陳思濤 吳長(zhǎng)水 羅素云

摘? 要：為了解決某發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元測(cè)試軟件的測(cè)試效率低下與測(cè)試數(shù)據(jù)管理的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元測(cè)試軟件。軟件設(shè)計(jì)基于模塊化思想，利用Windows環(huán)境中的C#語(yǔ)言、Visual Studio 2015開(kāi)發(fā)平臺(tái)和SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了具有測(cè)試配置簡(jiǎn)單、測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)保存、導(dǎo)出等功能的測(cè)試軟件。軟件應(yīng)用表明，該軟件運(yùn)行穩(wěn)定、易于操作、提高了發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元測(cè)試系統(tǒng)的效率，方便了用戶管理數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元;測(cè)試;數(shù)據(jù)庫(kù);軟件

中圖分類號(hào)：TP311.5? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This paper proposes an electronic control unit （ECU） test software to improve test efficiency and test data management of a certain engine. Based on the idea of modularization， this software is designed by using C# language in Windows environment， Visual Studio 2015 development platform and the SQL Server 2005 database. The completed test software has functions of simple test configuration， automatic test data saving， export， etc. Application results show that the software runs stably and is easy to operate. It helps to improve the efficiency of the engine ECU test system， and facilitate users to manage data.

Keywords： engine ECU; test; database; software

1? ?引言（Introduction）

隨著技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的日益更替，為了驗(yàn)證汽車(chē)電子控制單元（ECU）的控制策略邏輯的正確性，保證產(chǎn)品質(zhì)量，測(cè)試是必不可少的環(huán)節(jié)。ECU產(chǎn)品復(fù)雜度越高，測(cè)試越復(fù)雜，測(cè)試需求也就越多，為了確保測(cè)試中覆蓋所有的ECU工況測(cè)試點(diǎn)，人工測(cè)試已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足，并且人工可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此采用測(cè)試軟件對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。測(cè)試軟件能有效地將人力測(cè)試行為轉(zhuǎn)為為機(jī)器執(zhí)行測(cè)試，具有節(jié)省人工、縮短測(cè)試時(shí)間、提高測(cè)試效率等優(yōu)點(diǎn)[1-3]。比如，中國(guó)西南電子技術(shù)研究通過(guò)利用QT語(yǔ)言和python語(yǔ)言所設(shè)計(jì)的嵌入式軟件自動(dòng)化測(cè)試及管理系統(tǒng)，有效地提高了測(cè)試效率和質(zhì)量[4]。吉林大學(xué)所設(shè)計(jì)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元的測(cè)試軟件，利用Visual C++6.0和Dreamwaver兩款編程軟件，結(jié)合SCPI指令，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試效率，并可對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控[5]。此外，目前一些測(cè)試軟件的開(kāi)發(fā)較多利用圖形化編程軟件LabView和測(cè)試管理軟件TestStand[6]，通過(guò)在LabView中調(diào)用TsetStand編寫(xiě)的測(cè)試序列，從而達(dá)到自動(dòng)測(cè)試管理，提高測(cè)試效率。

本文通過(guò)對(duì)測(cè)試軟件的研究，結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元測(cè)試系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一種測(cè)試軟件。該測(cè)試軟件通過(guò)前臺(tái)界面與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行信息交互，將數(shù)據(jù)化的東西轉(zhuǎn)變成圖形化按鈕，使得測(cè)試用例的配置簡(jiǎn)單易懂，數(shù)據(jù)方便管理，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元的測(cè)試效率。

2? ?設(shè)計(jì)要求（Design requirements）

發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元（ECU）涉及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，是汽車(chē)的核心，其運(yùn)行狀態(tài)的復(fù)雜性決定了發(fā)動(dòng)機(jī)ECU需要測(cè)量的工況點(diǎn)數(shù)據(jù)眾多，單一靠人工去測(cè)量費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此通過(guò)對(duì)前人測(cè)試軟件的研究，結(jié)合目標(biāo)ECU測(cè)試系統(tǒng)，所設(shè)計(jì)的軟件需具備以下要求：

