基于虚拟仪器的汽车电子测试系统设计

彭承荣，彭杨，覃华强

（上汽通用五菱股份有限公司，广西 柳州5 45007）

基于虚拟仪器的汽车电子测试系统设计

彭承荣，彭杨，覃华强

（上汽通用五菱股份有限公司，广西 柳州5 45007）

电子技术的推广增加了汽车电子测试的复杂性，基于虚拟仪器的测试系统具有高定制性和高扩展性，提供了一种可行的汽车电子测试方案。本测试系统硬件采用PXI模块化板卡、信号调理板卡、负载模拟板卡及第三方测试工具；软件系统基于LabVIEW模块化软件开发，可完成汽车电子模块功能、网络与诊断的自动化测试。

虚拟仪器；汽车电子；自动化测试

汽车电子化是现代汽车发展的重要标志。消费者对汽车电子功能的需求不断增加、汽车机械电子技术的发展以及动力总成方面电子性能的提高，推动了电子器件在汽车中的应用和发展，同时也增加了汽车电子生产和测试的复杂性［1］。

虚拟仪器技术自1986年问世以来，由于其具有较高的性能和丰富的扩展性，广泛应用在测试与测量领域［2］。本测试系统基于虚拟仪器技术，集成TOELLNER电源、正负电源、Vector工具链、程控电阻模拟板卡等设备，可完成汽车电子模块的功能、网络与诊断测试。

1 系统方案

本系统测试平台架构如图1所示，以PC和PXI模块化仪器为硬件基础，可以输出、采集的信号包括电压、电流、电阻等模拟量，数字量、开关量和PWM等数字量以及CAN、LIN等总线信号，并通过USB、GPIB和RS232总线集成程控电源、Vector工具和示波器等外接设备。利用G语言作为软件平台，开发了程控代码控制故障注入板卡、信号调理板卡以及负载模拟板卡。

2 硬件设计

图2为系统硬件架构，以虚拟仪器为主体，定制信号调理、故障注入等电路，提供测试所需要的输入信号，通过真实负载观察ECU工作状态，并通过板卡实时采集ECU的输出。

图3为汽车电子测试系统硬件外观，其测试对象可以涵盖大部分汽车电控单元，如仪表、电动助力转向系统、制动防抱死系统、发动机管理系统、变速器控制单元、安全气囊控制器等。其可以测试的项目为单节点功能测试、故障注入测试、耐久测试、网络测试以及全系统网络管理测试。

2.1 NI PXI模块化板卡

PXI是一种专为工业数据采集与自动化应用量身定制的模块化仪器平台，具备系统模块化、易集成以及方便提高设备同步与触发精度等特性。本测试平台基于PXI技术，利用PXI模块化板卡与定制板卡模拟ECU输入信号，例如开关量、电阻、轮速传感器、车速传感器、曲轴和凸轮轴传感器等信号，并对ECU输出信号进行实时监控。

2.2 程控设备

测试系统以LabVIEW模块化软件为基础，通过GPIB、USB、RS232、以太网等集成控制正负电源、TOELLNER电源、示波器、自动化测试配置盒与定制板卡等设备，通过COM编程实现Vector工具链的程控［3］。

2.3 信号调理板卡

该测试系统信号调理包括数字输入／输出调理、模拟输入／输出调理、继电器输出，通过信号调理板卡可扩展PXI板卡的模拟与监控范围，将超量程信号衰减到量程范围内或对输出的信号进行放大。

2.4 故障注入板卡

故障注入板卡可对ECU管脚进行断路、对电源短路（带负载／无负载）、对搭铁短路（带负载／无负载）、对其它信号断路（带负载／无负载）等操作，可用于测试ECU在故障状态下的工作状态及诊断DTC测试。

3 软件设计

基于虚拟仪器的汽车电子测试系统可完成车载电子模块的网络、功能与诊断测试。该测试系统中的软件部分由测试主程序、底层驱动程序、用例执行程序和人机交互程序4部分组成，如图4所示。

