HIL-testausjärjestelmän toteuttaminen sulautetulle järjestelmälle

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutustua ja toteuttaa yksinkertainen HIL-testausjärjestelmä sulautetulle järjestelmälle verkkomateriaalin avulla sekä tutustua syvemmin Python-ohjelmointikieleen ja sen avulla rakennettuun Robot Framework -testausympäristöön.

HIL-testauksesta puhutaan yleensä ajoneuvo- sekä avaruusteknologian yhteydessä, josta se on testauskäsitteenä lähtöisin. Testausmenetelmää voidaan kuitenkin soveltaa mille tahansa teollisuuden alalle ja laitteelle, joka sisältää jonkin sulautetun järjestelmän. HIL mahdollistaa laitteiden toiminnan varmistamisen simuloidussa ja turvallisessa ympäristössä. Opinnäytetyössä testattiin CeLLife Technologies -yrityksen CAP-mittalaitetta ja sen ohjelmistoa aina, kun uusi ohjelmistoversio julkaistiin.

Opinnäytetyön järjestelmä koostui fyysisesti testattavasta laitteesta, referenssilaitteesta, mittauspiiristä sekä Raspberry Pi 5 -tietokoneesta. Referenssilaitteena toimi Digilentin Analog Discovery 3 -mittauslaite, joka sisältää laajan valikoiman eri toimintoja kuten jännitelähteen, GPIO-pinnejä ja oskilloskooppeja. Mittauspiiri oli itse rakennettu piiri, joka reagoi ohjaussignaaleihin ja näytti mittalaitteille halutun jännitteen jännitelähteeltä.

Opinnäytetyön ohjelmisto toteutettiin Python-ohjelmointikielellä sekä Robot Framework -testausympäristöllä. Molemmat ovat helppoja ottaa käyttöön, selkeitä sekä sisältävät hyvin laajan toiminnallisuuden testausta varten.

Testit automatisoitiin hyödyntämällä GitHubin tarjoamia webhook-toiminnallisuuksia, tarkemmin webhook-ilmoitusta, kun julkaistaan uusi ohjelmistoversio CAP-laitteen STM-mikrokontrollerille. Tälle ilmoitukselle tehtiin käsittelijä Pythonilla, joka latasi uusimman version, ohjelmoi sen laitteelle ja ajoi Robot Framework -testit. Testien suorittamisen jälkeen käsittelijä ilmoitti GitHu-biin testitulokset, jotta ne löytyivät samasta paikasta ohjelmiston kanssa.

Opinnäytetyön tuloksena oli toimiva testijärjestelmä, jolla saatiin todistettua CAP-laitteen ohjelmiston toiminta määritellyissä tilanteissa.

The focus of this thesis was to design a Hardware-in-the-loop testing system for an embedded system and its firmware using available web resources. The thesis also aimed to deepen knowledge about Python and Robot Framework.

Although HIL is usually associated with automotive and space industry, it is suitable for any industry involving embedded systems. HIL enables safe and controlled testing of a device. In this thesis, the device under test was CeLLife Technologie’s CAP measurement device and its firmware.

The physical setup consisted of the device under test, a reference measure-ment device, a custom measurement circuit and a Raspberry Pi 5. The reference device was Digilent’s Analog Discovery 3, and the custom circuit was self-made for this thesis. The custom circuit responded to control signals to produce required voltages for testing. The software components of this thesis were implemented with Python and Robot Framework.

The automation of the tests was implemented with GitHub webhook when a new firmware was released for CAP. A handler in Raspberry Pi downloaded the firmware, executed the tests, and reported the tests results back to GitHub. The outcome of this thesis was a working test system that verifies the selected parts of the firmware and hardware.