一种助听器芯片测试系统及其测试方法与流程

1.本发明涉及助听器技术领域，具体为一种助听器芯片测试系统及其测试方法。


背景技术：

2.智能数字助听器内部集成了flash(存储器)、dsp(数据处理器)、charge pump(电荷泵)、ldo(稳压电路单元模块)及语音处理专用电路等模块，为保证新加工出来的助听器芯片各模块工作性能的正常，要对助听器芯片各模块静态参数和动态参数进行全面测试，因此，助听器芯片生产加工完成后，为保证芯片性能和功能，需进行批量测试验证，这个过程一般需要在芯片测试机台上进行，并且需要根据芯片测试机台设计专用的测试板卡，由于芯片测试机台功能结构比较复杂，制作和加工这样的测试板卡成本和周期都比较长，对于中小研发项目或者是中小企业，尤其是在芯片研发初期、各种参数和性能规格不能非常确定的情况下，这样的测试板卡可能需要进行多次的改板调试才能定型，因此测试板卡的设计、制造周期较长，影响了芯片加工效率的提升；另外若采用包含有该测试板卡的芯片测试机台对芯片测试未达到一定规模，则测试板卡研发、使用成本在芯片加工成本中占比较高。因此在助听器芯片前期市场用量不是很大的情况下，采用一种简易便携的测试装置是很有必要的。
3.另外，芯片测试机台一般不具备直接对音频信号频域参数的测试能力，尤其是音频这种频率较低的低频信号，而且助听器的测试需要产生低频的单音音频信号，芯片测试机台也不具备这样专用信号产生和测试功能，需要配备专业的音频频谱仪和音频发生器，音频频谱仪和音频发生器的使用增加了整体测试结构和测试操作的复杂度。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的助听器芯片测试机台的测试板卡不易设计、制造，投入成本高、测试能力差、测试结构和测试操作复杂的问题，本发明提供了一种助听器芯片测试系统及其测试方法，其结构设计简单合理、可降低投入成本，便于进行测试操作，同时可提高测试能力。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种助听器芯片测试系统，所述测试系统用于对助听器芯片进行测试，其包括主控制器、与所述主控器电连接的电源管理单元和声光指示单元，其特征在于，其还包括电压电流检测单元、单音音频信号发生单元、助听器芯片测试座，所述电压电流检测单元分别与所述主控制器、助听器芯片测试座、电源管理单元电连接，所述单音音频信号发生单元分别与所述电源管理单元、助听器芯片测试座、主控制器电连接；所述助听器芯片测试座用于放置或安装所述助听器芯片，并将所述助听器芯片与所述主控制器电连接；所述电压电流检测单元用于对所述助听器芯片工作过程中的电源进行监测，并测试所述助听器芯片工作过程中的电压和电流；所述单音音频信号发生单元用于产生模拟不同频率的单音音频频率信号。
7.其进一步特征在于，
8.其还包括模数转换器、音频采集器，所述电压电流检测单元通过所述模数转换器与所述主控制器连接，所述模数转换器用于将所述电压电流检测单元采集的第一模拟信号转换为第一数字信号，并将所述第一数字信号输入至所述主控制器中，所述音频采集器用于对所述助听器输出的信号进行数字化处理，获取第二数字信号，并将所述第二数字信号输入至所述主控制器中；
9.所述声光指示单元包括至少三个指示灯，所述指示灯包括红灯、绿灯、黄灯。
10.一种助听器芯片测试方法，该方法应用了上述助听器芯片测试系统，在对所述助听器芯片测试前，向所述助听器芯片的flash下载固件，其特征在于，所述测试方法包括：s1、使所述助听器芯片与所述主控制器电连接；
11.s2、对助听器芯片工作过程中的电源进行监测，并测试助听器芯片工作过程中的电压和电流；
12.s3、对采集的电压进行分析，判断电压是否符合要求，若符合，则进入步骤s4，反之则发出警示；
13.s4、读取所述助听器芯片中的固件，并判断所述固件下载是否成功，若是，则进入步骤s5，反之则发出警示；
14.s5、对所述助听器芯片的输入引脚功能及状态进行测试，判断所述输入引脚是否异常，若是则发出警示，若否则进入步骤s6；
15.s6、对所述助听器芯片的电源引脚状态进行测试，判断所述电源引脚是否异常，若是则发出警示，若否则进入步骤s7；
16.s7、对所述单音音频频率信号的处理及放大功能进行测试，判断处理及放大功能是否异常，若是则发出警示，若否则进入步骤s8；
17.s8、对所述助听器芯片的功耗进行测试，判断所述功耗是否超出正常标准范围，若是则发出警示，若否则结束测试并给出相应状态。
