【芯片测试】：7. Action 与 Operating Sequence

Action 与 Operating Sequence：测试执行的时序编排

系列：Advantest V93000 SmarTest 8 核心概念解析｜第 7 篇（共 8 篇）
适合读者：需要理解 ATE 测试执行编排机制的工程师

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前言

前几篇讲了测试数据（Pattern、Spec、DUT Board），本篇讲执行：仪器动作（Action）怎么被触发，Pattern 和 Action 如何在时间轴上编排，Test Method 在什么时候执行什么代码。

这是把所有配置"接通电源"的一环。

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一、Action：仪器的可触发操作

Action 定义了一个仪器可以执行的单个操作，例如：

• 施加一个电压（forceVoltage）
• 测量一个电流（measureCurrent）
• 输出一段波形（sourceWaveform）
• 修改一个仪器状态参数（modPower）

Action 在 Measurement Specification（.spec）文件中定义，作为仪器配置的一部分。

触发 Action 的三种方式

触发方式	说明
Test Method	在 Java 代码中显式创建并调用（通过 Device Test API）
Pattern	锚点（Anchor）绑定到 Pattern 的某个向量，该向量执行时 Action 被触发
Operating Sequence	直接列在 Operating Sequence 中，按位置顺序执行

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二、Action 的生命周期

Action 的执行不是瞬间的——它有四个阶段，理解这些阶段对于编写精确的同步测试至关重要。

四个阶段

时间轴 ─────────────────────────────────────────────────► Preparation Begin Intended Begin Begin End Deactivation ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ├──── Preparation ─────────├── Activation ─├─ Execution ─├─ Cool-down ─┤ (硬件准备) (对齐暖机) (实际执行) (解锁资源)

阶段	中文名	说明
Preparation	准备阶段	仪器配置自身硬件，例如校准内部电路
Activation（Warm-up）	激活阶段	等待到精确的时间对齐点，确保执行开始的时刻正确
Execution	执行阶段	Action 正式执行（施加激励、采集测量结果等）
Deactivation（Cool-down）	去激活阶段	执行结束到仪器释放可用（让出给下一个操作）

Preparation 和 Deactivation 的时长由系统内部根据测试套件编程自动计算，不能手动指定，也不能通过 Action 类型直接得知。

关键约束：一个 Action 的仪器设置在执行期间不能被修改，直到该 Action 执行完毕或被显式终止。

重复执行的 Action

一个 Action 可以被配置为重复执行（有限次数或无限循环）：

有限重复（repeatCount）：

// 在 spec 文件中，某个 action 的配置 repeatCount = 10; // 执行 10 次

对于有限重复，每次执行都包含独立的 Preparation 阶段。原文 Timing Debug 视图的示例（action 重复 2 次，共 3 次执行）给出了印证：

总时间 = 3 × (Preparation + Execution) = 3 × (320,000 ns + 150,000 ns) = 1,410,000 ns

即每次重复均有完整的 Preparation + Execution 流程：

[Prep + Exec] → [Prep + Exec] → ... → [Prep + Exec] → Deactivation ↑_____________________________ N 次 _____________________________↑

无限重复（keep-alive 或 infinite loop）：

与有限重复不同，对于无限重复的 Action，Preparation、Activation、Deactivation 在整个循环生命周期内只发生一次：

Preparation → Activation → [Execution → Execution → ...（无限）] ↑_________直到被终止_________↑ → Deactivation

适用场景：持续向 DUT 施加某个电压、持续发送时钟保活信号等。无限循环在以下任一条件满足时自动终止：

• 仪器被断开连接
• Operating Sequence 的下一个 Parallel Group 开始使用该仪器
• Operating Sequence 结束（除非 action 在 keep-alive context 中）

Keep-alive Context：可以让某些无限重复的 Action 在一次测量（Operating Sequence）结束后继续执行，用于维持持续的偏置电压或时钟信号，跨越多个测试套件的执行边界。

Action 的终止条件

一个 Action 会在以下情况下结束：

1. 正常完成（测量完毕，控制返回调用方）
2. 所控制的仪器被断开
3. Operating Sequence 执行完毕（非 keep-alive）
4. Operating Sequence 中下一个元素使用了同一信号
5. 用户显式调用终止

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三、从 Pattern 触发 Action：锚点机制

Pattern 和 Action 可以通过**锚点（Anchor）**精确关联——某个 Action 在 Pattern 的特定向量被执行时触发。

两种类型：中断型 vs 非中断型

中断型（Interruptive）Action：

Action 与 Pattern 使用相同的信号，Pattern 必须暂停，等待 Action 完成后才能继续：

Pattern 执行： → → → [向量 n-1 完成] → 暂停 → [Action_A 执行完] → [向量 n 开始]