（1）測(cè)試用戶權(quán)限可管理，支持多用戶操作，且每個(gè)用戶的記錄可保存;

（2）應(yīng)有足夠的數(shù)據(jù)空間，可供發(fā)動(dòng)機(jī)ECU眾多工況點(diǎn)的存儲(chǔ);

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試用例配置簡(jiǎn)單，測(cè)試流程簡(jiǎn)易;

（4）測(cè)試記錄數(shù)據(jù)可保存、查詢、導(dǎo)出，方便管理;

（5）測(cè)試軟件運(yùn)行穩(wěn)定，易于維護(hù)和升級(jí)，界面簡(jiǎn)潔美觀。

3? ?系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)（System framework design）

發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主要由六部分組成，分別是用戶登錄管理、通訊連接模塊、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)模塊、測(cè)試數(shù)據(jù)配置模塊、測(cè)試執(zhí)行模塊、測(cè)試記錄模塊。軟件各模塊的編寫(xiě)語(yǔ)言采用C#，它是一個(gè)面向組件的程序語(yǔ)言[7]，易于學(xué)習(xí)，易于移植，靈活性高，是微軟公司為.NET Framwork量身定做的程序語(yǔ)言。用戶的測(cè)試數(shù)據(jù)管理采用SQL Server 2005，有著加密功能，安全性更高，全局搜索性更強(qiáng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量更大[8]。此外，軟件的開(kāi)發(fā)需要特定的開(kāi)發(fā)環(huán)境，采用與C#有著密不可分的Visual Studio 2015平臺(tái)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，Visual Studio功能強(qiáng)大，集成了很多.NET程序，能更好的將C#與.NET Framework進(jìn)行交互，界面設(shè)計(jì)直觀化、圖形化。圖1為測(cè)試軟件的系統(tǒng)架構(gòu)圖。

4? ?通訊接口設(shè)計(jì)（Communication interface design）

軟件與硬件數(shù)據(jù)信息的交互，往往需要一定的通訊方式，常見(jiàn)的TCP＼IP通訊、藍(lán)牙通訊、CAN通訊等。對(duì)于本文所研究的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，測(cè)試系統(tǒng)采用CAN通訊連接。CAN報(bào)文的數(shù)據(jù)傳輸是基于一定波特率進(jìn)行的，報(bào)文支持11位標(biāo)準(zhǔn)消息幀和29位擴(kuò)展消息幀[9]。由于絕大多數(shù)測(cè)試軟件運(yùn)行在個(gè)人電腦上，而自動(dòng)測(cè)試設(shè)備往往不具有與個(gè)人電腦硬件接口相匹配的CAN接口，無(wú)法直接進(jìn)行CAN報(bào)文信息傳輸。通過(guò)選用某型號(hào)USB-CAN設(shè)備，把CAN報(bào)文形式轉(zhuǎn)換為個(gè)人電腦可識(shí)別的報(bào)文信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試軟件與測(cè)試系統(tǒng)設(shè)備的通訊。USB-CAN設(shè)備往往提供API和DLL給用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，通過(guò)對(duì)APP和DLL的調(diào)用和程序編寫(xiě)，從而來(lái)設(shè)計(jì)符合用戶自身的CAN通訊接口程序。圖2為CAN通訊接口設(shè)計(jì)流程圖。

首先使用DWORD CanOpenDevice（DWORD DevType， DWORD DevIndex）函數(shù)打開(kāi)設(shè)備，DevType表示設(shè)備類型，DevIndex表示設(shè)備號(hào);若設(shè)備打開(kāi)成功，使用DWORD__stdcall InitCan（DWORD DevType， DWORD DevIndex， DWORD CANIndex， P_INIT_CONFIG pInitConfig）函數(shù)去初始化CAN設(shè)備，CANIndex表示第幾路CAN，pInitConfig表示CAN報(bào)文設(shè)置的結(jié)構(gòu)體，定義報(bào)文傳輸形式。結(jié)構(gòu)體內(nèi)容如下：

