組み込みSBC向けオーディオ インターフェースの自動テスト

オーディオ インターフェースは、産業用IoT（IIoT）シングル ボード コンピュータ（SBC）の定番となり、アナログとデジタルのオプションを網羅しています。各インターフェース タイプは独自の設計とテスト課題をもたらし、アセンブリと生産を通じて対処する必要があります。目標は、フロントエンドICからプロセッサのデジタル オーディオ入力まで、信号チェーン全体を検証することです。

図1は、組み込みオーディオ フロントエンドの典型的な生産テスト フローを示します。レシーバーIC（アナログ・ツー・デジタル コンバータまたはデジタル オーディオ レシーバー）、シリアル インターフェース（例：I²S）、処理ユニットに供給されるPCMデータ パスなどの主要コンポーネントがハイライトされています。

図1：組み込みプラットフォームのテスト セットアップとオーディオ フロントエンド（出典：著者）

データ パスにはいくつかの重要なブロックが含まれます。レシーバーICはADCのようなアナログ フロントエンドまたはデジタル オーディオ レシーバーであり、その出力は任意のシリアル フォーマットで送信可能ですが、最も一般的なのはI²Sです。このインターフェースは生のPCMオーディオ データを伝送します。

生産テストではオーディオ チェーン全体を検証し、以下のような問題を検出する必要があります：

• フロントエンド レシーバーICの故障。
• I²Sラインのアセンブリ欠陥（例：スタックアットハイ、スタックアットロー、信号ペアの短絡）。

これらのテストは、組み込みボード上のすべてのインターフェースを検証する包括的なシステムに統合されます。

以下では、アセンブリ関連問題を検出するために広く採用されている手法を概説します。フロントエンドIC故障の高度な手法は範囲外です。

手法1 ― 主観的テスト

主観的テストは数秒のオーディオ データを取得し、ソース再生と比較する人間の検査に依存します。シンプルですが、手動リスニングが必要で、時間がかかり、マルチチャネル構成ではスケールしません。

手法2 ― 自動テスト

自動テストは基本的なI²S概念を活用して欠陥を迅速かつ確実に特定します。

I²Sは3つの信号で動作します：BCLK（ビット クロック）、WCLK（ワード クロック）、DATA。BCLKまたはWCLKがスタックしている場合、プロセッサはクロック障害を報告します。クロックが正しくても、DATAラインがスタックアットハイまたはローだと、オーディオ バッファが16ビット サンプルごとに0xFFFFまたは0x0000で埋め尽くされます。取得バッファのMD5チェックサムを生成することで、これらのケースを区別できます：

• MD5(FFFF)はDATAラインのハイ スタックを示唆。
• MD5(0000)はDATAラインのロー スタックを示唆。
• その他のチェックサムは正常なデータ フローを意味。

テスト ワークフローは以下の通り：

1. 既知のオーディオをボードで再生（ミュートでないことを確認）。
2. 約100サンプルを取得。
3. 取得バッファのMD5チェックサムを計算。
4. 2つの参照値と比較し、スタックラインを検出。

マルチラインI²Sバスの場合、各DATAラインを独立して検証できます。例えば4ラインバス（DATA0〜DATA3）では、一度に1ラインのみでオーディオを再生し、他をローに駆動します。アクティブ ラインのMD5チェックサムはランダムになり、非アクティブ ラインはMD5(0000)と一致します。表1はこの反復的アプローチを示しています。

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表1：オーディオ テストの反復（出典：著者）

限界もあります：この手法は問題の存在を検出しますが、どのラインが互いに短絡しているかを特定することはできません。それでも、スタックアット状態と単純な短絡の検出に非常に効果的です。

結論

これらの自動化手法は多数のIttiamハードウェア ボードで検証され、テスト時間を一貫して短縮し、生産コストを低減しています。

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Ayusman Mohanty氏は、ビデオ/オーディオ放送および監視システム向けハードウェアに注力するプロダクト アーキテクト。LinkedInでつながる。