基于ARM和DSP多核结构的物理层测试系统及方法

摘要

本发明涉及无线通信系统测试技术，特别涉及基于ARM和DSP多核结构的物理层测试系统及方法，所述系统包括控制设备、信号源、矢量信号分析仪和被测试终端，所述方法包括多个步骤；本发明在没有上层协议代码的情况下，实现对无线通信领域物理层代码的单独测试，缩短了开发测试时间，降低了测试成本，并方便快捷地实现物理层代码的自动化测试。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统测试技术，特别涉及基于ARM和DSP多核结构 的物理层测试系统及方法。

背景技术

一个无线终端(或称用户设备UE)从协议上可以分为物理层(PHY)、数 据链路层以及无线资源控制层(RRC)，数据链路层又包括媒体接入控制层 (MAC)和无线链路控制(RLC层)。物理层位于协议模型的最底层，主要完 成信道编解码，物理信道映射与解映射以及调制与解调等过程；物理层从MAC 获取层间原语并通过物理连接向对等实体发送或从对等实体接收数据与信令。 MAC层位于物理层之上，主要完成数据成帧、检错与重发控制，资源分配等过 程；数据链路层向物理层发送层间原语并从物理层获取。

基于ARM和DSP多核结构的嵌入式系统，MAC层及其以上层代码运行在 ARM核，PHY层的程序涉及大量复杂运算过程，对实时性要求比较高，运行在 DSP核；DSP通过主机接口HPI从ARM获取来自MAC的层间原语，从而触发 DSP一系列数据收发过程，实现终端设备同网络设备对等实体的层间交互。

物理层测试是一种软件测试，主要测试物理层软件以下几个方面的特性： 物理层软件与协议规范的一致性；物理层软件对物理信道的收发特性；物理层 软件对物理信道的测量特性；物理层软件实时性以及物理层软件的同步调整、 频偏调整、功率控制等性能。

传统的对物理层测试主要分为两个阶段，第一阶段是在开发初期，由开发 人员对所开发模块进行的单元测试；第二阶段则是在集成了协议代码之后在实 际基站环境下进行信令模式的集成测试。前者只能对某个模块进行测试，无法 验证整个系统的可靠性及实时性；而后者则需要集成高层协议程序以及成熟的 网络设备，这在程序的开发初期往往无法满足条件；在整个版本发布期间，需 要对物理层单独进行回归测试，目前测试方法对协议代码的依赖性比较强、成 本高昂且耗费人力，无法实现大规模自动化回归测试。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于ARM和DSP多核结构的物理 层代码进行功能测试、性能测试以及自动化遍历性测试系统及方法，而不需要 集成高层协议程序以及成熟的网络设备。