非中断型（Non-interruptive）Action：

Action 与 Pattern 使用不同的信号，Pattern 不需要暂停，Action 与向量同时开始执行：

Pattern 执行： → → → [向量 2 开始同时触发 Action_B] → → →（Pattern 继续不停） Action_B 执行： [Action_B 开始] →→→→→→→→→→→→→→→→ [Action_B 结束] （两者同时进行）

Pattern 锚点的 XML 格式

<!-- 单个 Action 锚点，中断型 --><Program><Anchorvector="191"anchoring="interruptive"><Instrumentid="VCC1,VCC2,GND"><Instructionid="actionCall"value="ppmuIfVm1"/></Instrument></Anchor></Program><!-- 多个 Action 并行锚点（同一向量触发多个 Action） --><Anchorvector="191"anchoring="interruptive"><Instrumentid='pin01'><Instructionid="actionCall"value="action01"/></Instrument></Anchor><Anchorvector="191"anchoring="interruptive"><Instrumentid='pin02'><Instructionid="actionCall"value="action02"/></Instrument></Anchor>

Narrowing：指定 Action 作用的信号子集

默认情况下，一个 Action 作用于其仪器设置中指定的所有信号。使用Narrowing可以限定 Action 只作用于部分信号：

// 在 Operating Sequence 中指定 narrowing actionCall myAction VCC1 + VCC2; // 只对 VCC1 和 VCC2 执行

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四、Operating Sequence：测试执行的时序乐谱

Operating Sequence（操作序列）是 Pattern 和 Action 的高层时序编排框架，用.seq文件描述。它回答一个问题：这些激励和测量动作，以什么顺序、什么时间关系执行？

两种基本组：顺序与并行

Sequential Group（顺序组）：内部元素依次执行，前一个结束后才开始下一个。可以包含：

• Pattern
• Action
• Wait（延迟）
• 嵌套的 Parallel Group

Parallel Group（并行组）：内部的所有 Sequential Group 同时启动。只能包含 Sequential Group（不能直接包含 Pattern 或 Action）。

嵌套规则：

• Parallel Group ⊂ Sequential Group ⊂ Parallel Group ⊂ …（可以无限嵌套）
• Sequential Group 不能直接包含 Sequential Group
• Parallel Group 不能直接包含 Parallel Group

一个执行步骤示例

Operating Sequence: [顺序组 1] - Pattern 1 - Action 1 - Pattern 2 - [并行组 1] [顺序组 2]: Pattern 3 → Action 2 [顺序组 3]: Pattern 4 - Pattern 5 - [并行组 2] [顺序组 4]: Pattern 6 [顺序组 5]: Pattern 7（含 Action 3 锚点） → Action 4

执行流程：

1. Pattern 1 → Action 1 → Pattern 2（串行执行）
2. 并行组 1 启动：Pattern 3 和 Pattern 4 同时开始
   • Pattern 3 完成 → Action 2 执行
   • Action 2 和 Pattern 4 都完成后 → Pattern 5 开始
3. 并行组 2 启动：Pattern 6 和 Pattern 7 同时开始
   • Pattern 7 执行到锚点 → Action 3 触发（属于 Pattern 的锚点，不属于并行组的顺序元素）
   • Action 4 与 Pattern 6/7 的并行逻辑执行

同步机制

Operating Sequence 提供三种同步手段：

① Parallel Group（最常用）

确保多个顺序组同时开始。系统会自动在较短的组后面插入 padding（break vectors）使其与较长的组对齐。

② Anchored Action

通过 Pattern 锚点，在特定向量时刻触发 Action，实现与 Pattern 内部的精确时间绑定。

③ Wait Element

在顺序组中插入固定时间的延迟，用于等待 DUT 稳定或满足协议时序要求：

// 在 Operating Sequence 中 patternCall "mySetupPattern.pat" wait 1ms // 等待 1ms DUT 建立稳定 actionCall myDcMeas

注意：当wait之后紧跟 action 时，action 的 preparation 和 activation 不能与wait前的元素重叠，这可能导致 action 的执行被延迟。如有精确时序要求，应使用 anchored action 而非 wait。

Padding（自动填充）

当并行执行的多个 Pattern 长度不同时，系统自动在短 Pattern 的信号上补充 break vectors（填充），直到所有并行 Pattern 都执行完毕：

Pattern A（长）：[XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX...] Pattern B（短）：[YYYYYYY][padding......] ← 自动填充 break vectors