{AccCode;AccMask;Reserved;Filter;Timing0;Timing1;Mode;}

AccCode表示驗(yàn)收碼;AccMask表示屏蔽碼;Reserved表示保留位;Filter表示濾波方式;Timing0、Timing1 組合表示CAN波特率，如Timing0=0x03，Timing1=0x1C，表示波特率為125kbps;Mode表示CAN的模式，包括正常模式、只聽(tīng)模式。

當(dāng)CAN配置初始化成功，進(jìn)而使用DWORD__stdcall StartCAN（DWORD DevType， DWORD DevIndex， DWORD CANIndex）函數(shù)啟動(dòng)CAN設(shè)備;每進(jìn)行一次函數(shù)調(diào)用，對(duì)返回值ERR_CAN進(jìn)行判斷，查看操作是否成功，不成功則重新執(zhí)行。

當(dāng)CAN啟動(dòng)成功，接下來(lái)準(zhǔn)備CAN信息幀定義，定義一個(gè)信息幀結(jié)構(gòu)體CAN_OBJ。結(jié)構(gòu)體內(nèi)容分別定義了幀ID、時(shí)間標(biāo)識(shí)、幀類型、是否為遠(yuǎn)程幀、是否為擴(kuò)展幀、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)和額外提供的保留位。當(dāng)?shù)卿涇浖?，?duì)需要的參數(shù)進(jìn)行定義，啟動(dòng)CAN即可，這就完成了CAN通訊模塊的設(shè)計(jì)。圖3為CAN通訊模塊界面。

5? ?數(shù)據(jù)功能接口設(shè)計(jì)（Data function interface design）

發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試系統(tǒng)的重要一環(huán)是體現(xiàn)在數(shù)據(jù)操作的簡(jiǎn)單化和數(shù)據(jù)自動(dòng)管理方面，優(yōu)秀的測(cè)試軟件能夠幫助用戶節(jié)省大量時(shí)間去簡(jiǎn)化測(cè)試配置、更改數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)功能接口的設(shè)計(jì)是提供用戶在軟件界面配置發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試工況點(diǎn)的。在Visual Studio 2015平臺(tái)下，通過(guò)微軟（Microsoft）公司提供的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)組件和對(duì)象的功能[10]，可以實(shí)現(xiàn)前臺(tái)界面與后臺(tái)數(shù)據(jù)信息的交互，極大地提高了數(shù)據(jù)交互的能力，因此只要通過(guò)數(shù)據(jù)配置接口和編寫(xiě)相關(guān)的數(shù)據(jù)處理代碼，就可完成數(shù)據(jù)功能接口的設(shè)計(jì)，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試效率。

5.1? ?ECU電源管理模塊

對(duì)于任意自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，能用軟件自動(dòng)完成的就不要用人工去操作。發(fā)動(dòng)ECU測(cè)試設(shè)備往往需要電源供電，傳統(tǒng)的方式是使用人工直接去操作開(kāi)關(guān)電源，這樣做既不安全也費(fèi)時(shí)。本文針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試設(shè)備，使用一種串口通訊的方法去控制設(shè)備的電源開(kāi)關(guān)。將測(cè)試設(shè)備電源線連接至程控電源，再通過(guò)個(gè)人電腦使用USB轉(zhuǎn)RS232去連接程控電源。通過(guò)在測(cè)試軟件中發(fā)送串口指令，可以控制電源的通斷、電壓等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電源管理。圖4為自動(dòng)電源管理示意圖。

5.2? ?測(cè)試數(shù)據(jù)用例模塊

由于發(fā)動(dòng)機(jī)ECU需要測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)眾多，簡(jiǎn)易的測(cè)試用例配置能節(jié)約大量時(shí)間，提高測(cè)試效率。因此，該軟件通過(guò)設(shè)計(jì)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、配置測(cè)試數(shù)據(jù)、配置分組管理這三步進(jìn)行測(cè)試用例設(shè)計(jì)。