为解决以上问题，本发明提供一种基于ARM和DSP多核结构的物理层测 试系统，如图1所示，包括：

控制设备，用于连接被测试终端、信号源以及矢量信号分析仪，进一步包 括：

信号源控制模块用于根据测试例需要对信号源进行控制；

数据分析模块用于实现对上行数据的分析；

串口驱动模块用于实现对串口的控制及管理；

主控模块实现对测试流程的控制以及测试例的管理；

响应匹配模块用于匹配物理层的响应内容与期望值人机界面用于选择测试 用例以及显示测试结果；

信号源，通过通用接口总线GPIB或局域网接口LAN接受控制设备的指令， 发送测试所需的下行射频信号；

矢量信号分析仪，接受被测试终端发送的射频信号，实现对上行信号的采 样，通过通用接口总线GPIB或局域网接口LAN连接至控制设备；

被测试终端，包括ARM和DSP核，运行于ARM核的程序负责对层间原语 进行封装和拆分，并将原语通过主机接口HPI向DSP传递；运行被测试的物理 层程序。

为解决以上问题，本发明提供所述一种基于ARM和DSP多核结构的物理 层测试方法，适合于非信令模式的测试，包括：

S101：测试例相关原语存储于控制设备，在控制设备中选择所需测试例；

S102：控制设备根据测试例的需求，利用GPIB或者LAN接口实现对信号 源的远程配置，使其发射测试例所需要的射频信号；

S103：控制设备根据测试例的需求，利用GPIB或者LAN接口实现对矢量 信号分析仪的远程配置，使其可以实现对上行信号的自动采样；

S104：控制设备利用向被测试终端发送初始化命令；

S105：被测试终端ARM收到初始化命令后对被测试终端的多个内核及外部 设备进行初始化；

S106：被测试终端完成初始化之后向控制设备反馈初始化完成指示；

S107：控制设备向被测试终端发送测试例所需的命令；

S108：ARM收到此命令后根据头尾标识及长度来检查命令的完备性；并去 除头尾标识；ARM将此命令下发到DSP以实现物理层相关任务的触发；

S109：DSP根据ARM命令接收来自信号源的相关物理信道内容，并将结果 以响应的形式反馈到ARM；

S110：矢量信号分析仪对DSP的上行信号质量进行检测，并向控制设备端 反馈检测结果；

S111：ARM将响应的内容添加头尾后发送到控制设备端；

S112：控制设备端可以通知矢量信号分析仪进行IQ数据的采样；

S113：控制设备根据响应的内容决定一下条命令的具体内容；

S114：重复步骤S107-S113，直到测试例所需的命令及响应收发完毕。

本发明与现有技术相比，可以在没有上层协议代码的情况下，实现对无线 通信领域物理层代码的单独测试，缩短了开发测试时间，降低了测试成本，并 方便快捷地实现物理层代码的自动化回归测试。

附图说明

图1为本发明基于ARM和DSP多核结构的物理层测试系统结构图；

图2为本发明基于ARM和DSP多核结构的物理层测试系统优选实施方式 结构图；

图3为本发明基于ARM和DSP多核结构的物理层测试系统另一优选实施 方式结构图；

图4为本发明基于ARM和DSP多核结构的物理层测试方法优选实施方式 流程图；

图5为本发明实施例所使用的命令封装数据格式示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施方式，对本发明一种基于ARM和DSP多核结构的物理层测试系统及方法作 进一步详细说明。

本发明的一种基于ARM和DSP多核结构的物理层测试系统，如图1所示， 包括：

控制设备，用于连接被测试终端、信号源以及矢量信号分析仪，其进一步 包括：

信号源控制设备用于根据测试例需要对信号源进行控制；

数据分析模块用于实现对上行数据的分析；

串口驱动模块用于实现对串口的控制及管理；

主控模块实现对测试流程的控制以及测试例的管理；

响应匹配模块用于匹配物理层的响应内容与期望值人机界面用于选择测试 用例以及显示测试结果；

信号源，通过通用接口总线GPIB或局域网接口LAN接受控制设备的指令， 发送测试所需的下行射频信号；

矢量信号分析仪，接受被测试终端发送的射频信号，实现对上行信号的采 样，通过通用接口总线GPIB或局域网接口LAN连接至控制设备；

被测试终端，包括ARM和DSP核，运行于ARM核的程序负责对层间原语 进行封装和拆分，并将原语通过主机接口HPI向DSP传递；运行被测试的物理 层程序。

可选地，所述被测试终端的DSP核有二个或二个以上；

优选地，所述控制设备中用USB串口驱动模块代替串口驱动模块，用于实 现对USB口的控制及管理；在控制设备与被测试终端之间还包括串口/USB口 转换单元，串口/USB口转换单元与控制设备通过USB口连接，与被测试终端 通过串口连接；如图2所示。

优选地，使用综测仪代替矢量信号分析仪和信号源，通过通用接口总线GPIB 或者LAN与控制设备连接，发送和接收被测试终端的射频信号；在控制设备增 加协议适配模块，与串口/USB口转换单元相连；如图3所示，其适合于信令模 式的测试。

