Введение

Встроенное самотестирование (BIST) или встроенное тестирование (BIT) – это механизм, позволяющий устройству проводить самодиагностику. Инженеры разрабатывают BIST для соответствия таким требованиям, как:

высокая надежность
сокращенное время ремонта

или ограничениям, таким как:

ограниченный доступ обслуживающего персонала
стоимость тестирования при производстве.

Основная цель BIST – упростить процесс тестирования, тем самым снизить стоимость и уменьшить зависимость от внешнего (с запрограммированными тестовыми последовательностями) испытательного оборудования. BIST снижает затраты двумя способами:
сокращает длительность тестового цикла
уменьшает сложность подготовки к тестированию и зондирования, за счет сокращения количества входных/выходных сигналов, которыми необходимо управлять/проверять под контролем тестового оборудования. Оба фактора приводят к снижению почасовой оплаты за обслуживание автоматизированного испытательного оборудования (ATE).

Приложения

BIST обычно применяется в вооружениях, авиационной электронике, медицинском оборудовании, автомобильной электронике, сложном оборудовании всех типов, автономном оборудовании всех типов и интегральных схемах.

Автомобильная промышленность

Автомобильные системы проводят самодиагностику для повышения безопасности и надежности. Например, большинство автомобилей, оснащенных антиблокировочной системой тормозов, проверяют ее работоспособность один раз за определенный интервал времени. Если в антиблокировочной системе обнаружен обрыв проводки или другая неисправность, тормозная система переходит в режим работы обычной тормозной системы. Большинство автомобильных блоков управления двигателем предусматривают "аварийный режим" для каждого датчика, чтобы двигатель продолжал работать даже при выходе из строя датчика или его проводки. Другой, менее значительный пример аварийного режима – тестирование дверных выключателей в некоторых автомобилях, при неисправности которых автоматически включаются фары с использованием датчиков занятости ремней безопасности.

Авиация

Почти вся современная авианика оснащается встроенными средствами самодиагностики (BIST). В авиации это делается для выявления неисправных сменных блоков, которые затем извлекаются и ремонтируются в другом месте, как правило, в ремонтных базах или на предприятии-изготовителе. Коммерческие самолеты приносят прибыль только во время полетов, поэтому они используют BIST для минимизации времени простоя, необходимого для ремонта, и повышения уровня безопасности системы, в которой применяется BIST. Аналогичные соображения применимы и к военной авиации. При использовании BIST в полете, обнаружение неисправности приводит к переключению системы на резервный режим или оборудование, которое продолжает функционировать. Критически важное летное оборудование обычно дублируется или имеет резервные системы. Менее критически важное летное оборудование, такое как системы развлечений, может переходить в режим пониженной функциональности, обеспечивающий выполнение некоторых задач.

Производство интегральных схем

Встроенное самотестирование используется для ускорения и удешевления тестирования при производстве интегральных схем. Микросхема содержит функцию, которая проверяет всю или часть своей внутренней функциональности. В некоторых случаях это также полезно для клиентов. Например, механизм BIST реализован в современных полевых шинах для проверки функциональности. В общем виде это можно сравнить с самотестированием при включении питания BIOS (POST) в ПК, которое выполняет проверку оперативной памяти и шин при запуске системы.

Компьютеры

Типичный персональный компьютер проводит самотестирование при запуске, поскольку это очень сложное устройство. Так как он включает в себя компьютер, автоматизированный самотест был очевидным и недорогим решением. Большинство современных компьютеров, включая встраиваемые системы, имеют самотесты компьютера, памяти и программного обеспечения.

Машины без присмотра

Автоматически работающее оборудование выполняет самотестирование для определения необходимости технического обслуживания или ремонта. Типичные тесты включают проверку температуры, влажности, качества связи, наличия злоумышленников или неисправного источника питания. Например, системы электропитания или аккумуляторы часто работают в условиях повышенной нагрузки и могут легко перегреваться или выходить из строя, поэтому они часто подвергаются проверке. Тест связи часто является критически важным элементом в удаленных системах. Одной из наиболее распространенных автоматических систем является телефонный концентратор. Он содержит сложную электронику для сбора телефонных линий или данных и маршрутизации их на центральный коммутатор. Телефонные концентраторы непрерывно проверяют связь, подтверждая наличие периодических шаблонов данных, называемых кадрами (см. SONET). Кадры повторяются примерно 8000 раз в секунду. Удаленные системы часто оснащены тестами для локальной организации обратной связи для проверки передатчика и приемника, а также для удаленной проверки канала связи без использования компьютера или программного обеспечения на удаленном устройстве. В случае отсутствия аппаратной обратной связи, программное обеспечение обычно предоставляет такую возможность. Например, протокол IP определяет локальный адрес, который является программной обратной связью (IP-адрес 127.0.0.1, обычно локально сопоставляемый с именем "localhost"). Многие удаленные системы имеют функции автоматического перезапуска для перезагрузки удаленных компьютеров. Эти функции могут быть активированы при отсутствии связи, неправильной работе программного обеспечения или других критических событиях. Спутники оснащены автоматическим перезапуском и дополнительными автоматическими системами перезапуска для управления питанием и ориентацией.

Медицина

Медицинские устройства самостоятельно проходят тестирование для подтверждения своей постоянной безопасности. Обычно проводятся два теста. POST выполняет комплексную проверку. Затем периодическое тестирование удостоверяет, что устройство не стало небезопасным с момента проведения POST. Устройства, критически важные для безопасности, как правило, определяют "интервал безопасности" – период времени, недостаточный для причинения вреда. Самотестирование наиболее критичных функций обычно выполняется как минимум один раз за интервал безопасности. Периодическое тестирование обычно является частью комплексной проверки POST.

Военный

Одна из первых систем BIST с компьютерным управлением была установлена в американской ракете Minuteman. Использование бортового компьютера для управления тестированием позволило снизить вес кабелей и разъемов, необходимых для проведения испытаний. Minuteman стала одной из первых крупных систем вооружений, оснащенных постоянно установленной системой автоматического тестирования с компьютерным управлением.