田涌君，劉鐵山，劉全周

（中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心，天津 300300）

隨著社會(huì)的發(fā)展及人們生活水平的提高，人們對(duì)汽車(chē)駕駛的舒適性、安全性及穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高，從而促進(jìn)了汽車(chē)電控系統(tǒng)的飛速發(fā)展，汽車(chē)步入了多功能智能化［1］時(shí)代。 汽車(chē)電控系統(tǒng)［2］的日益復(fù)雜對(duì)汽車(chē)測(cè)試技術(shù)提出了更高要求。

虛擬儀器是由美國(guó)國(guó)家儀器公司 （National Instrument，簡(jiǎn)稱(chēng)NI）于1986年成功研制的。它是以計(jì)算機(jī)作為儀器統(tǒng)一的硬件平臺(tái)，充分利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、存儲(chǔ)、回放、調(diào)用等功能，具有性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)周期短、與其他軟硬件無(wú)縫集成等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在測(cè)試與測(cè)量領(lǐng)域［3］。

測(cè)試系統(tǒng)基于虛擬儀器開(kāi)發(fā)，集成程控電源、NI機(jī)箱、電阻板卡、故障注入箱等硬件設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)車(chē)身電子模塊 （如BCM、PEPS）的功能測(cè)試，包括對(duì)電子模塊的控制策略測(cè)試、電壓適應(yīng)性測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)通信測(cè)試，并自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告。同時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)具備用戶管理、測(cè)試用例管理、硬件參數(shù)配置、CAN和LIN參數(shù)配置、數(shù)據(jù)編程處理、測(cè)試結(jié)果分析及報(bào)告整理等功能，方便用戶對(duì)整體測(cè)試過(guò)程進(jìn)行管理及測(cè)試用例開(kāi)發(fā)，增強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)的通用性及可擴(kuò)展性，方便對(duì)其他測(cè)試車(chē)型的移植。

1 系統(tǒng)總體方案

測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，硬件平臺(tái)包括測(cè)試機(jī)柜及測(cè)試臺(tái)架，軟件系統(tǒng)包括人機(jī)交互界面、測(cè)試系統(tǒng)管理平臺(tái)、測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行平臺(tái)、測(cè)試報(bào)告管理平臺(tái)。

自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)以NI的PXI機(jī)箱為核心，PXI機(jī)箱包括PC主機(jī)及PXI板卡，以LabVIEW開(kāi)發(fā)的測(cè)試軟件在PC主機(jī)中運(yùn)行，通過(guò)底層驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)PXI板卡，進(jìn)行電流、電壓、電阻等模擬量，I／O、PWM等數(shù)字量以及CAN、LIN等總線信號(hào)的輸出及采集；并通過(guò)USB、RS232及網(wǎng)線等，集成程控電源、故障注入箱等外部設(shè)備。測(cè)試機(jī)柜通過(guò)重載連接器及線束，與臺(tái)架上的菲尼克斯接線端子相聯(lián)接，同時(shí)被測(cè)ECU及負(fù)載等聯(lián)接到菲尼克斯接線端子上，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)HIL測(cè)試系統(tǒng)的連接。

2 硬件平臺(tái)

系統(tǒng)硬件以NI主 控制器為核心，通過(guò)通信總線控制各硬件資源，對(duì)被測(cè)ECU進(jìn)行信號(hào)仿真、數(shù)據(jù)采集及故障注入。測(cè)試硬件架構(gòu)如圖2所示。

PXI平臺(tái)是一種專(zhuān)為工業(yè)數(shù)據(jù)采集及自動(dòng)化控制所設(shè)計(jì)的模塊化儀器平臺(tái)，具有體積小、易于集成、配置靈活等優(yōu)點(diǎn)。本測(cè)試平臺(tái)采用NI的PXI機(jī)箱，軟硬件結(jié)合，集成度高。

測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)USB、RS232、CAN總線等，集成控制程控電源、定制電阻板卡、FIU等設(shè)備。

測(cè)試系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理包括數(shù)字I／O信號(hào)調(diào)理、PWM信號(hào)調(diào)理、模擬輸入／輸出信號(hào)調(diào)理等。信號(hào)調(diào)理簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是將待測(cè)信號(hào)通過(guò)放大、濾波等操作，轉(zhuǎn)換成采集設(shè)備能夠識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。通過(guò)信號(hào)調(diào)理可擴(kuò)展PXI板卡的輸出與采集范圍。

圖3為測(cè)試機(jī)柜實(shí)物圖。測(cè)試機(jī)柜包括電源管理箱、機(jī)柜負(fù)載顯示面板、程控電阻負(fù)載箱、程控電源、故障注入單元、PXI機(jī)箱。

3 軟件平臺(tái)

測(cè)試軟件基于LabVIEW開(kāi)發(fā)，由人機(jī)交互界面、測(cè)試系統(tǒng)管理平臺(tái)、測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行平臺(tái)、測(cè)試報(bào)告管理平臺(tái)組成，可以完成對(duì)車(chē)身電子模塊的功能及診斷的自動(dòng)化測(cè)試并生成測(cè)試報(bào)告。

1）人機(jī)交互界面 人機(jī)交互界面包括歡迎界面、用戶登錄界面、測(cè)試主界面、測(cè)試用例管理界面、總線參數(shù)配置界面等。

用戶登錄界面用于測(cè)試用戶登錄；測(cè)試主界面主要進(jìn)行測(cè)試用例選擇，測(cè)試過(guò)程控制 （例如測(cè)試開(kāi)始、測(cè)試暫停、測(cè)試終止等）等操作；測(cè)試用例管理界面用于導(dǎo)入、創(chuàng)建、修改測(cè)試用例；總線參數(shù)配置界面可選擇DBC、LDF文件的路徑及進(jìn)行總線參數(shù)的配置。