18.其进一步特征在于，
19.s1中，将所述助听器芯片放置于所述助听器芯片测试座中，使所述助听器芯片与所述主控制器电连接；
20.s2中，通过所述电压电流检测单元对所述助听器芯片工作过程中的电源进行监测，并测试所述助听器芯片工作过程中的电压和电流；
21.s3中，通过所述主控制器对采集的电压进行分析，采用所述主控制器对所述电压分析前，通过所述模数转换器将所述模拟的电压转换为所述第一数字信号；
22.s4中，判断所述固件下载是否成功的具体方式包括；所述主控制器过iic接口向助听器芯片内部的flash下载助听器固件，通过主控制器读取下载后的固件，将读取的固件与原固件(原固件预先存储于主控制器的存储器中)进行比较来判断写入的正确性(即判断下载是否成功)，失败后进行重试，重试后还是失败则退出测试流程，同时主控制器控制声光指示单元中的红灯亮，否则转入下一个测试项目s5中；
23.s5中，所述输入引脚的测试方式包括：所述输入引脚包括int、int0、int1，通过所述主控制器控制所述电源管理单元依次给所述输入引脚int、int0、int1提供低电平信号，此时，检测所述助听器芯片的音频输出端口是否有固定频率的提示音信号输出，若检测不
到或频率信号异常，则结束测试，主控制器控制所述红灯亮；
24.s6中，所述电源引脚的测试方式包括：所述电源引脚包括vcc33、avcc，所述主控制器通过所述电压电流检测单元采集电源引脚电压，并判断所述电源引脚是否异常，若是则所述主控制器控制所述绿灯亮，若否则进入步骤s7；
25.s7中，测试所述单音音频频率信号的处理及放大功能的具体方式包括：通过所述单音音频信号发生单元产生高频、中频、低频三种不同频率的单音音频频率信号，并通过所述芯片的音频信号输入端口(mic)输入至所述芯片中，同时所述音频解码器对所述芯片输出的信号进行数字化处理，数字化处理后的信号输送至所述主控制器，通过所述主控制器对所述第二数字信号进行fft(快速傅里叶)变换处理，获取处理结果，根据所述处理结果，检测芯片音频放大输出端口的单音信号的频率和功率大小并以此判定助听器芯片对音频信号处理及放大功能是否符合正常，若正常，进入下一步s8测试，若否则主控制器控制所述绿灯亮。
26.采用发明上述结构可以达到如下有益效果：本技术助听器芯片测试系统包括电压电流检测单元、单音音频信号发生单元、助听器芯片测试座，助听器芯片测试座用于放置或安装助听器芯片，采用该测试系统对助听器芯片进行测试时，将助听器芯片放置于助听器芯片测试座中即可，测试操作简单快捷。测试时，通过电压电流检测单元对助听器芯片工作过程中的电源进行监测，并测试助听器芯片工作过程中的电压和电流，通过单音音频信号发生单元产生模拟不同频率的单音音频频率信号，从而实现了芯片的电压、电流检测，并且具备了单音音频频率信号的产生和测试功能，其无需配备专业的音频频谱仪和音频发生器即可实现单音音频频率信号测试，结构设计简单合理，降低了投入成本，同时提高了测试能力。
附图说明
27.图1为本发明助听器芯片测试系统结构框图；
28.图2为本发明助听器芯片测试方法流程图；
29.图3为本发明电源管理单元的电路原理图；
30.图4为本发明声光指示单元的电路原理图；
31.图5为本发明电压电流检测单元的电路原理图；
32.图6为本发明单音音频信号发生单元的电路原理图；
33.图7为本发明助听器芯片测试座中测试芯片的连接电路原理图；
34.图8为本发明模数转换器及音频采集器的接口电路原理图；
35.图9为本发明上位机通讯单元的接口电路原理图；
36.图10为本发明芯片电压调试单元的接口电路原理图；
37.图11为本发明主控制器u7a的接口电路原理图及其外围电路；
38.图12为本发明主控制器u7b的接口电路原理图及其外围电路。
具体实施方式
39.见图1，一种助听器芯片测试系统，测试系统用于对助听器芯片进行测试，其包括主控制器1、与主控器1电连接的电源管理单元2和声光指示单元3、电压电流检测单元4、单
音音频信号发生单元5、助听器芯片测试座6，电压电流检测单元4分别与主控制器1、助听器芯片测试座6、电源管理单元2电连接，单音音频信号发生单元5分别与电源管理单元2、助听器芯片测试座6、主控制器1电连接；助听器芯片测试座6用于放置或安装助听器芯片，并将助听器芯片与主控制器1电连接；电压电流检测单元4用于对助听器芯片工作过程中的电源进行监测，并测试助听器芯片工作过程中的电压和电流；单音音频信号发生单元5用于产生模拟不同频率的单音音频信号。
