郭天嬌，孫越

（1.中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林 長(zhǎng)春 130011；2.一汽-大眾汽車有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011）

車載音響單元自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)

郭天嬌1，孫越2

（1.中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林 長(zhǎng)春 130011；2.一汽-大眾汽車有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011）

從車載音響單元的硬件結(jié)構(gòu)及軟件架構(gòu)出發(fā)，基于音響單元測(cè)試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)了功能和性能項(xiàng)的主要測(cè)試內(nèi)容及測(cè)試方法，搭建自動(dòng)化IVI測(cè)試系統(tǒng)。以USB兼容性為例進(jìn)行測(cè)試，闡述了測(cè)試過程和測(cè)試結(jié)果。通過自動(dòng)化測(cè)試手段，提高了車機(jī)測(cè)試的效率和覆蓋度，為整車娛樂系統(tǒng)的評(píng)價(jià)和驗(yàn)證提供了策略。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.043

CLC NO.: U467.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-125-04

前言

隨著汽車電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展，車載音響單元已由最初簡(jiǎn)單的收音電臺(tái)，發(fā)展為集DVD、藍(lán)牙、導(dǎo)航、手機(jī)互聯(lián)等多種功能為一體的復(fù)雜終端，與之相對(duì)應(yīng)的法律法規(guī)和業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)涉及廣泛，涵蓋通信標(biāo)準(zhǔn)，電子消費(fèi)品標(biāo)準(zhǔn)，電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，同時(shí)用戶對(duì)車載終端的性能品質(zhì)和可靠性要求也越來越高。傳統(tǒng)的人工測(cè)試已不能滿足日益繁雜的測(cè)試需求，自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)具有高效率、高覆蓋度和高復(fù)用性等眾多優(yōu)勢(shì)，大大提高了測(cè)試效率，降低了測(cè)試成本，減輕了測(cè)試人員的工作強(qiáng)度，在保證產(chǎn)品質(zhì)量中發(fā)揮著越來越大的作用。

1、車載音響單元構(gòu)架

1.1 硬件系統(tǒng)框圖

典型的車載音響單元硬件構(gòu)架如圖1所示。其中機(jī)芯作為主CPU與絕大部分外圍負(fù)載進(jìn)行通訊與控制，嵌入式處理器主要負(fù)責(zé)收發(fā)整車CAN、LIN報(bào)文信息。視頻相關(guān)模塊包括DTV數(shù)字電視、夜視及后視輸入、DVD碟機(jī)、USB/SD等，音頻相關(guān)模塊包括收音機(jī)、Aux in、MIC等。

其中，USB作為便攜式車載音視頻播放設(shè)備，受到越來越多用戶的青睞。USB硬件系統(tǒng)直接與CPU管腳連接，實(shí)現(xiàn)車機(jī)對(duì)USB的功能控制，TPS2065控制器對(duì)USB電源和充電端口進(jìn)行限流與保護(hù)，電源電阻網(wǎng)對(duì)USB硬件管腳進(jìn)行濾波和降噪。目前部分車型還配有3642T USB Hub，通過該USB集線器可以完成USB通道一路轉(zhuǎn)多路，充分滿足整車USB的使用要求。

1.2 軟件系統(tǒng)構(gòu)架

車載音響單元的軟件系統(tǒng)主要分為六層結(jié)構(gòu)。物理硬件層、設(shè)備驅(qū)動(dòng)層主要負(fù)責(zé)對(duì)車載終端的底層硬件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)編程，實(shí)現(xiàn)底層單片機(jī)的基本功能。軟件基礎(chǔ)層、服務(wù)層和應(yīng)用層主要對(duì)車機(jī)的各項(xiàng)基本子功能進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，確保各功能項(xiàng)的可用性和穩(wěn)定性。人機(jī)交互層通過優(yōu)化車機(jī)系統(tǒng)交互界面，提高車機(jī)的可操作性，為用戶提供更舒適的使用體驗(yàn)。軟件系統(tǒng)各層對(duì)應(yīng)的主要功能如下：

HMI層：主界面、子界面、界面流轉(zhuǎn)、交互界面；

應(yīng)用層：音視頻、數(shù)字電視、藍(lán)牙電話、互聯(lián)鏡像；

服務(wù)層：多媒體解碼、收音機(jī)諧調(diào)、設(shè)備連接；

基礎(chǔ)層：音視頻預(yù)處理、無線和網(wǎng)絡(luò)、診斷和安全；

驅(qū)動(dòng)層：?jiǎn)纹瑱C(jī)、操作系統(tǒng)、MCU代碼、設(shè)備驅(qū)動(dòng)；

物理層：硬件接口、底層電路、負(fù)載、電源模塊。

2、測(cè)試內(nèi)容

2.1 主要測(cè)試指標(biāo)項(xiàng)

