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""我們采用虛擬儀器的設(shè)計(jì)思想，充分利用LabVIEW圖形化編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)周期短、開(kāi)發(fā)方便靈活、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，搭建了一套基于LabVIEW的車(chē)身控制器功能測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)行各項(xiàng)功能測(cè)試。""- 飛榮 姜, 聯(lián)創(chuàng)汽車(chē)電子有限公司 

挑戰(zhàn):

在較短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)一套高性?xún)r(jià)比的車(chē)身控制器功能測(cè)試系統(tǒng)，模擬實(shí)車(chē)電氣負(fù)載和其它控制器單元，測(cè)試各個(gè)車(chē)身控制器功能是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。被測(cè)系統(tǒng)包括雨刮、門(mén)鎖、車(chē)窗、內(nèi)燈光、外燈光、儀表、防盜安全及其他輔助系統(tǒng)。系統(tǒng)具有測(cè)試數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和自動(dòng)報(bào)表生成功能，以及良好的人機(jī)界面，為車(chē)身控制器功能測(cè)試和整車(chē)集成測(cè)試提供支持。

解決方案:

采用National Instruments公司通用模塊化的數(shù)字I/O、數(shù)據(jù)采集、CAN等硬件板卡和其他廠商的儀器，在LabVIEW 8.20這個(gè)統(tǒng)一的圖形化編程語(yǔ)言平臺(tái)上，開(kāi)發(fā)一套穩(wěn)定可靠、高性?xún)r(jià)比、可靈活增添功能的車(chē)身控制器功能測(cè)試系統(tǒng)。

作者:

飛榮 姜 - 聯(lián)創(chuàng)汽車(chē)電子有限公司

一．測(cè)試系統(tǒng)特點(diǎn)

1．電壓可調(diào)?？勺詣?dòng)進(jìn)行9~16V電壓輸出遍歷測(cè)試，高、低電壓模擬（0~30V）測(cè)試及發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電壓模擬測(cè)試。

2．故障模擬。CAN/LIN/Kline對(duì)地、對(duì)電源短路；CAN/LIN/Kline短路；CAN終端電阻變化；CAN+、CAN-短路；碰撞模擬；慣性開(kāi)關(guān)斷開(kāi)模擬等。

3．可進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)功能測(cè)試，提高測(cè)試效率，可靠性高。可通過(guò)手工操作按鍵模擬各種開(kāi)關(guān)和變量進(jìn)行測(cè)試，與傳統(tǒng)Labcar測(cè)試類(lèi)似；也可通過(guò)計(jì)算機(jī)控制各繼電器模擬各種開(kāi)關(guān)和變量進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，不需人為干預(yù)。

4．加載模擬負(fù)載、實(shí)際負(fù)載進(jìn)行測(cè)試。一般狀態(tài)下為加載模擬負(fù)載進(jìn)行測(cè)試，并可模擬大電流、過(guò)壓保護(hù)測(cè)試等；也可通過(guò)變更接線加載實(shí)車(chē)負(fù)載進(jìn)行測(cè)試。

5．每一個(gè)子功能測(cè)試項(xiàng)均可在各點(diǎn)火狀態(tài)（KL30、KLR、KL15、KL50）下進(jìn)行測(cè)試，增加遍歷性，減少測(cè)試盲點(diǎn)。

6．測(cè)試過(guò)程中，可通過(guò)診斷（CAN、Kline等）更改車(chē)身控制器配置信息，進(jìn)行不同功能配置項(xiàng)的測(cè)試；此外還可進(jìn)行診斷、刷新數(shù)據(jù)（Boot loader）等測(cè)試。

7．進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)并自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)表，包括測(cè)試數(shù)據(jù)、時(shí)間、各測(cè)試項(xiàng)測(cè)試狀態(tài)、故障狀態(tài)、不同配置信息等。

8．采用虛擬儀器技術(shù)，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)易于構(gòu)建、更改和擴(kuò)展。采用National Instruments公司各種板卡及LabVIEW8.2軟件，極大地縮短了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)間；各模塊功能由用戶(hù)自定義，可根據(jù)需求進(jìn)行更改；還可通過(guò)更換、升級(jí)板卡或軟件編程增加儀器新功能。



二．測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于LabVIEW的車(chē)身控制器功能測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)如圖1所示，主要包括：計(jì)算機(jī)部分、外圍輔助電路部分、電源、待測(cè)車(chē)身控制器。系統(tǒng)機(jī)柜實(shí)物見(jiàn)圖2。



圖1 基于虛擬儀器技術(shù)的車(chē)身控制器功能測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)



圖2 系統(tǒng)實(shí)際機(jī)柜實(shí)物圖

1．計(jì)算機(jī)部分

計(jì)算機(jī)部分主要包括工控機(jī)、各類(lèi)板卡、顯示終端等。

1）為降低成本，選用了工控機(jī)加PCI板卡的方式，并通過(guò)擴(kuò)展USB端口、串口、LAN驅(qū)動(dòng)其它模塊單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和測(cè)試。

