基于虛擬儀器的汽車電子測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

彭承榮，彭?xiàng)?，覃華強(qiáng)

（上汽通用五菱股份有限公司，廣西 柳州5 45007）

基于虛擬儀器的汽車電子測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

彭承榮，彭?xiàng)睿A強(qiáng)

（上汽通用五菱股份有限公司，廣西 柳州5 45007）

電子技術(shù)的推廣增加了汽車電子測(cè)試的復(fù)雜性，基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)具有高定制性和高擴(kuò)展性，提供了一種可行的汽車電子測(cè)試方案。本測(cè)試系統(tǒng)硬件采用PXI模塊化板卡、信號(hào)調(diào)理板卡、負(fù)載模擬板卡及第三方測(cè)試工具；軟件系統(tǒng)基于LabVIEW模塊化軟件開(kāi)發(fā)，可完成汽車電子模塊功能、網(wǎng)絡(luò)與診斷的自動(dòng)化測(cè)試。

虛擬儀器；汽車電子；自動(dòng)化測(cè)試

汽車電子化是現(xiàn)代汽車發(fā)展的重要標(biāo)志。消費(fèi)者對(duì)汽車電子功能的需求不斷增加、汽車機(jī)械電子技術(shù)的發(fā)展以及動(dòng)力總成方面電子性能的提高，推動(dòng)了電子器件在汽車中的應(yīng)用和發(fā)展，同時(shí)也增加了汽車電子生產(chǎn)和測(cè)試的復(fù)雜性［1］。

虛擬儀器技術(shù)自1986年問(wèn)世以來(lái)，由于其具有較高的性能和豐富的擴(kuò)展性，廣泛應(yīng)用在測(cè)試與測(cè)量領(lǐng)域［2］。本測(cè)試系統(tǒng)基于虛擬儀器技術(shù)，集成TOELLNER電源、正負(fù)電源、Vector工具鏈、程控電阻模擬板卡等設(shè)備，可完成汽車電子模塊的功能、網(wǎng)絡(luò)與診斷測(cè)試。

1 系統(tǒng)方案

本系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示，以PC和PXI模塊化儀器為硬件基礎(chǔ)，可以輸出、采集的信號(hào)包括電壓、電流、電阻等模擬量，數(shù)字量、開(kāi)關(guān)量和PWM等數(shù)字量以及CAN、LIN等總線信號(hào)，并通過(guò)USB、GPIB和RS232總線集成程控電源、Vector工具和示波器等外接設(shè)備。利用G語(yǔ)言作為軟件平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了程控代碼控制故障注入板卡、信號(hào)調(diào)理板卡以及負(fù)載模擬板卡。

2 硬件設(shè)計(jì)

圖2為系統(tǒng)硬件架構(gòu)，以虛擬儀器為主體，定制信號(hào)調(diào)理、故障注入等電路，提供測(cè)試所需要的輸入信號(hào)，通過(guò)真實(shí)負(fù)載觀察ECU工作狀態(tài)，并通過(guò)板卡實(shí)時(shí)采集ECU的輸出。

圖3為汽車電子測(cè)試系統(tǒng)硬件外觀，其測(cè)試對(duì)象可以涵蓋大部分汽車電控單元，如儀表、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、變速器控制單元、安全氣囊控制器等。其可以測(cè)試的項(xiàng)目為單節(jié)點(diǎn)功能測(cè)試、故障注入測(cè)試、耐久測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試以及全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理測(cè)試。

2.1 NI PXI模塊化板卡

PXI是一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)化應(yīng)用量身定制的模塊化儀器平臺(tái)，具備系統(tǒng)模塊化、易集成以及方便提高設(shè)備同步與觸發(fā)精度等特性。本測(cè)試平臺(tái)基于PXI技術(shù)，利用PXI模塊化板卡與定制板卡模擬ECU輸入信號(hào)，例如開(kāi)關(guān)量、電阻、輪速傳感器、車速傳感器、曲軸和凸輪軸傳感器等信號(hào)，并對(duì)ECU輸出信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.2 程控設(shè)備