40.测试系统还包括模数转换器7(ad模块)、音频采集器8(音频adc)，电压电流检测单元4通过模数转换器7与主控制器1连接，模数转换器7用于将电压电流检测单元采集的第一模拟信号转换为第一数字信号，并将第一数字信号输入至主控制器1中。助听器芯片测试座6通过音频采集器8与主控制器1连接，音频采集器8用于对助听器输出的信号进行数字化处理，获取第二数字信号，并将第二数字信号输入至主控制器1中。本实施例中，声光指示单元包括三色灯，三色灯包括：红灯、绿灯、黄灯，本实施例中主控制器包括u7a、u7b，主控制器u7a、u7b的型号stm32f405_lq fp144，主控制器u7a、u7b的详细电路见图11。
41.见图3，电源管理单元2包括稳压器u1、线性稳压器u2、u3、低压稳压器u4、电压基准u5，稳压器u1的型号为tps561201，线性稳压器u2的型号为reg102，线性稳压器u3的型号为tps73601，低压稳压器u4的型号为lp5907，电压基准u5的型号为lm4132，稳压器u1连接电容c1～c9，电阻r3、r4、电感l1、磁珠b1、vin电压源、5v电压源，线性稳压器u2连接电容c13、c14、c17、c21、5v电压源、3v3电压源，线性稳压器u3连接电容c15、c16、c18、c19、电阻r6、电感b4、5v电压源、4v电压源，低压稳压器u4分别连接电容c11、c12、电阻r7、磁珠b2、5v电压源、3v3电压源，电源基准u5分别连接电容c22、电阻r9、电容c23、磁珠b5，稳压器u1、线性稳压器u2、u3、低压稳压器u4、电压基准u5分别用于调压调整，从而为各个单元、主控制器提供vin电压源、5v电压源、4v电压源以及3v3电压源。
42.见图4，声光指示单元3包括三色灯d6、蜂鸣器b6，三色灯d6包括发光二极管r、发光二极管g、发光二极管b，发光二极管r、发光二极管g、发光二极管b的负极分别连接电阻r20、r21、r22的一端，电阻r20、r21、r22的另一端连接主控制器u7a的116、117、118管脚；
43.见图5，电压电流检测单元4包括电流检测芯片u16，电流检测芯片u16分别连接电容c85、c86、c89、c92、c 96、c97、电阻r72～r75，电流检测芯片u16的9管脚通过电阻r72连接主控制器u7a的13管脚，电流检测芯片u16的3管脚通过电阻r41连接主控制器u7a的18管脚、测试芯片u10的15管脚，电流检测芯片u16的6管脚连接主控制器的114管脚，电流检测芯片u16通过测试芯片u10的15管脚检测助听器芯片的工作电流，并将工作电流发送给主控制器u7a，主控制器u7a对工作电流进行处理，获取助听器芯片的工作电压。
44.见图6，单音音频信号发生单元5包括信号发生器u17，信号发生器u17分别连接电容c1a、c1b、c1c、c1d、c99、电阻r76，信号发生器u17的6、7、8管脚分别连接主控制器u7a的40、41、43管脚，信号发生器u17的10管脚连接测试芯片u10的5管脚，信号发生器u17用于产生模拟不同频率的单音音频信号，并将不同频率的单音音频信号通过测试芯片u10的5管脚发送给助听器芯片。
45.见图7，助听器芯片测试座包括测试芯片u10，测试芯片u10分别连接电容c61～c64、电阻r49、r78～r80、r50，测试芯片u10的2管脚通过电阻r42连接主控制器u7a的20管脚，测试芯片u10的3管脚通过电阻r40连接主控制器u7a的20管脚。测试芯片u10安装于助听
器芯片测试座中，将助听器芯片放置于助听器芯片测试座中时，通过测试芯片u10分别连接至主控制器、其它单元中。
46.模数转换器7及音频采集器8的接口电路见图8，该接口电路包括微控制器芯片u11，微控制器芯片u11的型号为pcm4220
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tqfp48，该系统还包括上位机通讯单元、芯片电压调试单元，上位机通讯单元的电路见9，上位机通讯单元包括usb连接器j5，通过上位机通讯单元向主控制器内导入测试信息，便于后续进行系统测试。芯片电压调试单元见图10，该芯片电压调节单元包括稳压芯片u9、与稳压芯片u9连接的电压调节芯片u8，稳压芯片u9的型号为tps7a9001，电压调节芯片u8的型号为mcp4017，通过电压调节芯片u8调节助听器芯片的工作电压，以便于对助听器的工作电压进行进一步测试。