第一步，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)是發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試結(jié)果的參照，每個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)都有一個(gè)結(jié)果范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU最終的測(cè)試結(jié)果由測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)決定。在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)試人員導(dǎo)入所有的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU工況點(diǎn)數(shù)據(jù)，每個(gè)工況點(diǎn)有唯一數(shù)據(jù)ID，每個(gè)數(shù)據(jù)ID對(duì)應(yīng)不同的測(cè)試數(shù)據(jù)，是后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)唯一索引依據(jù)。當(dāng)測(cè)試人員建立發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，首先通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試ID，此ID由代碼自動(dòng)生成，即為建立一個(gè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)總表，這由軟件自動(dòng)完成。在總表里面，通過(guò)下拉選項(xiàng)依次選擇相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU工況點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)，即可完成測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的建立。

第二步，測(cè)試配置的設(shè)計(jì)是建立在指定型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)之上，只有在一定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)上建立測(cè)試數(shù)據(jù)配置才是有意義的。用戶通過(guò)界面下拉選項(xiàng)選擇相應(yīng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，并命名不同配置名稱，不同的配置名稱代表不同的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU工況點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后再通過(guò)測(cè)試需求選擇發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試所需全部數(shù)據(jù)。測(cè)試數(shù)據(jù)是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU信號(hào)類別進(jìn)行分類，方便測(cè)試人員快速查找選擇數(shù)據(jù)。

第三步，配置分組管理設(shè)計(jì)是配置具體發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試用例。用戶根據(jù)第二步配置的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU數(shù)據(jù)，輸入測(cè)試分組名稱，再依照某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試需求及發(fā)動(dòng)機(jī)ECU工作順序依次選擇數(shù)據(jù)，完成測(cè)試用例建立。圖5為測(cè)試用例設(shè)計(jì)示意圖。

6? 執(zhí)行及測(cè)試記錄模塊（Execution and test recording module）

6.1? ?執(zhí)行模塊

軟件的執(zhí)行模塊和數(shù)據(jù)記錄往往是軟件功能強(qiáng)大的體現(xiàn)之一。測(cè)試過(guò)程需要對(duì)測(cè)試軟件下發(fā)的數(shù)據(jù)和上傳到測(cè)試軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析管理。首先當(dāng)下發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行模塊調(diào)用底層函數(shù)庫(kù)中ULONG__stdcall Transmit（DWORD DevType， DWORD DevIndex， DWORD CANIndex，

P_CAN_OBJ pSend， ULONG Len）函數(shù)，通過(guò)USB-CAN傳輸即可完成測(cè)試用例的自動(dòng)下發(fā)。當(dāng)測(cè)試對(duì)象ECU及測(cè)試設(shè)備上傳數(shù)據(jù)時(shí)，測(cè)試軟件需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。在整個(gè)測(cè)試執(zhí)行過(guò)程中，當(dāng)一則CAN信息幀上傳到測(cè)試軟件時(shí)，CAN通訊模塊自動(dòng)調(diào)用USB-CAN的驅(qū)動(dòng)接收函數(shù)ULONG__stdcall Receive（DWORD DevType， DWORD DevIndex， DWORD CANIndex， PVCI_CAN_OBJ pReceive， ULONG Len， INT WaitTime=-1）將接收到的信息幀傳遞給軟件實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)函數(shù)tmrRead_Tick（），進(jìn)而會(huì)自動(dòng)調(diào)用CAN接收函數(shù)ReadMessages（），該函數(shù)通過(guò)讀取USB-CAN接收到的報(bào)文，將其拆解成各個(gè)字段并拼接成字符串，通過(guò)函數(shù)this.lbxRec.Items.Add（str）賦值給待處理緩存數(shù)組lbxRec，為下一次接收準(zhǔn)備;然后調(diào)用CAN報(bào)文分析函數(shù)fxMessage（），此函數(shù)負(fù)責(zé)解析報(bào)文數(shù)據(jù)，然后提取出具體數(shù)據(jù)顯示到軟件執(zhí)行界面。同時(shí)，在該軟件測(cè)試執(zhí)行模塊中，還提供程控電源COM，測(cè)試用例導(dǎo)入、可視化電壓、耐久測(cè)試開(kāi)關(guān)等，這些都為發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試提供了便利。圖6為執(zhí)行界面。