所述综测仪具备系统模拟器、信号发生器和终端信号分析仪的功能，支持 呼叫建立、释放和寻呼、功率控制、终端射频一致性测试等复杂功能。

优选地，所述控制设备还包括跟踪模块，用于实时存储打印来自测试终端 ARM以及DSP的LOG信息。

本发明的一种基于ARM和DSP多核结构的物理层测试方法包括多种实施 方式，分别描述如下：

对物理层代码的单个测试例的测试流程如图4所示，包括：

S101：测试例相关原语存储于控制设备，在控制设备中选择所需测试例；

S102：控制设备根据测试例的需求，利用GPIB或者LAN接口实现对信号 源的远程配置，使其发射测试例所需要的射频信号；

S103：控制设备根据测试例的需求，利用GPIB或者LAN接口实现对矢量 信号分析仪的远程配置，使其可以实现对上行信号的自动采样；

S104：控制设备向被测试终端发送初始化命令；

S105：被测试终端ARM收到初始化命令后对被测试终端的多个内核及外部 设备进行初始化；

S106：被测试终端完成初始化之后向控制设备反馈初始化完成指示；

S107：控制设备向被测试终端发送测试例所需的命令；

S108：ARM收到此命令后根据头尾标识及长度来检查命令的完备性；并去 除头尾标识；ARM将此命令下发到DSP以实现物理层相关任务的触发；

所述检查命令或者响应的完备性为检查约定的头尾标志之间的数据长度同 头信息中的长度信息是否吻合；

例如：所使用的命令封装格式如图5所示，0xAAAA填充在命令的最开始， 0x5555填充在命令的最后；紧随0xAAAA之后的是固定12个byte长度的头信 息，包括帧号、模式、状态、原语标识、Reserved和长度标识，其中长度信息 是指不包含0xAAAA、0x5555以及头信息的数据长度，单位为BYTE；通过此 方式，接收端可以方便的检查命令或者响应的完备性。

S109：DSP根据ARM命令接收来自信号源的相关物理信道内容，并将结果 以响应的形式反馈到ARM；

S110：矢量信号分析仪对DSP的上行信号质量进行检测，并向控制设备端 反馈检测结果；

S111：ARM将响应的内容添加头尾后发送到控制设备端；

S112：控制设备端可以通知矢量信号分析仪进行IQ数据的采样；

S113：控制设备根据响应的内容决定一下条命令的具体内容；

S114：重复步骤S107-S113，直到测试例所需的命令及响应收发完毕；

优选地，控制设备与被测试终端之间进行串口/USB口格式转换，将S104、 S107控制设备发往被测试终端的信息由USB口转换成串口格式，将S106、S111 被测试终端发往控制设备的信息由串口转换成USB口格式；

以上测试方法可以根据设计的测试用例来测试物理层各种时隙配置，资源 配置，上下行比例以及各种传输格式组合的情况进行遍历性测试；

但对于时间非常敏感的情形，由于串口速率的限制，控制设备端无法保证 在规定的时间能够将相关命令发送到被测试终端，于是提出另一实施方式，将 测试例相关原语预先存储于被测试终端的ARM存储器中，由ARM控制测试例 的流程，包括：

S201-S203：与步骤S101-S103相同；

S204：控制设备向被测试终端发送自控类型的测试例编号，同时向被测试 终端发送开始测试命令；

S205：被测试终端ARM完成各外部设备以及DSP内核的初始化操作；

S206：ARM在测试例库中提取测试例的下一条命令并通过HPI口下发到 DSP；

S207：DSP根据ARM命令接收来自信号源的相关物理信道内容，并将结 果以响应的形式反馈到ARM；

S208：ARM根据响应内容决定是否向控制设备传递响应；

S209：重复步骤S206-S208直到测试例结束。

上述测试方法由于节省了串口收发环节，所以为DSP程序的实时性测试提 供了条件。

上述测试方法适合于非信令模式的测试，但对于信令模式的测试，可以使 用综测仪来取代信号源和矢量信号分析仪，并在控制设备端采取协议适配，所 述协议适配用于产生上行发送的数据并解析来自综测仪的下行数据，利用GPIB 实现对综测仪的远程控制，可以实现被测试终端信令模式的全面测试。

本发明的一种基于ARM和DSP多核结构的物理层自动化测试方法，包括：

S301：根据测试需求在测试例库中选择需要测试的所有测试例；

S302：选择自动化回归测试方式；

S303：执行步骤S101-S114或者步骤S201-S209；

S304：存储打印本测试例执行结果；

S305：控制台从测试列表中提取下一个测试例；

S306：重复执行步骤S303-S305直到所有测试例测试完成。

通过直接配置MAC的相关参数，可以实现对物理层各种功能、性能的测试； 借助本发明提供的技术方案，可以较为方便快捷的实现对物理层代码的独立测 试，而不需要上层协议的相关内容，并且可以方便地进行自动化测试。

本发明所举实施方式或者实施例对本发明的目的、技术方案和优点进行了 进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施方式或者实施例仅为本发明 的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对 本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之 内。