測(cè)試系統(tǒng)以LabVIEW模塊化軟件為基礎(chǔ)，通過(guò)GPIB、USB、RS232、以太網(wǎng)等集成控制正負(fù)電源、TOELLNER電源、示波器、自動(dòng)化測(cè)試配置盒與定制板卡等設(shè)備，通過(guò)COM編程實(shí)現(xiàn)Vector工具鏈的程控［3］。

2.3 信號(hào)調(diào)理板卡

該測(cè)試系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理包括數(shù)字輸入／輸出調(diào)理、模擬輸入／輸出調(diào)理、繼電器輸出，通過(guò)信號(hào)調(diào)理板卡可擴(kuò)展PXI板卡的模擬與監(jiān)控范圍，將超量程信號(hào)衰減到量程范圍內(nèi)或?qū)敵龅男盘?hào)進(jìn)行放大。

2.4 故障注入板卡

故障注入板卡可對(duì)ECU管腳進(jìn)行斷路、對(duì)電源短路（帶負(fù)載／無(wú)負(fù)載）、對(duì)搭鐵短路（帶負(fù)載／無(wú)負(fù)載）、對(duì)其它信號(hào)斷路（帶負(fù)載／無(wú)負(fù)載）等操作，可用于測(cè)試ECU在故障狀態(tài)下的工作狀態(tài)及診斷DTC測(cè)試。

3 軟件設(shè)計(jì)

基于虛擬儀器的汽車電子測(cè)試系統(tǒng)可完成車載電子模塊的網(wǎng)絡(luò)、功能與診斷測(cè)試。該測(cè)試系統(tǒng)中的軟件部分由測(cè)試主程序、底層驅(qū)動(dòng)程序、用例執(zhí)行程序和人機(jī)交互程序4部分組成，如圖4所示。

3.1 測(cè)試主程序

測(cè)試系統(tǒng)主程序可將Excel配置文件導(dǎo)入后進(jìn)行自動(dòng)配置，將涉及ECU功能的各輸入／輸出引腳與硬件資源進(jìn)行關(guān)聯(lián)。利用隊(duì)列引用，將子測(cè)試用例的用例名稱、測(cè)試步驟及評(píng)價(jià)等配置信息傳遞給用例執(zhí)行程序；通過(guò)測(cè)試用例配置文檔，進(jìn)行測(cè)試用例名稱、測(cè)試步驟的文字描述、信號(hào)類型、與物理通道的映射及采集數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)等信息的配置；利用DBC／LDF處理程序讀取總線數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)信息，方便測(cè)試用例進(jìn)行總線報(bào)文的仿真和信號(hào)的讀取。

3.2 底層驅(qū)動(dòng)程序

底層驅(qū)動(dòng)程序把測(cè)試系統(tǒng)硬件配置文檔中定義的物理通道打開(kāi)，并按照用例執(zhí)行序列發(fā)出的指令對(duì)各通道進(jìn)行操作，包含對(duì)PXI板卡輸入／輸出控制、程控電阻板卡阻值調(diào)節(jié)、程控繼電器與負(fù)載板卡輸出信號(hào)控制以及外接設(shè)備（如程控電源、數(shù)字示波器、Vector等工具）的控制。

3.3 人機(jī)交互程序

人機(jī)交互程序包括測(cè)試信息配置界面與用戶操作界面。

通過(guò)用戶操作界面可直接導(dǎo)入DBC／LDF文件、測(cè)試用例配置文件、模塊信息配置文件及測(cè)試信息配置文件，相關(guān)參數(shù)可依據(jù)測(cè)試需求進(jìn)行配置，具有良好的通用性與擴(kuò)展性。

3.4 測(cè)試用例執(zhí)行程序

測(cè)試用例執(zhí)行程序用來(lái)控制管理測(cè)試所需的用例，實(shí)現(xiàn)ECU功能、網(wǎng)絡(luò)與診斷測(cè)試用例的執(zhí)行。邏輯層架構(gòu)如圖5所示。

