基于虚拟仪器的车身电子自动化测试系统研究

2015-12-02田涌君刘铁山刘全周

汽车电器 2015年6期

田涌君，刘铁山，刘全周

（中国汽车技术研究中心，天津 300300）

随着社会的发展及人们生活水平的提高，人们对汽车驾驶的舒适性、安全性及稳定性的要求越来越高，从而促进了汽车电控系统的飞速发展，汽车步入了多功能智能化［1］时代。汽车电控系统［2］的日益复杂对汽车测试技术提出了更高要求。

虚拟仪器是由美国国家仪器公司（National Instrument，简称NI）于1986年成功研制的。它是以计算机作为仪器统一的硬件平台，充分利用计算机的运算、存储、回放、调用等功能，具有性能高、扩展性强、开发周期短、与其他软硬件无缝集成等优点，广泛应用在测试与测量领域［3］。

测试系统基于虚拟仪器开发，集成程控电源、NI机箱、电阻板卡、故障注入箱等硬件设备，可以实现对汽车车身电子模块（如BCM、PEPS）的功能测试，包括对电子模块的控制策略测试、电压适应性测试、网络通信测试，并自动生成测试报告。同时，测试系统具备用户管理、测试用例管理、硬件参数配置、CAN和LIN参数配置、数据编程处理、测试结果分析及报告整理等功能，方便用户对整体测试过程进行管理及测试用例开发，增强测试系统的通用性及可扩展性，方便对其他测试车型的移植。

1 系统总体方案

测试系统结构如图1所示，硬件平台包括测试机柜及测试台架，软件系统包括人机交互界面、测试系统管理平台、测试系统开发平台、测试系统执行平台、测试报告管理平台。

自动化测试系统以NI的PXI机箱为核心，PXI机箱包括PC主机及PXI板卡，以LabVIEW开发的测试软件在PC主机中运行，通过底层驱动程序驱动PXI板卡，进行电流、电压、电阻等模拟量，I／O、PWM等数字量以及CAN、LIN等总线信号的输出及采集；并通过USB、RS232及网线等，集成程控电源、故障注入箱等外部设备。测试机柜通过重载连接器及线束，与台架上的菲尼克斯接线端子相联接，同时被测ECU及负载等联接到菲尼克斯接线端子上，从而实现了整个HIL测试系统的连接。

2 硬件平台

系统硬件以NI主控制器为核心，通过通信总线控制各硬件资源，对被测ECU进行信号仿真、数据采集及故障注入。测试硬件架构如图2所示。

PXI平台是一种专为工业数据采集及自动化控制所设计的模块化仪器平台，具有体积小、易于集成、配置灵活等优点。本测试平台采用NI的PXI机箱，软硬件结合，集成度高。

测试系统通过USB、RS232、CAN总线等，集成控制程控电源、定制电阻板卡、FIU等设备。

测试系统信号调理包括数字I／O信号调理、PWM信号调理、模拟输入／输出信号调理等。信号调理简单地说，就是将待测信号通过放大、滤波等操作，转换成采集设备能够识别的标准信号。通过信号调理可扩展PXI板卡的输出与采集范围。

图3为测试机柜实物图。测试机柜包括电源管理箱、机柜负载显示面板、程控电阻负载箱、程控电源、故障注入单元、PXI机箱。

3 软件平台

测试软件基于LabVIEW开发，由人机交互界面、测试系统管理平台、测试系统开发平台、测试系统执行平台、测试报告管理平台组成，可以完成对车身电子模块的功能及诊断的自动化测试并生成测试报告。

1）人机交互界面人机交互界面包括欢迎界面、用户登录界面、测试主界面、测试用例管理界面、总线参数配置界面等。

用户登录界面用于测试用户登录；测试主界面主要进行测试用例选择，测试过程控制（例如测试开始、测试暂停、测试终止等）等操作；测试用例管理界面用于导入、创建、修改测试用例；总线参数配置界面可选择DBC、LDF文件的路径及进行总线参数的配置。

2）测试系统管理平台测试系统管理平台包括用户管理、硬件资源配置、总线参数配置。

用户管理系统采用Access数据库存储用户信息及权限，使用LabSQL与Access数据库进行连接。用户登录系统主要是防止非授权用户的非法进行，只有合法的用户在验证后才能进行测试和其它一些操作，增加系统和测试数据的安全性。

硬件资源配置系统可以对导入的系统硬件配置资源进行修改并保存成文件。

总线参数配置系统根据导入的整车DBC、LDF文件，自动分析各个ECU节点接收或发送的报文，同时可以配置一些特殊类型报文，如事件型报文、周期事件型报文，并将配置参数发送给底层驱动程序，进行总线信号的仿真发送和信号采集。

3）测试系统开发平台测试系统开发平台包括测试用例管理平台、数据处理开发平台。

测试用例管理平台可以创建、编辑、删除测试用例并保存为EXCEL文件，方便用户编辑调试测试用例，增强测试系统的可扩展性。

数据处理开发平台用于数据处理脚本的开发。数据处理脚本主要对测试用例所采集的数据进行分析处理，并给出评价结果用于生成测试报告。数据处理开发平台利用LabVIEW与其他软件无缝集成的优点，可以直接导入C文件或M文件进行数据处理，提高了系统的通用性。

4）测试系统执行平台测试系统执行平台由测试主程序、逻辑层、底层驱动3部分组成。

图4为测试执行流程。测试主程序将通过测试系统管理平台配置的硬件资源配置及总线参数配置等信息传递给底层驱动，由底层驱动程序驱动相关硬件设备进行信号的输出及采集；逻辑层用来分析执行测试用例，通过控制底层驱动程序，仿真相应的数字、模拟及总线信号，同时将需要监测的信号采集回来进行分析处理，生成测试结果并记录数据及图像，将测试结果传递回主程序；主程序主要进行测试过程状态显示及生成测试报告。

5）测试报告管理平台测试报告管理平台管理生成报告的内容及样式。测试报告采用HTML格式，主要包括测试人员信息、被测模块信息、测试结果汇总及测试用例测试信息。测试用例测试信息包括测试结果、测试过程及测试过程图表及数据。测试开始之前，测试人员可以选择生成测试报告的具体内容，比如是否包含Pass项、Fail项及Skip项，是否包含测试过程信息、图表、测试数据等。测试完成后，测试人员可以选择将HTML格式的报告转换成Word及PDF文档，增加了报告的可定制性。