Padding 对测试程序透明，但可能影响测试时间（特别是大量并行执行时）。

两种特殊模式

Burst Operating Sequence：仅调用其他 Operating Sequence，不含标准结构，执行速度更快（SmartBurst 功能）。

Burstable Operating Sequence：标准 Operating Sequence，但满足特定限制以允许被 Burst OS 调用。

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五、Test Method：Java 代码的四个生命周期方法

Test Method 是一个继承自TestMethod的 Java 类，有四个可重写的方法，分别在不同的执行状态中被调用。

publicclassMyFunctionalTestextendsTestMethod{// 可选：在 activated → loaded 转换早期执行@Overridepublicvoidinitialize(){// 设置测试描述符的默认值// 这些值可以被 test table 的 PreBind 阶段覆盖}// 可选：在 PreBind 执行后，activated → loaded 转换后期执行@Overridepublicvoidsetup(){// 用 Device Setup API 程序化创建配置文件// 优先级高于文件中的配置}// 可选：在 loaded → bound 转换中执行@Overridepublicvoidupdate(){// 用 Device Test API 修改内存中的测试数据// 不影响原始配置文件}// 必须实现：在 testflow running 状态中执行@Overridepublicvoidexecute(){// 执行测量，评估结果，记录日志// 使用 Device Test API}}

四个方法的执行时机与职责

方法	执行时机	可以做什么
initialize()	activated → loaded（早期），PreBind 之前	设置测试描述符默认值；这些值可以被 test table 覆盖
setup()	activated → loaded（后期），PreBind 之后	用 Device Setup API 程序化创建/覆盖配置文件中的设置
update()	loaded → bound	用 Device Test API 修改内存中的测试数据（不改源文件）
execute()	testflow running	执行测量、判断 pass/fail、记录日志

不同方法之间的优先级：

文件中的配置（.spec 等） ↓ 被 setup() 覆盖 ↓ 被 update() 进一步修改（仅内存） ↓ execute() 实际运行

三套 API 及其职责

API	用于哪个方法	职责
Device Setup API	initialize(),setup()	程序化创建/修改配置文件（spec、operating sequence 等）
Device Test API	update(),execute()	执行测量、修改内存数据、获取结果
SSF API	由 Device Setup API 内部使用	生成/修改 SmarTest Setup Format 文件；也可在外部工具中使用

额外的 RF Demodulation API提供 RF 信号解调功能，适用于无线测试场景。

Executor Method：Test Suite 的高层控制器

除 Test Method 外，SmarTest 还提供Executor Method，它继承自ExecutorMethod类。与 Test Method 的区别在于，Executor Method 不仅控制测量，还可以控制 Test Suite 的执行：

publicclassSomeCustomExecutorMethodextendsExecutorMethod{publicStringtargetSuite="Main.SubFlow.SomeSuite";@Overridepublicvoidexecute(){ISuiteAccessaSuite=context.getSuiteAccess(targetSuite);// 修改 Test Suite 的参数IParameterAccessaParameter=aSuite.getParameter("aParameter");aParameter.setValue(2.0);// 执行 Test SuiteaSuite.execute();}}

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六、Wait Time：仪器动作的等待时间

每个 Action 可以配置一个wait time，指定动作执行阶段的最短持续时间：

• 对于电流/电压强制（force）动作：wait time 是强制信号保持的最短时间
• 对于测量（measure）动作：wait time 是激励稳定后到采样时刻的延迟

典型应用场景：

• DUT board 上的 relay 切换时间（通常几十 ms）
• DPS 范围切换或去合并（unganging）的建立时间
• DUT 内部电容充电所需的建立时间
• 测量路径切换后的稳定等待

// 在 spec 文件中，为某个 action 设置等待时间 action myIfvm { iforce = 1mA; waitTime = 1ms; // 电流强制后等待 1ms 再结束 }

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总结

概念	一句话	关键点
Action	仪器的单个可触发操作	定义在.spec，从 Test Method/Pattern/OS 触发
Action 生命周期	四阶段：Preparation→Activation→Execution→Deactivation	仪器在执行期间不可被修改
Pattern Anchor	将 Action 绑定到 Pattern 的特定向量	中断型（同信号）vs 非中断型（不同信号）
Operating Sequence	Pattern 和 Action 的时序编排框架	顺序组（串行）和并行组（同时启动）
Padding	自动在短 Pattern 后补充 break vectors 以同步	对程序透明，但影响性能
Test Method	四个 Java 方法按不同执行阶段被调用	initialize/setup/update/execute 各司其职

下一篇（终篇）将解析Test Program 的完整执行流程与状态机：从 activate 到 stop 的每个阶段、辅助 Testflow 的触发时机、内存管理与异常处理。

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