6.2? ?測(cè)試記錄模塊

當(dāng)測(cè)試結(jié)束時(shí)，完整的測(cè)試記錄的分析、保存和導(dǎo)出功能，可以為測(cè)試人員對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析提供方便。測(cè)試記錄保存方式以時(shí)間測(cè)試序列進(jìn)行保存，每結(jié)束一次測(cè)試就保存一次，保存分為主表項(xiàng)保存和明顯表保存。當(dāng)查詢記錄時(shí)，可根據(jù)時(shí)間日期進(jìn)行查詢，方便快速尋找。查詢結(jié)果先顯示主表項(xiàng)，主表項(xiàng)為發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試流水號(hào)，當(dāng)點(diǎn)擊某一主表項(xiàng)時(shí)，顯示對(duì)應(yīng)的測(cè)試明細(xì)表，明細(xì)表記錄了測(cè)試的配置。當(dāng)需要導(dǎo)出記錄時(shí)，軟件通過(guò)調(diào)用第三方插件Interop.Excel.dll可分別導(dǎo)出主表和明細(xì)表。同時(shí)，測(cè)試記錄添加了測(cè)試分析功能，可以對(duì)某時(shí)間段的測(cè)試對(duì)象合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。圖7為測(cè)試記錄分析界面。

7? ?軟件應(yīng)用（Software application）

為了測(cè)試軟件的運(yùn)行情況，對(duì)某一型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試人員首先進(jìn)行硬件連接，包括測(cè)試對(duì)象連接、測(cè)試接口連接和通訊連接;然后開(kāi)啟軟件，操作流程如下：用戶登錄→CAN通訊連接→測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)配置→測(cè)試用例配

置→測(cè)試用例選擇→測(cè)試執(zhí)行→測(cè)試記錄查詢并分析結(jié)果。測(cè)試人員按此操作流程只需要關(guān)心測(cè)試數(shù)據(jù)的配置，設(shè)計(jì)好功能測(cè)試順序，確定對(duì)哪些功能進(jìn)行測(cè)試，而不需要考慮如何更改數(shù)據(jù)，如何檢測(cè)功能。測(cè)試軟件還支持批量測(cè)試，節(jié)省了大量的人力。此外，測(cè)試完成后，數(shù)據(jù)可自動(dòng)保存，方便測(cè)試人員查詢。應(yīng)用表明，該測(cè)試軟件有效地提高了測(cè)試效率，節(jié)省了發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的開(kāi)發(fā)周期。表1列出了發(fā)動(dòng)機(jī)ECU自動(dòng)化測(cè)試前后對(duì)比。分析可知，整體測(cè)試效率提高了73.1%。

8? ?結(jié)論（Conclusion）

本文充分利用了Windows平臺(tái)的C#編程語(yǔ)言、SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)及Visual Studio 2015開(kāi)發(fā)環(huán)境各自的優(yōu)點(diǎn)，基于軟件設(shè)計(jì)模塊化的思想，從設(shè)計(jì)需求出發(fā)，依次設(shè)計(jì)了通訊模塊、數(shù)據(jù)模塊、執(zhí)行模塊及測(cè)試記錄模塊，最后開(kāi)發(fā)出了測(cè)試配置簡(jiǎn)單，流程操作簡(jiǎn)便，測(cè)試記錄自動(dòng)管理的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件。同時(shí)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，該軟件能極大地提高發(fā)動(dòng)機(jī)ECU自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的效率。軟件模塊化的設(shè)計(jì)方便后期維護(hù)與升級(jí)，但是該軟件存在的問(wèn)題是個(gè)人電腦必須啟用SQL Server服務(wù)，否則測(cè)試軟件將不能使用，這也是該方法設(shè)計(jì)軟件的缺陷。在以后對(duì)軟件進(jìn)行升級(jí)過(guò)程中，將考慮采取其他方法進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

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