내장 플랫폼에서 오디오 인터페이스 테스트 자동화

오디오 인터페이스는 오늘날 유비쿼터스 상태가 되었습니다. 산업용 사물 인터넷(IIOT)을 위한 대부분의 단일 보드 컴퓨터(SBC)에서 사용할 수 있습니다. 아날로그 오디오에서 디지털 오디오 포트에 이르기까지 다양한 유형의 인터페이스를 사용할 수 있습니다. 이 인터페이스의 각 유형에는 설계 및 테스트에서 고유한 문제가 있습니다. 조립 및 생산 중 이러한 인터페이스 테스트에는 아날로그 또는 디지털 프런트 엔드에서 처리 장치의 디지털 오디오 입력 포트까지의 전체 경로가 포함됩니다.

임베디드 플랫폼의 오디오 프런트 엔드와 프로덕션 테스트 설정 환경의 오디오 데이터 경로의 일반적인 흐름은 아래에 나와 있습니다(그림 1),

그림 1:임베디드 플랫폼용 테스트 설정 및 오디오 프론트엔드(출처:작성자)

위의 다이어그램은 데이터 경로에 있는 주요 블록/구성 요소를 보여줍니다. 존재하는 수신기 IC는 ADC(아날로그-디지털 변환기)와 같은 아날로그 프런트 엔드 IC이거나 디지털 오디오 수신기 IC일 수도 있습니다. IC의 출력은 I2S(Inter-IC Sound Bus)와 같은 직렬 형식일 수 있습니다. 이 인터페이스는 PCM(펄스 코드 변조) 형식의 원시 오디오 데이터를 전달할 수 있습니다.

프로덕션 테스트의 목적은 완전한 오디오 경로가 모든 종류의 문제에 대해 기능적으로 테스트되었는지 확인하는 것입니다. 가능한 문제에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 프런트 엔드 수신기 IC 오류입니다.

• stick-at-high(공급 장치에 연결) 또는 stick-at-low(접지 연결)와 같은 I2S 라인의 어셈블리 관련 문제 또는 여러 신호 라인 간의 단락.

이 오디오 인터페이스 테스트는 임베디드 보드의 모든 인터페이스를 테스트할 더 큰 생산 테스트 시스템의 일부가 될 것입니다.

다음은 오디오 인터페이스 테스트에서 어셈블리 관련 문제를 감지하는 데 사용되는 일반적인 기술 중 하나입니다. 프런트 엔드 수신기 IC 오류의 경우 다른 기술을 사용해야 하지만 이러한 기술은 이 문서의 범위를 벗어납니다.

기술 1 – 주관적인 테스트

주관적인 테스트에는 몇 초 동안 오디오 데이터 샘플을 캡처하고 청력 검사에서 재생되는 실제 오디오와 비교하는 것이 포함됩니다. 이 기술의 단점은 사람의 개입이 필요하고 시간이 많이 걸린다는 것입니다. 예를 들어 스테레오 채널이 여러 개인 경우 사용자는 차례로 듣고 확인해야 합니다.

위 기술의 단점을 고려하여 오디오 인터페이스 신호를 테스트하고 전체 프로세스를 자동화하는 혁신적인 방법을 찾았습니다.

기술 2 – 자동화된 테스트

이 자동 테스트 기술을 이해하려면 I2S 인터페이스의 몇 가지 기본 개념을 이해하는 것이 중요합니다.

I2S에는 BCLK(비트 클럭), WCLK(워드 클럭), DATA(데이터 신호)의 세 가지 신호가 있습니다. BCLK 또는 WCLK가 적절하지 않은 경우(높음/낮음에서 멈춤) 프로세서 오디오 입력 포트는 캡처에 실패하고 클록 오류를 나타내는 해당 결과를 제공합니다. 이러한 신호가 양호하면 DATA 값에 관계없이 오디오 캡처가 발생합니다. 이제 DATA가 1 또는 0에서 멈추면 오디오 데이터 버퍼는 각 16비트 샘플에 대해 모두 FFFF 또는 모두 0000을 포함합니다. 따라서 MD5 체크섬을 생성할 때 MD5(FFFF) 및 MD5(0000)의 두 가지 해당 값을 얻습니다. 오디오 데이터의 다른 모든 값에 대해 MD5 체크섬은 다릅니다. 이 개념은 오디오 캡처 신호를 자동화하고 확인하는 데 사용할 수 있습니다.

이 방법의 절차는 적절한 오디오가 재생되고 음소거 상태가 아닐 때 오디오를 캡처하는 것입니다. 이렇게 하면 오디오 파일만 캡처되고 버퍼의 데이터가 올바른지 확인할 수 있습니다. 오디오 데이터 버퍼가 약 100개의 샘플을 캡처하면 MD5 체크섬을 생성할 수 있습니다. DATA 신호가 하이에서 멈췄다면 MD5 체크섬 값은 MD5(FFFF)와 같을 것이고 로우에서 멈췄다면 MD5 체크섬 값은 MD5(0000)와 같을 것입니다. DATA 신호가 토글되면 MD5 체크섬 값은 다른 임의의 값이 됩니다. 따라서 MD5 체크섬 값을 기반으로 DATA 신호에 문제가 없는지 결론을 내릴 수 있습니다.

일반적으로 이러한 I2S 라인에는 여러 데이터 신호가 있습니다. 4개의 데이터 신호 DATAx(x =0,1,2,3)가 있는 I2S 버스의 다음 예를 통해 이를 입증할 수 있습니다. 이것은 DATA 신호 중 하나에 오디오 데이터를 제공하고 나머지 모든 데이터 신호에 대해 0을 제공하여 수행할 수 있습니다. 이렇게 하면 모든 DATAx(x =0,1,2,3)의 캡처된 데이터에 대한 MD5 체크섬을 생성하고 MD5 체크섬 값이 예상대로인지 확인할 수 있습니다.

DATA0에만 오디오 데이터를 제공했다면 DATA1-3 신호에 대한 MD5 체크섬은 MD5(0000)이어야 하고 DATA0에 대해서는 임의의 값이어야 합니다. 이것은 표 1과 같이 4개의 반복에서 차례로 4개의 모든 데이터 신호에 대해 수행할 수 있습니다.

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표 1:오디오 테스트의 반복(출처:저자)

이 기술의 한계는 위에서 설명한 문제를 식별하는 데만 사용할 수 있다는 것입니다. 일부 사용 사례의 경우 문제를 구분할 수 없습니다. 예를 들어 여러 신호 라인이 단락된 경우 이 기술은 문제가 있음을 감지할 수 있지만 함께 단락된 라인을 명확하게 말할 수는 없습니다.

결론

위에서 언급한 방법은 테스트되었으며 현재 Ittiam에서 개발한 많은 하드웨어 보드에서 오디오 입력 인터페이스를 테스트하는 데 성공적으로 사용되고 있습니다. 오디오 인터페이스의 전체 테스트 시간이 단축되어 보드 테스트 비용이 절감되는 것을 확인했습니다.

Ayusman Mohanty는 비디오 및 오디오 방송 및 감시 시스템용 하드웨어 구축에 중점을 둔 제품 설계자입니다. Linkedin을 통해 연락할 수 있습니다.