47.见图2，一种助听器芯片测试方法，该方法应用了上述助听器芯片测试系统，在对助听器芯片测试前，向助听器芯片的flash下载固件并使助听器芯片进入正常工作状态，测试方法包括：
48.s1、将助听器芯片放置于助听器芯片测试座6中，使助听器芯片与主控制器1电连接；
49.s2、通过电压电流检测单元4对助听器芯片工作过程中的电源进行监测，并测试助听器芯片工作过程中的电压和电流，判断电压是否符合要求，若符合则进入步骤s3，若不符合则主控制器1控制红灯亮；
50.s3、通过主控制器1对采集的电压进行分析，采用主控制器1对电压分析前，通过模数转换器7将模拟的电压转换为第一数字信号，通过第一数字信号判断电压是否符合要求，若符合，则进入步骤s4，反之则主控制器1控制红灯亮；
51.s4、读取助听器芯片中的固件，并判断固件下载是否成功，判断固件下载是否成功的具体方式包括；所述主控制器过iic接口向助听器芯片内部的flash下载助听器固件，通过主控制器1读取下载后的固件，将读取的固件与原固件(原固件预先存储于存储器中)进行比较，通过比较结果判断写入是否正确性(即判断下载是否成功)，失败后进行重试，重试后还是失败则退出测试流程，同时主控制器1控制声光指示单元3中的红灯亮，否则转入下一个测试项目s5中；
52.s5、对助听器芯片的输入引脚功能及状态进行测试，判断输入引脚是否异常，输入引脚的测试方式包括：输入引脚包括int、int0、int1，通过主控制器1控制电源管理单元2依次给输入引脚int、int0、int1提供低电平信号，此时，检测助听器芯片的音频输出端口是否有固定频率的提示音信号输出，若检测不到或频率信号异常，则结束测试，主控制器1控制红灯亮；反之则进入步骤s6；
53.s6、对助听器芯片的电源引脚状态进行测试，判断电源引脚是否异常，电源引脚包括vcc33、avcc，电源引脚的测试方式包括：主控制器通过电压电流检测单元采集电源引脚电压，并判断电源引脚是否异常，若是则主控制器控制绿灯亮，若否则进入步骤s7；
54.s7、对单音音频频率信号的处理及放大功能进行测试，判断处理及放大功能是否异常，测试单音音频频率信号的处理及放大功能的具体方式包括：通过单音音频信号发生单元5产生高档、中档、低档三种不同频率的单音音频频率信号，并通过芯片的不同频率(mic)输入端口输入至芯片中，再通过模数转换器7及音频采集器8对芯片输出的信号进行数字化处理，数字化处理后的信号输送至主控制器1，通过主控制器1对第二数字信号进行
fft(快速傅里叶)变换处理，获取处理结果，根据处理结果，检测芯片音频放大输出端口的单音信号的频率和功率大小并以此判定助听器芯片对音频信号处理及放大功能是否正常，若正常，进入下一步s8测试，若否则主控制器控制绿灯亮；其中根据处理结果判定助听器芯片的放大功能是否正常的具体方式为：向助听器芯片输入的是单一频率固定功率的信号，经过助听器芯片设置的固定增益放大后，输出的信号在频率上应该与输入单音信号频率一致，功率上应该增大了助听器芯片所设置的增益大小，输出信号频率、输出信号功率即为上述处理结果，将助听器芯片输出信号频率、输出信号功率分别与输入单音信号频率、预先设定的增益大小进行对比，根据对比结果判定助听器芯片的处理及放大功能是否正常，一致则正常，反之则不正常。
55.s8、对助听器芯片的功耗进行测试，判断功耗是否超出正常标准范围，若是则发出警示，若否则结束测试并给出相应状态；其中功耗指首先通过电压电流检测单元4对助听器芯片工作过程中的电压和电流进行检测，电压与电流的乘积即为功耗。
56.将上述系统及方法应用于智能数字助听器的芯片测试，测试时，首先进行固件代码下载并使助听器进入正常工作状态，与此同时，通过本技术测试系统中单音音频信号发生单元5模拟输出不同频率的单音音频频率信号至助听器芯片中，该单音音频频率信号经过助听器芯片内部电路的处理并输出放大信号，再通过该测试系统及方法检测实际的助听器芯片输出的放大信号，通过放大信号与输入单音音频频率信号的频率及增益关系来检测芯片内部信号处理电路的好坏，从而实现了助听器芯片的功能和性能的测试。本技术测试系统及方法具备了单音音频频率信号的产生和测试功能，大大提高了测试能力。测试人员在测试时，将助听器芯片放置于助听器芯片测试座，无需专业的工程师即可进行操作，而且在不同工位、办公环境、实验室或其它要求不高的测试环境中也可进行操作。
57.以上的仅是本技术的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在发明的保护范围之内。