宏控UTP协同自动化测试系统（简称UTP测试系统）是一款通用的自动化测试系统，支持对总线通信(如串口、CAN、以太网等)、信号测试(AD、DA、IO等）、无线通信（蓝牙、WiFi、4G/5G)、显示识别（设备屏幕、按钮、LED等）、设备操控、软件功能等各方面进行自动化测试，能够进行各种复杂时序的自动化测试。

接下来，我将通过一个具体的数字温度传感器实例来详细说明我们如何使用UTP通过IIC协议对数字温度传感器进行自动化测试的。

在嵌入式温度监控系统中，微控制器通过IIC协议与数字温度传感器实现灵活可靠的数据交互：当需要读取温度时，微控制器向传感器发送起始条件（START），通过SDA线写入设备地址（如7位地址0x48 + 写位0），随后发送寄存器指针（如0x00指向温度寄存器），并重新发起起始条件切换为读模式（地址0x48 + 读位1），最终从SDA线接收两字节温度数据（如高位字节0x19表示25℃，低位字节0x80对应0.5℃，合计25.5℃）；配置参数时，发送写指令（如设置采样率指令0x01 + 值0x04表示每秒4次采样），传感器响应ACK信号确认配置生效。通信全程基于半双工同步传输，时钟频率可调（标准模式100kHz，快速模式400kHz），支持多传感器总线共享（通过地址区分），适用于智能家居、医疗设备等对引脚资源与扩展性要求较高的场景。

数字温度传感器涉及的指令帧和数据帧：

为验证数字温度传感器在I²C协议下的通信性能与数据准确性，测试流程如下：微控制器配置I²C接口（时钟100kHz，标准模式），通过发送起始条件（START）写入传感器地址（0x48+写位0）及寄存器指针（0x00），切换读模式（0x48+读位1）接收两字节温度数据（如0x19 0x80解析为25.5℃）；随后写入配置指令（寄存器0x01设置采样率0x04），验证ACK响应及采样间隔稳定性；模拟总线干扰（SDA噪声或地址冲突）检测NACK响应及重传机制；最终持续采集数据并与参考设备比对，确保误差≤±0.3%，生成测试报告（通信成功率≥99.9%、异常恢复时间≤50ms）。通过多设备寻址、低功耗特性及总线仲裁机制，全面保障传感器在智能家居、医疗设备等场景中的可靠性与扩展性。

IIC配置：设置时钟频率（100kHz/400kHz），启用内部上拉电阻（4.7kΩ）。

指令发送：发送[START] 0x90 (0x48<<1 + W=0) → 0x00 → [Re-START] 0x91 (0x48<<1 + R=1)，接收数据0x19 0x80。

数据解析：温度值 = (0x19 << 8 | 0x80) >> 5 → 11位有效数据（分辨率0.125℃） → 25.5℃。

发送帧：[START] 0x90 → 0x01 → 0x04 → [STOP]

0x01：配置寄存器地址（采样率寄存器）。

0x04：配置值（每秒4次采样）。

接收响应：ACK从设备在每个字节后返回ACK（SDA=低电平），确认写入成功。

• 手动构建数据帧并观察数据的方式效率极低，每个操作步骤都需人工介入，使得完整测试流程耗时漫长。
• 人工编码报文容易因对协议理解不足或操作疏忽而产生错误，影响测试准确性。
• 手动操作无法保证报文发送的精确时序，难以模拟真实工业环境下的实时通信需求。并且，复杂工况和异常场景的模拟存在局限性，可能遗漏潜在问题。
• 手动记录和分析数据不仅效率低下，还容易出错，难以从大量数据中快速提取关键信息，不利于故障排查与性能评估。

下图为UTP测试系统与数字温度传感器的连接方式图示。图中展示了如何将数字温度传感器的IIC接口与UTP测试系统的输出端口相连。连接时需确保信号线的正确对接，以及电源线的正确连接，以保证测试的准确性和安全性。

作为整个测试系统的基础平台，为IIC通信测试提供一个稳定的运行环境，用于模拟各种测试场景、生成测试数据以及对测试结果进行初步的处理和分析等。

专门用于测试IIC通信的测试机器人，它可以生成和发送数据帧，接收并解析从IIC总线上传来的数据，通过与其他设备的通信来验证IIC通信的正确性、稳定性以及性能等指标。

实现USB接口与IIC总线接口之间的转换。它使得计算机（通过USB接口）能够方便地与IIC总线进行通信，将从USB接口接收到的数据转换为符合IIC协议规范的信号发送到IIC总线上，同时将从IIC总线上接收到的信号转换为USB数据格式传送给计算机。

根据从IIC总线上接收到的控制指令（如配置滤波模式、设置采样周期等）来进行相应的参数调整与数据采集动作。当接收到配置滤波模式指令（如向寄存器地址 0x01 写入特定值），传感器会切换至对应的滤波模式；收到设置采样周期指令（如向寄存器地址 0x02 写入相应数值），则会按照设定的周期进行温度数据采集，并通过I²C总线将采集到的温度数据及状态标志反馈给主设备 。

基于预设时序，通过IIC指令自动配置数字温度传感器参数（如向寄存器地址0x03发送0x01指令设置为平均滤波模式、向寄存器地址0x04发送0x03指令设置采样周期为每3秒一次），并通过IIC总线实现实时数据交互（如发送起始信号、设备地址及读指令，接收两字节数据帧包含温度值及状态标志）。

动态解析与验证被测设备响应，实时解析传感器反馈的IIC数据帧（如接收到0x19 0x80，高位字节0x19表示整数部分25℃，低位字节0x80的高4位表示小数部分0.5℃，Bit7表示传感器工作状态，Bit6表示校准状态），自动提取关键信息（温度值、传感器工作状态、校准状态）。

闭环判定测试结果，对接收的IIC数据帧进行协议合规性校验（如数据帧长度符合预期、起始与停止信号的准确性、ACK/NACK响应正常）及业务逻辑判定（温度值与环境预期相符、状态标志与实际工况匹配，如温度超量程时工作状态标志位应置位）。

UTP协同测试系统提供图形化的自动化用例编辑功能，支持设计出满足各种业务场景和时序要求的测试用例，通过测试用例调度各种不同的测试机器人执行测试，实现“多输入多输出”的协同自动化测试能力。

下图是一个自动化测试用例，实现了测试系统通过IIC协议自动向数字温度传感器发送命令：

下面是测试系统对温度传感器回复的消息的检查，测试系统自动按时序接收并检查被测产品发出的消息内容，自动判定是否成功或失败：

下图展示的是测试系统的总线数据监测界面，该界面具备对总线数据进行实时监控与深度解析的功能。在这个界面中，能够对总线协议里出现的各类消息开展细致解析，并进行全面记录。

UTP协同自动化测试系统可有效解决手动测试数字温度传感器的IIC通信的问题。它能自动化构建和发送各类指令消息，极大提升测试效率，节省大量时间。系统依据预设协议规则生成数据帧，避免人为编码错误，确保数据准确性。凭借高精度时序控制，可模拟真实工业环境下的实时通信，满足实时性测试需求。