車載娛樂終端的主要依據(jù)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 26775-2011 車載音視頻系統(tǒng)通用技術(shù)條件、SJT 10448-1993 汽車收、放、擴(kuò)音機(jī)測(cè)量方法、VW 80972-1 汽車收音機(jī)無線廣播要求、GB/T 19392 汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)通用規(guī)范、GB20600-2006數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、通信編碼和調(diào)制。

根據(jù)以上通用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)車載音響單元所有可實(shí)現(xiàn)的子模塊性能和功能進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。須驗(yàn)證的音視頻相關(guān)的電氣功能和性能項(xiàng)見表1。

2.2 兼容性測(cè)試

對(duì)車載音響單元的音視頻測(cè)試主要包括播放能力測(cè)試和兼容性測(cè)試，播放能力主要針對(duì)媒體的固有特征、固有缺陷、人為缺陷等內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試，主要涉及CD/DVD碟機(jī)；兼容性主要針對(duì)文件系統(tǒng)格式、文件規(guī)格等內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試。以USB兼容性測(cè)試為例，該測(cè)試主要包括媒介兼容性和文件格式兼容性，其中文件格式兼容性主要通過USB媒體兼容測(cè)試包，對(duì)車載音響單元系統(tǒng)的USB解碼能力進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2.1 媒介兼容性測(cè)試

媒介兼容性采用銷量排名前10的主流USB芯片型號(hào)作為測(cè)試媒介，各主流型號(hào)的USB容量為4G、8G、16G、32G、64G，各主流型號(hào)不同容量的USB中的內(nèi)容為同一內(nèi)容，即市場(chǎng)上最新流行的MP3 CBR[44.1KHz,128K,Stereo]格式的單曲，曲目播放時(shí)間大于3分鐘。

2.2.2 格式兼容性測(cè)試

媒體兼容測(cè)試包匯集了國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)流行的各種音視頻壓縮格式，考慮了影響視頻壓縮格式解碼能力的各種參數(shù)，可滿足主機(jī)對(duì)不同音視頻壓縮格式的解碼能力進(jìn)行綜合全面的檢測(cè)。媒體兼容測(cè)試包的主要內(nèi)容見表2。

USB音視頻格式測(cè)試用來評(píng)價(jià)U盤存儲(chǔ)音視頻文件的音視頻壓縮格式的解碼能力。音頻媒體兼容測(cè)試包覆蓋了采樣率(FS)、及比特(Bit Rate）、Frame Rate、文件后綴等各種組合內(nèi)容，視頻媒體兼容測(cè)試包覆蓋了Profile、清晰度、比特率、Audio等相關(guān)要素的組合內(nèi)容，通過以上測(cè)試項(xiàng)確認(rèn)車載機(jī)的播放性能以及所能對(duì)應(yīng)的范圍。

表2 媒體兼容測(cè)試包內(nèi)容

USB音視頻規(guī)格測(cè)試，依據(jù)USB2.0版本，音頻測(cè)試文件的播放時(shí)間設(shè)定為16秒，其收錄的內(nèi)容包含有"報(bào)文件名"+"音樂"兩部分，報(bào)文件名部分用聲音報(bào)出壓縮格式名+文件序號(hào)方便確定播放文件，音樂部分收錄了音樂名為"Minuetto"的前一小段。視頻測(cè)試文件的播放時(shí)間設(shè)定為15秒，依據(jù)各個(gè)編碼條件而編碼出來的文件收錄其中。

3、測(cè)試系統(tǒng)搭建

為充分覆蓋車載音響單元測(cè)試的范圍，加強(qiáng)測(cè)試的深度，同時(shí)優(yōu)化測(cè)試流程，解放測(cè)試人員，提高測(cè)試設(shè)備的可復(fù)用性，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)開發(fā)了自動(dòng)化的音響單元測(cè)試臺(tái)架。該測(cè)試臺(tái)架由機(jī)械手臂、USB/SD切換矩陣、測(cè)試機(jī)柜、上位機(jī)軟件等組成。其中USB測(cè)試部分既可獨(dú)立工作，也可接受來自面板、串口和遙控器的控制指令，經(jīng)實(shí)際測(cè)試和應(yīng)用證實(shí)，可充分滿足該部分測(cè)試需求。