2）各類(lèi)板卡包括數(shù)字部分、模擬部分、PWM信號(hào)、通信模塊等專(zhuān)用板卡。

①由于車(chē)身控制器大部分為數(shù)字I/O信號(hào)，選用工業(yè)數(shù)字I/O卡，以驅(qū)動(dòng)繼電器，模擬各種開(kāi)關(guān)及按鍵的吸合與斷開(kāi)，切換各種模擬負(fù)載及通信回路，檢測(cè)車(chē)身控制器數(shù)字電平輸入。②考慮測(cè)試系統(tǒng)復(fù)用性和擴(kuò)展性，模擬部分采用NI M系列多功能數(shù)據(jù)采集卡，模擬外部環(huán)境溫度等車(chē)身模擬信號(hào)，并監(jiān)測(cè)各類(lèi)模擬信號(hào)輸入。③PWM信號(hào)由定時(shí)計(jì)數(shù)器生成或采集，模擬車(chē)速等脈沖信號(hào)輸入，及測(cè)量各類(lèi)PWM信號(hào)占空比、脈寬和周期等。④通信模塊包括CAN、LIN、K線通信模塊。CAN模塊采用PCI-CAN/XS2，支持標(biāo)準(zhǔn)（11位）和擴(kuò)展（29位）CAN任意ID，波特率可調(diào)，進(jìn)行CAN網(wǎng)絡(luò)診斷和通信。LIN模塊采用USB-LIN，兼容LIN 1.3、2.0和J2602，波特率可調(diào)，進(jìn)行LIN網(wǎng)絡(luò)診斷和通信。Kline模塊采用自制K線收發(fā)器構(gòu)成，通過(guò)工控機(jī)串口來(lái)進(jìn)行控制，進(jìn)行Kline網(wǎng)絡(luò)診斷和通信。三類(lèi)總線不同組合，可進(jìn)行不同的網(wǎng)關(guān)測(cè)試。

3）顯示終端由液晶顯示器構(gòu)成，實(shí)時(shí)控制各種按鈕，顯示測(cè)試信息及車(chē)身控制器各模塊工作狀態(tài)等。

2．外圍輔助電路部分

外圍輔助電路部分主要包括信號(hào)調(diào)理、負(fù)載模擬、人工操作及執(zhí)行機(jī)構(gòu)指示等。

1）信號(hào)調(diào)理部分主要是將車(chē)身控制器的各類(lèi)信號(hào)調(diào)理到板卡所能接受的范圍。如信號(hào)上拉、下拉匹配；各類(lèi)開(kāi)關(guān)常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)匹配；模擬、數(shù)字、脈沖電平電壓調(diào)制；信號(hào)濾波、放大等調(diào)制。

2）負(fù)載模擬主要是模擬實(shí)車(chē)中各類(lèi)負(fù)載，如外燈光系統(tǒng)就包括轉(zhuǎn)向燈、前霧燈、大燈(遠(yuǎn)光燈、近光燈)、剎車(chē)燈、后霧燈、位置燈(牌照燈)、倒車(chē)燈等負(fù)載模擬。此外還可進(jìn)行一些大電流、低電壓、高電壓模擬。如車(chē)窗、雨刮、門(mén)鎖堵轉(zhuǎn)大電流，低電壓部分功能屏蔽等。需接實(shí)際負(fù)載時(shí)，可通過(guò)轉(zhuǎn)接頭變更接線加載實(shí)際負(fù)載進(jìn)行測(cè)試。

3）人工操作及執(zhí)行機(jī)構(gòu)指示，為方便進(jìn)行手動(dòng)測(cè)試和觀測(cè)方便，設(shè)計(jì)了各種按鍵模擬實(shí)車(chē)各類(lèi)開(kāi)關(guān)，同時(shí)顯示各控制器的工作狀態(tài)。狀態(tài)指示部分包括外部燈光系統(tǒng)、內(nèi)部燈光系統(tǒng)、鎖止系統(tǒng)、車(chē)窗升降系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、電源供給的指示；為開(kāi)關(guān)輸入部分包括外部燈光系統(tǒng)、車(chē)門(mén)反饋信號(hào)、門(mén)鎖系統(tǒng)、車(chē)窗升降系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、多檔開(kāi)關(guān)輸入等。

3．電源

電源采用安捷倫可編程電源，具有過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)功能。通過(guò)LAN控制，使控制器在不同電壓下進(jìn)行功能測(cè)試。若需進(jìn)行非正常電壓下測(cè)試，可添加一組電源，板卡正常供電，控制器為非正常供電模式。

4．待測(cè)車(chē)身控制器

通過(guò)配置不同轉(zhuǎn)接頭和接線組合，可測(cè)試各類(lèi)集成或分立的車(chē)身控制器及網(wǎng)關(guān)功能（整車(chē)廠一般將網(wǎng)關(guān)功能放在車(chē)身控制器），即雨刮系統(tǒng)、門(mén)鎖系統(tǒng)、車(chē)窗系統(tǒng)、內(nèi)燈光系統(tǒng)、外燈光系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、儀表及防盜安全系統(tǒng)等車(chē)身控制模塊；HSCAN與MSCAN、HSCAN與LSCAN、CAN與LIN、CAN與Kline等網(wǎng)關(guān)功能測(cè)試。