3.1 测试主程序

测试系统主程序可将Excel配置文件导入后进行自动配置，将涉及ECU功能的各输入／输出引脚与硬件资源进行关联。利用队列引用，将子测试用例的用例名称、测试步骤及评价等配置信息传递给用例执行程序；通过测试用例配置文档，进行测试用例名称、测试步骤的文字描述、信号类型、与物理通道的映射及采集数据评价等信息的配置；利用DBC／LDF处理程序读取总线数据库相关信息，方便测试用例进行总线报文的仿真和信号的读取。

3.2 底层驱动程序

底层驱动程序把测试系统硬件配置文档中定义的物理通道打开，并按照用例执行序列发出的指令对各通道进行操作，包含对PXI板卡输入／输出控制、程控电阻板卡阻值调节、程控继电器与负载板卡输出信号控制以及外接设备（如程控电源、数字示波器、Vector等工具）的控制。

3.3 人机交互程序

人机交互程序包括测试信息配置界面与用户操作界面。

通过用户操作界面可直接导入DBC／LDF文件、测试用例配置文件、模块信息配置文件及测试信息配置文件，相关参数可依据测试需求进行配置，具有良好的通用性与扩展性。

3.4 测试用例执行程序

测试用例执行程序用来控制管理测试所需的用例，实现ECU功能、网络与诊断测试用例的执行。逻辑层架构如图5所示。

每条测试用例由测试用例信息和硬件仿真接口配置两部分组成，如图6所示。测试用例信息部分描述了测试用例所属的功能类、测试功能项、用例名称等描述信息。硬件仿真接口配置部分则对测试用例每一步的执行时间、信号类型、映射通道和信号值进行了精确定义。

程序执行时会读取测试用例配置文档，按照文档用例配置信息执行测试操作。测试用例更改时只需对测试用例配置文档进行重新配置即可实现更改，提高了测试用例编写速度，增强了测试用例的可维性与通用性。

3.5 测试报告生成程序

测试报告生成程序将测试基本信息、测试模块信息和测试结果用HTML语言写成网页格式报告。测试基本信息包括测试人员、测试时间、测试阶段等信息；测试模块信息包括所属项目、所属车型、供应商、软硬件版本等信息；测试结果包括执行动作、评价标准、测量值、测试结果等信息。

4 结束语

本文所述设计采用虚拟仪器技术，集成第三方测试软硬件，在短时间内构建了一套高性价比的汽车电子模块功能、网络与诊断自动化测试系统。

基于Excel编写用例配置文件，把测试工程师从单个用例代码编写与调试中解放出来，有利于大量测试用例的实施，便于测试过程用例管理与维护，并且相关用例参数可通过Excel文件进行配置，使该测试系统具有良好的通用性与扩展性。

实践证明该系统具有测试效率高、一致性好、配置灵活、通用性强及扩展性好的特点，目前该系统已成功应用到某主机厂多个车型开发测试过程中，缩短了测试周期、提高了测试效率。

［1］唐海燕.基于虚拟仪器的测试平台为汽车电子提供全球同步测试［J］.中国电子设计业动态，2004：38.

［2］康学梅.基于虚拟仪器的汽车测试系统研究［D］.石家庄：河北科技大学，2010.

［3］陈树学，刘萱.LabVIEW宝典［M］.北京：电子工业出版

社，2011.

（编辑 文珍）

Automobile Electronic Test System Based on Virtual Instrument

PENG Cheng-rong，PENG Yang，QIN Hua-qiang
（SGM-WULING Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou 545007，China）

The spreading of electronic technology increases the complexity of automobile electronic test.The test system based on virtual instrument provides a feasible electronic test plan for its high customization and expansibility. The hardware of this system uses PXI modular board，signal condition board，load simulation board and the third party test tools while its software is developed on LabVIEW.This system can realize the automated testing for electronic module function，network and diagnosis.

virtual instrument；automotive electronic；automated testing

U467.13

A

1003－8639（2014）07－0065－03

2014-05-22；

2014-06-06

彭承荣（1972-），男，本科，工程师，主要从事汽车空调电子系统设计开发工作。