3.1 硬件系統(tǒng)的構(gòu)建

為滿足系統(tǒng)對(duì)被測(cè)設(shè)備功能和性能兩個(gè)側(cè)重點(diǎn)的測(cè)試要求，將測(cè)試臺(tái)架分為車載音響單元測(cè)試機(jī)柜、硬件在環(huán)測(cè)試機(jī)柜和電子電氣試驗(yàn)臺(tái)等幾部分。每套機(jī)柜既可以獨(dú)立運(yùn)行，又可以通過總線彼此緊密地協(xié)同運(yùn)行，在服務(wù)器完成數(shù)據(jù)的共享，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互與分析。該測(cè)試機(jī)柜可模擬行駛、駐車等多種穩(wěn)定工況，可模擬觸摸、線控、旋鈕等不同的整車控制信號(hào)。通過自動(dòng)化測(cè)試臺(tái)架，可以對(duì)車載音響單元的全部功能和性能項(xiàng)進(jìn)行全覆蓋測(cè)試，并使小概率偶發(fā)問題得以記錄和復(fù)現(xiàn)。

圖2 測(cè)試系統(tǒng)硬件組成

本系統(tǒng)為滿足USB音視頻兼容性測(cè)試，采用16進(jìn)1出USB切換矩陣，該切換矩陣配有高性能處理芯片，增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)抗干擾、防靜電、防雷擊等安全措施，使設(shè)備輸出更加穩(wěn)定清晰，導(dǎo)電機(jī)箱設(shè)計(jì)，可有效屏蔽濾波現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境引起的干擾源，并可集成在19寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。為實(shí)現(xiàn)大于40路的USB端口的自動(dòng)切換，將3套矩陣切換器按圖2所示組合連接，“USB切換矩陣1”提供2個(gè)輸入端口，經(jīng)串口延長(zhǎng)線分別與“USB切換矩陣2”和“USB切換矩陣3”的輸出端口連接，并由“USB切換矩陣1”的輸出端口經(jīng)串口延長(zhǎng)線與車載音響單元的USB端口相連。

3.2 軟件系統(tǒng)的構(gòu)建

車載音響單元測(cè)試系統(tǒng)軟件平臺(tái)基于LabVIEW開發(fā)，其中包括三大核心組件，數(shù)采分析與仿真驗(yàn)證，測(cè)試流程控制管理，測(cè)試數(shù)據(jù)管理。測(cè)試軟件全面涵蓋了基本測(cè)試流程，包括需求定義、設(shè)計(jì)用例、執(zhí)行用例、生成測(cè)試報(bào)告等。測(cè)試軟件可以集成第三方測(cè)試工具，并可通過通俗易懂的圖形化配置生成測(cè)試用例，控制測(cè)試設(shè)備的運(yùn)行，最終獲得被測(cè)件的測(cè)試結(jié)果。軟件測(cè)試流程如圖3所示。

圖3 軟件系統(tǒng)流程

3.3 典型測(cè)試案例

以USB文件讀/寫速度測(cè)試為例，設(shè)計(jì)使用USB 切換開關(guān)，通過軟件控制切換路徑，進(jìn)行USB文件兼容性測(cè)試。編輯自動(dòng)化測(cè)試序列，配置測(cè)試環(huán)境，自動(dòng)運(yùn)行測(cè)試用例，測(cè)試完成后以XML的格式自動(dòng)保存測(cè)試數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入專門的分析工具中，分析測(cè)試結(jié)果，生成測(cè)試報(bào)告。

文件的讀/寫速度，指通過外設(shè)設(shè)備向車載USB拷貝文件的傳輸速度以及車載USB向外設(shè)設(shè)備拷貝文件的傳輸速度。將測(cè)試文件從外設(shè)設(shè)備中拷貝至車載USB 中，通過軟件測(cè)得USB 的文件寫速度=文件大小/拷貝時(shí)間(MB/s)；同樣的測(cè)試方法，將測(cè)試文件從車載USB中拷貝至外設(shè)設(shè)備中，通過軟件測(cè)得USB 的文件讀速度=文件大小/拷貝時(shí)間(MB/s)。圖4所示為文件讀/寫速度的測(cè)試流程圖。

圖4 讀/寫速度測(cè)試流程

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試，編寫測(cè)試腳本代碼：

通過Labview配置NI硬件和軟件，創(chuàng)建和編輯虛擬儀器的通道、任務(wù)、接口，用拖放方式建立虛擬儀表，與實(shí)時(shí)程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，跟蹤實(shí)時(shí)曲線，記錄回放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。測(cè)試系統(tǒng)的USB子VI程序框圖如圖5所示：