三．測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
該車(chē)身控制器功能測(cè)試系統(tǒng)軟件基于LabVIEW 8.2開(kāi)發(fā)完成，采用模塊化編程思想，具有良好的人機(jī)交互界面，可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及自動(dòng)報(bào)表生成等功能。

1．電源設(shè)置

如圖4右邊部分所示，電源設(shè)置包括所需電壓、最高電壓、最低電壓、最大電流的設(shè)置。設(shè)置后運(yùn)行時(shí)即輸出所設(shè)置電壓、電流。



圖4 車(chē)身控制器功能測(cè)試系統(tǒng)電源設(shè)置及分系統(tǒng)選擇界面

2．分系統(tǒng)選擇

如圖4左邊部分所示，分系統(tǒng)選擇包括輔助系統(tǒng)、內(nèi)燈光系統(tǒng)、外燈光系統(tǒng)、車(chē)窗系統(tǒng)、門(mén)鎖系統(tǒng)、雨刮系統(tǒng)、防盜安全系統(tǒng)及射頻系統(tǒng)選擇。需全部測(cè)試時(shí)，勾選單選/全選按鈕即可，否則不勾選。當(dāng)分系統(tǒng)包含的各測(cè)試項(xiàng)均通過(guò)時(shí)，A~G相應(yīng)的指示燈會(huì)被點(diǎn)亮。

3．測(cè)試項(xiàng)選擇

如圖5所示，測(cè)試項(xiàng)選擇針對(duì)分系統(tǒng)里進(jìn)一步劃分的子測(cè)試項(xiàng)選擇，類(lèi)似分系統(tǒng)選擇。如雨刮子系統(tǒng)有間歇式雨刮、慢刮、快刮模式等8項(xiàng)子功能測(cè)試項(xiàng)供選擇，當(dāng)某測(cè)試項(xiàng)測(cè)試通過(guò)時(shí)，測(cè)試項(xiàng)前相應(yīng)指示燈會(huì)被點(diǎn)亮。由于各測(cè)試項(xiàng)數(shù)目眾多，這里不再列出其它分系統(tǒng)測(cè)試項(xiàng)。



圖5 車(chē)身控制器功能測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試項(xiàng)選擇、參數(shù)設(shè)置顯示界面

4．功能測(cè)試

功能測(cè)試在前三項(xiàng)選擇完畢后點(diǎn)擊運(yùn)行即可自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試。每個(gè)測(cè)試項(xiàng)都封裝成一個(gè)子VI，方便主VI和TestStand調(diào)用，可在不同點(diǎn)火開(kāi)關(guān)狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試前及測(cè)試過(guò)程中可根據(jù)需要更改一些變量值，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車(chē)速、儀表亮度、要刮雨刮次數(shù)等。圖4的雨刮測(cè)試系統(tǒng)就可變更車(chē)速Vehicle Speed及雨刮測(cè)試次數(shù)Wiper Number。

對(duì)于總線通信模塊，采用通道模式進(jìn)行通訊，直接導(dǎo)入.dbc及.ldf文件形式，調(diào)用內(nèi)部信號(hào)名來(lái)完成CAN、LIN信號(hào)的發(fā)送和接收，對(duì)于K-Line則通過(guò)串口通信模塊及時(shí)序處理來(lái)進(jìn)行模擬。

對(duì)于其它車(chē)身控制器子VI，在這不一一列出。

5．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)

測(cè)試完成后，需將各種測(cè)試信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、處理和存儲(chǔ)，包括當(dāng)前測(cè)試日期、時(shí)間、測(cè)試數(shù)據(jù)和各測(cè)試項(xiàng)狀態(tài)（未測(cè)試、通過(guò)、故障信息）等。

6．自動(dòng)報(bào)表生成

當(dāng)需要打印或提交測(cè)試報(bào)告時(shí)，可通過(guò)LabVIEW報(bào)表生成工具包調(diào)用相應(yīng)報(bào)表模版文件，或通過(guò)TestStand，將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容以模版格式自動(dòng)生成所需的各種報(bào)表和文件。

四．結(jié)論

本系統(tǒng)采用虛擬儀器技術(shù)，通過(guò)工控機(jī)加NI的數(shù)字I/O、數(shù)據(jù)采集、CAN等板卡的硬件設(shè)計(jì)，結(jié)合LabVIEW的圖形化軟件編程，在較短時(shí)間內(nèi)有效地構(gòu)建了一套高性?xún)r(jià)比車(chē)身控制器功能測(cè)試系統(tǒng)，彌補(bǔ)了整車(chē)廠傳統(tǒng)Labcar的測(cè)試不足，可進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)測(cè)試并具有良好人機(jī)交互界面，極大增加測(cè)試便利性，能及早發(fā)現(xiàn)車(chē)身控制器中潛在的缺陷和不足，提高測(cè)試效率和測(cè)試復(fù)用性，為最終整車(chē)集成提供便利。

作者信息:

飛榮 姜
聯(lián)創(chuàng)汽車(chē)電子有限公司