2）測(cè)試系統(tǒng)管理平臺(tái) 測(cè)試系統(tǒng)管理平臺(tái)包括用戶管理、硬件資源配置、總線參數(shù)配置。

用戶管理系統(tǒng)采用Access數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)用戶信息及權(quán)限，使用LabSQL與Access數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接。用戶登錄系統(tǒng)主要是防止非授權(quán)用戶的非法進(jìn)行，只有合法的用戶在驗(yàn)證后才能進(jìn)行測(cè)試和其它一些操作，增加系統(tǒng)和測(cè)試數(shù)據(jù)的安全性。

硬件資源配置系統(tǒng)可以對(duì)導(dǎo)入的系統(tǒng)硬件配置資源進(jìn)行修改并保存成文件。

總線參數(shù)配置系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)入的整車(chē)DBC、LDF文件，自動(dòng)分析各個(gè)ECU節(jié)點(diǎn)接收或發(fā)送的報(bào)文，同時(shí)可以配置一些特殊類(lèi)型報(bào)文，如事件型報(bào)文、周期事件型報(bào)文，并將配置參數(shù)發(fā)送給底層驅(qū)動(dòng)程序，進(jìn)行總線信號(hào)的仿真發(fā)送和信號(hào)采集。

3）測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái) 測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)包括測(cè)試用例管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)處理開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

測(cè)試用例管理平臺(tái)可以創(chuàng)建、編輯、刪除測(cè)試用例并保存為EXCEL文件，方便用戶編輯調(diào)試測(cè)試用例，增強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

數(shù)據(jù)處理開(kāi)發(fā)平臺(tái)用于數(shù)據(jù)處理腳本的開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)處理腳本主要對(duì)測(cè)試用例所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并給出評(píng)價(jià)結(jié)果用于生成測(cè)試報(bào)告。數(shù)據(jù)處理開(kāi)發(fā)平臺(tái)利用LabVIEW與其他軟件無(wú)縫集成的優(yōu)點(diǎn)，可以直接導(dǎo)入C文件或M文件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高了系統(tǒng)的通用性。

4）測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行平臺(tái) 測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行平臺(tái)由測(cè)試主程序、邏輯層、底層驅(qū)動(dòng)3部分組成。

圖4為測(cè)試執(zhí)行流程。測(cè)試主程序?qū)⑼ㄟ^(guò)測(cè)試系統(tǒng)管理平臺(tái)配置的硬件資源配置及總線參數(shù)配置等信息傳遞給底層驅(qū)動(dòng)，由底層驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)相關(guān)硬件設(shè)備進(jìn)行信號(hào)的輸出及采集；邏輯層用來(lái)分析執(zhí)行測(cè)試用例，通過(guò)控制底層驅(qū)動(dòng)程序，仿真相應(yīng)的數(shù)字、模擬及總線信號(hào)，同時(shí)將需要監(jiān)測(cè)的信號(hào)采集回來(lái)進(jìn)行分析處理，生成測(cè)試結(jié)果并記錄數(shù)據(jù)及圖像，將測(cè)試結(jié)果傳遞回主程序；主程序主要進(jìn)行測(cè)試過(guò)程狀態(tài)顯示及生成測(cè)試報(bào)告。

5）測(cè)試報(bào)告管理平臺(tái) 測(cè)試報(bào)告管理平臺(tái)管理生成報(bào)告的內(nèi)容及樣式。測(cè)試報(bào)告采用HTML格式，主要包括測(cè)試人員信息、被測(cè)模塊信息、測(cè)試結(jié)果匯總及測(cè)試用例測(cè)試信息。測(cè)試用例測(cè)試信息包括測(cè)試結(jié)果、測(cè)試過(guò)程及測(cè)試過(guò)程圖表及數(shù)據(jù)。測(cè)試開(kāi)始之前，測(cè)試人員可以選擇生成測(cè)試報(bào)告的具體內(nèi)容，比如是否包含Pass項(xiàng)、Fail項(xiàng)及Skip項(xiàng)，是否包含測(cè)試過(guò)程信息、圖表、測(cè)試數(shù)據(jù)等。測(cè)試完成后，測(cè)試人員可以選擇將HTML格式的報(bào)告轉(zhuǎn)換成Word及PDF文檔，增加了報(bào)告的可定制性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)基于虛擬儀器設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，利用LabVIEW與其他軟硬件無(wú)縫集成及擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在短時(shí)間內(nèi)搭建完成一套集汽車(chē)電子模塊功能測(cè)試、故障診斷測(cè)試的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。

該測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)入測(cè)試準(zhǔn)備階段編寫(xiě)的測(cè)試文檔自動(dòng)配置硬件資源并生成測(cè)試用例，縮短了測(cè)試周期；通過(guò)編寫(xiě)測(cè)試文檔的方式提高了測(cè)試系統(tǒng)的通用性，使測(cè)試人員不需要專(zhuān)業(yè)的LabVIEW編程知識(shí)就可以編寫(xiě)測(cè)試用例，同時(shí)可對(duì)CAN、LIN等通信參數(shù)進(jìn)行配置，可以方便地移植到其他車(chē)型，提高了測(cè)試系統(tǒng)的可移植性。

［1］謝忠華.論汽車(chē)新技術(shù)與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)， 2013 （4）： 194-195.

［2］王秋景，張涌.開(kāi)放的 “汽車(chē)電子控制系統(tǒng)平臺(tái)技術(shù)”探析［J］.輕型汽車(chē)技術(shù)， 2007 （Z3）： 4-6.

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