圖5 NI 程序子框圖

連接外設(shè)U盤時(shí)，利用外部測(cè)試電路及NI數(shù)字采集卡來采集車載USB的數(shù)字波形信號(hào)，并利用上位機(jī)軟件NI AudioMaster對(duì)信號(hào)識(shí)別與分析，判斷車載USB是否被正確識(shí)別，測(cè)試界面如圖6所示：

圖6 USB信號(hào)采集分析界面

對(duì)USB中采集到的音頻信號(hào)進(jìn)行載波分析后，對(duì)采集到的USB設(shè)備進(jìn)行讀寫速度測(cè)試，根據(jù)讀寫速度來判斷USB的兼容性情況。上位機(jī)的測(cè)試界面如圖7所示：

圖7 USB讀寫速度測(cè)試界面

測(cè)試的最終目的是得到測(cè)試結(jié)果，測(cè)試結(jié)果將通過報(bào)表的形式體現(xiàn),報(bào)表生成模塊將測(cè)試結(jié)果輸出為最終的測(cè)試報(bào)表,導(dǎo)出的文件支持多種報(bào)表格式，例如Excel/XML/Word格式，以及最為通用化的txt 格式等等。圖8所示為一次測(cè)試的結(jié)果報(bào)表，其中Passed為測(cè)試通過項(xiàng)，F(xiàn)ailed為測(cè)試失敗項(xiàng)。

圖8 測(cè)試結(jié)果報(bào)表

4、設(shè)備擴(kuò)展與復(fù)用

針對(duì)被測(cè)產(chǎn)品的多樣性，系統(tǒng)以平臺(tái)化的方式，調(diào)用相對(duì)獨(dú)立的功能模塊及執(zhí)行引擎來完成測(cè)試任務(wù)，具有很強(qiáng)的兼容性和復(fù)用性，不但滿足現(xiàn)有的測(cè)試需要，并充分考慮未來車載音響單元測(cè)試的可擴(kuò)展性。系統(tǒng)具有通用可靠的程序架構(gòu)及子功能模塊，通過簡(jiǎn)單的流程編輯界面，即可生成可執(zhí)行的測(cè)試序列。

同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)支持第三方測(cè)試設(shè)備的擴(kuò)展，如NI、MBtech、Angilent等。測(cè)試系統(tǒng)的硬件通道可升級(jí)擴(kuò)展，可增加新的測(cè)試接口，測(cè)試軟件可集成不同的調(diào)試模塊和數(shù)據(jù)分析模塊。

5、結(jié)束語

本文通過對(duì)車載音響單元的軟硬件構(gòu)架進(jìn)行分析，提出了車載音響單元的主要測(cè)試內(nèi)容及測(cè)試方法，開發(fā)了自動(dòng)化的測(cè)試平臺(tái)，并以USB兼容性測(cè)試為例，介紹了基本的測(cè)試流程和測(cè)試方法，對(duì)自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)予以進(jìn)一步闡述。通過對(duì)被測(cè)樣件的研究，以及對(duì)測(cè)試設(shè)備的改進(jìn)，使車載音響單元測(cè)試工作更加準(zhǔn)確高效，為整車娛樂系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量提供了保障。

[1] GB/T20090.2-2013《信息技術(shù)先進(jìn)音視頻編碼第2部:視頻[S]》.

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The Developmentof Vehicle-multimedia AutomaticTest System

Guo Tianjiao1, Sun Yue2
(1. China FAW Co., Ltd. R&D Center, Jilin Changchun 130011; 2. FAW-Volkswagen Automotive Co., Ltd., Jilin Changchun 130011)

This articledescribes the hardware architecture and software architecture of the vehicle multimedia, based on the relevant standards of the audio and video testing,summarizes the main testing contents and testing methods of the vehicle multimedia function and performance. Finally, take the USB compatibility as an example, set up an automated test system and run the test, the procedure and results are described in detail. By means of automated testing, the efficiency and coverage of the vehicle testing are improved, which provides a strategy for the evaluation and validation of the vehicle entertainment system.

Vehicle-multimedia; Audio and video; Format compatibility; Automatic test

車載音響單元音視頻兼容性；自動(dòng)化測(cè)試

U467.5

A

1671-7988 (2016)12-125-04

郭天嬌（1987—），女，就職于中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，碩士工程師。主要研究方向?yàn)檎囯娮与娖骷蓽y(cè)試。孫越（1986—），男，就職于一汽-大眾汽車有限公司，碩士工程師。主要研究方向?yàn)槠嚐艟呦到y(tǒng)開發(fā)研究。