嵌入式设备持续集成测试底座 ——DUTler 电源与串口程控夹具

本项目基于 RP2040（树莓派 Pico）开发的DUTler 嵌入式硬件在环测试适配器，面向嵌入式 Linux、Yocto 固件持续集成场景。设备通过三路独立虚拟串口实现 DUT 控制台透传、硬件程控与调试日志分离，集成 MOSFET 复位 /boot 引脚控制、继电器程控电源功能，可远程完成被测设备上电、断电、复位、引导模式切换。项目开源，可快速搭建单板自动化测试工装，支撑固件烧录、OT

嵌入式设备持续集成测试底座 ——DUTler 电源与串口程控夹具封面
oshw_hqzl2026-09-29 17:49:24Apache-2.0
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详细介绍

一、项目概述

DUTler 是一款基于 RP2040（树莓派 Pico）开源硬件在环（HIL）测试适配器，面向嵌入式 Linux、Yocto 系统、Mender 固件 OTA 升级等场景，解决嵌入式单板持续集成（CI）自动化测试难题。传统嵌入式 CI 仅能完成软件仿真，很难实现真实硬件的上电、断电、复位、进入烧录模式等物理操作；DUTler 将低成本 Pico 改造为程控测试工装，通过单根 USB 线缆同时完成串口透传、硬件控制、日志采集，实现无人值守的硬件级自动化回归测试。项目整体采用 Apache2.0 开源协议，固件、硬件原理图全部开放，可根据被测设备（DUT）快速裁剪适配。

二、项目设计思路与核心架构

本装置以 RP2040 为控制核心，固件将 Pico 模拟出三路独立 USB CDC 虚拟串口，各司其职，实现业务通道隔离，避免调试日志污染被测设备控制台输出：

  1. Bridge 桥接串口（CDC0）：透明 USB-UART 桥，直通被测单板原生串口控制台，完整镜像 DUT 的串口输出，用于人机交互、命令下发与业务日志采集；

  2. Control 控制串口（CDC1）：专用控制通道，提供一套文本交互指令集，用于远程控制硬件输出，实现上下电、复位、Boot 配置引脚拉低等硬件操作；

  3. Debug 日志串口（CDC2）：独立固件调试通道，仅输出 DUTler 自身运行日志，与被测设备的串口数据完全隔离，不干扰 DUT 业务输出。

硬件侧配套 4 路 3.3V 通用 GPIO 控制输出：2 路低侧 MOSFET 驱动通道，用于控制 DUT 复位引脚、Boot/strap 配置引脚；1 路继电器通道实现被测设备整机电源通断；预留 1 路通用 IO，可扩展其它外设控制。所有控制输出上电默认关闭，保障被测硬件安全。

三、核心功能

  1. 串口透明透传与隔离日志采集 桥接通道无修改转发 DUT 串口收发数据；调试日志独立通道输出，解决传统单串口工装中工装调试信息混入设备控制台、干扰日志解析的痛点。支持串口回环自检，验证串口链路可靠性。

  2. 全程控硬件控制 通过控制串口下发指令，远程实现被测设备电源开关、硬件复位、强制进入固件烧录模式；支持保存引脚配置至板载非易失存储，支持板载自检、固件本地重启。

  3. 标准化命令交互 控制端口内置命令行交互体系，支持status、set、save、self-test、reboot等指令，支持交互式 Shell，可直接被 Python、Shell 脚本调用，无缝接入 Jenkins、GitLab CI 等自动化流水线。

  4. 轻量化可移植 固件基于 Pico SDK 开发，支持 RP2040、RP2350（Pico2）多款芯片；硬件为通用模块化设计，不绑定特定单板，只要匹配电平与接线，即可适配各类嵌入式硬件。

  5. 完备的测试验证体系 宿主机端内置单元测试，完成命令解析、CRC 校验等软件逻辑验证；硬件端支持回环自测、IO 输出自检，每次 CI 任务执行前可自动校验工装自身状态。

四、工作流程

  1. 将 DUTler 通过 USB 连接测试服务器，硬件接线：桥接串口接 DUT 调试串口，MOSFET / 继电器输出接 DUT 复位、Boot 引脚与供电回路；

  2. CI 流水线启动后，脚本连接 Control 串口，下发指令完成 DUT 断电、复位，将单板强制进入烧录模式；

  3. 通过 Bridge 串口向 DUT 烧写固件，启动单板，采集 DUT 控制台日志，执行系统、OTA 升级等测试用例；

  4. 测试完成后，自动断电复位，准备下一轮测试；全过程无需人工插拔线缆、手动按下复位 / BOOT 按键。

五、技术优势与创新点

  1. 三通道串口物理隔离：将 DUT 控制台、设备控制、工装调试日志分到独立 USB 串口，解决日志混杂问题，提升自动化日志解析稳定性；

  2. 低成本硬件在环方案：主控采用低成本 RP2040 芯片，搭配简易 MOSFET、继电器外围电路，相比商用 HIL 测试设备大幅降低硬件成本；

  3. 全开源软硬协同：固件源码、硬件原理图、测试脚本全部开源，可按需修改引脚定义、扩展控制通道，适配企业自研嵌入式硬件；

  4. 原生适配嵌入式固件 CI 场景：面向 Yocto、Mender OTA 升级场景设计，精准匹配固件编译、烧写、上电启动、升级回归的全链路自动化测试需求。

六、应用场景

  1. 嵌入式 Linux 单板硬件持续集成测试、固件版本回归测试；

  2. 设备 OTA 远程升级自动化验证，反复断电、异常掉电可靠性测试；

  3. 嵌入式硬件量产工装、实验室自动化测试台搭建；

  4. 硬件在环 (HIL) 开发调试，自动反复进入 BOOT 烧录模式做固件迭代验证。

七、项目局限与说明

项目属于实验型工具，按 “AS IS” 方式开源交付，不提供商业技术支持；硬件控制引脚为 3.3V 逻辑，使用时需要做好电平匹配、隔离保护，防止过压损坏被测设备；暂不支持硬件 RTS/CTS 流控，高速串口场景需评估适配。

八、License

Apache-2.0 license

九、项目地址

https://github.com/TheYoctoJester/dutler