试程序。这种测试的通用形式一般是：
3）执行直接存储在测试板上的测试
另一种测试方式是将测试序列存储在测试板上的非易失性存储器中，从而节省下载时间。采用将测试下载至测试板的方式时， 更容易更改测试。
当然，在真实环境中，测试会更加复杂，需要验证许多事件。借助SLT测试设备的灵活性和测试板上待测芯片周围的真实硬件，能够更轻松地创建非常复杂的场景，这点对于传统ATE来说很难或者根本无法实现。
SLT有什么独特之处和优势
系统级测试也被称为功能测试。有段时间，大多数测试都是功能测试，但后来证明由于结构测试能够自动化，可以更有效地 满足故障覆盖率要求。因此，自动测试程序生成（ATPG）成为测试向量的主要来源。
ATPG等结构技术需要扫描链等人工结构，以便访问整个电路，这使得大多数测试都是在测试模式下完成。虽然这对测试大有裨益，但可测试性设计（DFT）和ATPG也有缺点，包括：
01
测试模式掩盖了仅在功能模式下可见的故障
02
ATPG 测试向量不会覆盖电路所有部分，如IP块之间的接口
03
待测芯片在结构测试期间不会经历真实运行，无法发现一些边缘故障和滞后性的故障，包括以下差异：
电源和时钟分配电路中的噪声
测试向量导致待测芯片发热
04
ATPG没有覆盖复杂的真实场景，手动编写这样的测试向量可能非常困难甚至不可能
05
测试中不包括系统软件
相较而言，使用SLT时，测试工程师可以像在真实环境中一样使用待测芯片，从而发现以前无法发现的故障。下期我们将探讨SLT逐渐普遍的原因、SLT的实践应用、SLT面临的挑战。
未完待续