每條測(cè)試用例由測(cè)試用例信息和硬件仿真接口配置兩部分組成，如圖6所示。測(cè)試用例信息部分描述了測(cè)試用例所屬的功能類、測(cè)試功能項(xiàng)、用例名稱等描述信息。硬件仿真接口配置部分則對(duì)測(cè)試用例每一步的執(zhí)行時(shí)間、信號(hào)類型、映射通道和信號(hào)值進(jìn)行了精確定義。

程序執(zhí)行時(shí)會(huì)讀取測(cè)試用例配置文檔，按照文檔用例配置信息執(zhí)行測(cè)試操作。測(cè)試用例更改時(shí)只需對(duì)測(cè)試用例配置文檔進(jìn)行重新配置即可實(shí)現(xiàn)更改，提高了測(cè)試用例編寫速度，增強(qiáng)了測(cè)試用例的可維性與通用性。

3.5 測(cè)試報(bào)告生成程序

測(cè)試報(bào)告生成程序?qū)y(cè)試基本信息、測(cè)試模塊信息和測(cè)試結(jié)果用HTML語(yǔ)言寫成網(wǎng)頁(yè)格式報(bào)告。測(cè)試基本信息包括測(cè)試人員、測(cè)試時(shí)間、測(cè)試階段等信息；測(cè)試模塊信息包括所屬項(xiàng)目、所屬車型、供應(yīng)商、軟硬件版本等信息；測(cè)試結(jié)果包括執(zhí)行動(dòng)作、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量值、測(cè)試結(jié)果等信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文所述設(shè)計(jì)采用虛擬儀器技術(shù)，集成第三方測(cè)試軟硬件，在短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建了一套高性價(jià)比的汽車電子模塊功能、網(wǎng)絡(luò)與診斷自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。

基于Excel編寫用例配置文件，把測(cè)試工程師從單個(gè)用例代碼編寫與調(diào)試中解放出來(lái)，有利于大量測(cè)試用例的實(shí)施，便于測(cè)試過(guò)程用例管理與維護(hù)，并且相關(guān)用例參數(shù)可通過(guò)Excel文件進(jìn)行配置，使該測(cè)試系統(tǒng)具有良好的通用性與擴(kuò)展性。

實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有測(cè)試效率高、一致性好、配置靈活、通用性強(qiáng)及擴(kuò)展性好的特點(diǎn)，目前該系統(tǒng)已成功應(yīng)用到某主機(jī)廠多個(gè)車型開(kāi)發(fā)測(cè)試過(guò)程中，縮短了測(cè)試周期、提高了測(cè)試效率。

［1］唐海燕.基于虛擬儀器的測(cè)試平臺(tái)為汽車電子提供全球同步測(cè)試［J］.中國(guó)電子設(shè)計(jì)業(yè)動(dòng)態(tài)，2004：38.

［2］康學(xué)梅.基于虛擬儀器的汽車測(cè)試系統(tǒng)研究［D］.石家莊：河北科技大學(xué)，2010.

［3］陳樹(shù)學(xué)，劉萱.LabVIEW寶典［M］.北京：電子工業(yè)出版

社，2011.

（編輯 文珍）

Automobile Electronic Test System Based on Virtual Instrument

PENG Cheng-rong，PENG Yang，QIN Hua-qiang
（SGM-WULING Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou 545007，China）

The spreading of electronic technology increases the complexity of automobile electronic test.The test system based on virtual instrument provides a feasible electronic test plan for its high customization and expansibility. The hardware of this system uses PXI modular board，signal condition board，load simulation board and the third party test tools while its software is developed on LabVIEW.This system can realize the automated testing for electronic module function，network and diagnosis.

virtual instrument；automotive electronic；automated testing

U467.13

A

1003－8639（2014）07－0065－03

2014-05-22；

2014-06-06

彭承榮（1972-），男，本科，工程師，主要從事汽車空調(diào)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。