自动测试在汽车电子开发中的应用

石笑生+宋辰宇

【摘 要】随着汽车向“智能化”的方向逐步前进，汽车电子技术在汽车技术中占的比重正逐年上升。为了保证产品质量，将使用汽车的危险性降到最低，汽车设计者需要通过严格的验证和测试实验。本文通过研究自动测试在我国汽车电子开发的发展历程、应用场景及应用特点，对目前其应用水平及未来发展方向做出了探索和分析。掌握自主开发自动测试设备的能力、不断提高设备的稳定性、兼容性及使用效率，能够极大地提升汽车各部位电子产品测试的速度和效率，有利于项目开发周期的稳定，节省大量的时间成本和人力成本，并满足提升产业创新能力、促进汽车电子技术健康高速发展方面的内在需求。

【关键词】自动测试；汽车电子；虚拟化；ATS； ATE

中图分类号： U467.3 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）35-0041-002

Research on the application of Automatic Testing Systems in automobile electronic development

SHI Xiao-sheng1 SONG Chen-yu2

（1. Automotive Engineering Research Institute， Guangzhou Automobile Group Co.， Ltd.， Guangzhou 510000， China； 2. Sun Yat-sen University， Guangzhou 510000， China）

【Abstract】With the gradual progress of automobile to "intelligent"， the proportion of automobile electronic in automobile is increasing year by year. In order to ensure the quality of the product， the automobile electronic products need to pass strict experiment and verification. By studying the automatic testing in the scenarios of China's automotive electronics development， this paper explores the application level and future development direction of automatic testing system. Master ATE autonomous development ability， continuously improve equipment stability， compatibility and efficiency， can greatly improve the automobile electronic product testing speed and efficiency， which is conducive to the stability of the project development cycle， saving a lot of time and labor costs， and meets the internal demand of rapidly promotion of automotive electronic technology.

【Key words】Automatic Testing； Automobile Electronic； Virtual Instrument； ATS； ATE

1 自动测试系统介绍

1.1 自动测试系统简介

自动测试系统（Automatic Testing Systems，ATS）一般是指，在人极少参与或不参与的情况下，使用计算机或控制器控制，通过激励仿真信号、故障诊断、测量和数据处理等方法，对被测设备的功能和特性进行验证，最后将验证结果以适当方式输出的系统。自动测试系统主要实现设备电气特性和功能验证、故障定位和排查、产品质量监控等功能[1]。

1.2 自动测试系统的组成

ATS 由两部分组成：自动测试设备（Automated Test Equipment，ATE）和测试程序集（Test Program Sets，TPS）[2]。

ATE 主要包括执行测试操作的负载硬件和控制测试过程的软件系统。通过对软件系统进行开发，控制负载硬件自动的完成测试工作。通常情况下，ATE使用GPIB、VXI、PXI、LXI、1553、RS232/422/485、SPI、MODBUS 等測试总线[3]，将PC、负载板卡、采集设备、独立负载等测试设备连接在一起，以达到自动测试的目的。PC上会运行定制的软件系统，比如定制的操作系统、Windows或Linux上开发的工控软件等，对测试设备进行控制。

TPS是运行在ATE上的程序，以及测试相关的文件的统称。包括：（1）运行在ATE中的测试脚本软件，通常是由测试人员或ATE供应商使用ATE的软件系统进行开发的，给用户提供ATS的操作接口，并执行测试指令；（2）接口适配器能够保证ATE在更换模块，或者切换项目时需要使用到不同的通信接口的情况下，依然能够尽可能少的修改软件，适配更多的测试设备；（3）测试相关文档。现在，设计合理的ATS能够做到，直接输入依照标准编写的测试相关文档，就能够生成可执行的测试脚本软件。

1.3 自动测试系统的发展迭代

至今为止，ATS经过了三个阶段的发展[4]。第一代 为专用ATS，为了解决大量重复的测试负担，根据具体产品需求和产品特性而开发，具有开发成本高，跨项目兼容性差等特点。第二代为台式仪器积木型ATS，在拥有标准的接口总线（GPIB 等）的程控机的基础上，以积木方式组建；其优点是系统组建方便，开发方便，具有可复用性；缺点是总线传输速率较低，功能冗余高，占用空间较大。第三代为模块化集成式ATS， 使用了虚拟仪器的技术，以计算机软件作为测试核心，将模块化的测试设备通过 VXI、PXI、LXI 等测试总线，与计算机拼接在一起，搭建出可调整的ATS。具有测试效率，占用空间少，可复用性强，标准化程度高的优点。endprint

2 自动测试系统在我国汽车电子技术中的应用

2.1 我国汽车电子技术的发展

随着汽车向“智能化”的方向逐步前进，汽车电子技术在汽车技术中占的比重正逐年上升。近年来，新的电子和智能技术被广泛地应用在汽车领域，形成全新的汽车电子产品，比如，智能驾驶、高品质音响、抬头显示系统、自适应巡航等等。信息技术、嵌入式技术、传感器技术以及网络技术等与汽车技术的结合，为消费者提供能更加人性化的汽车功能，更强大而稳定的性能，甚至是更加便捷舒适的出行体验。

但是为了保证产品质量，将使用汽车的危险性降到最低，汽车设计者需要通过严格的验证和测试实验，对开发出的汽車电子产品进行审视。测试和验证的目的是在产品开发和生产的阶段，及时发现产品的缺陷。快速和准确遍历产品的功能，是测试和验证试验的重要指标。过去，产品的测试都是通过人工完成，耗时久、故障定位准确度低的问题限制了开发效率。早期的测试手段已经不再能够适用于，日新月异的汽车电子产品了。

因此，随着汽车工业的发展，ATS是汽车电子技术发展迭代必不可少的一环，也是质量控制检测程序必然的方向，在我国汽车的电子技术的应用场景、应用频率和重要程度均快速提升。随着汽车电子的比重越来越大，对汽车测试系统软硬件进行构架，并搭建出有效的稳定可靠的测试平台，是汽车行业面临的新的需求和挑战[5]。

2.2 自动测试系统在汽车电子技术的应用场景

ATS广泛使用在汽车电子产品开发的整合测试和设计验证阶段。汽车电子产品的测试实验主要包含，DV试验、PV试验和下线测试三种：

（1）DV试验是汽车电子控制器开发完成后，研发团队进行的验证试验；

（2）PV试验是控制器设计方案交付给工厂后，工厂在开始量产前进行的验证试验；

（3）下线测试则是生产线上的汽车电子产品在加工完成时，由生产线上的质量检测人员进行的功能验证。

现今由于整车项目的开发周期正逐渐压缩，于是开发一款汽车电子产品，被要求使用更短的开发周期、而拥有更加稳定的性能，这也向产品的验证方法和测试工具提出了更高的挑战。为了高效地开发出更加稳定的产品，更加灵活通用的测试系统必须被用来支持这样高标准的验证过程，这就为ATS的发展提供了良好的土壤。

2.3 自动测试系统在汽车电子开发应用的特点

我国主机厂用在汽车电子产品验证的ATS，正在处于升级到第三阶段的过程中，多种ATE会在同一个汽车电子实验室中并存。

一方面，通过借助美国NI公司或德国Vector公司等外国供应商的虚拟仪器技术[3-4]，国内越来越多的汽车电子研发团队可以搭建出标准化、模块化、开放式的ATS。这一类系统通常具有如下特征：测试效率高，操作简捷，输出结果清晰标准，具有自诊断和自修复功能。实验人员不用通过复杂的开发过程，只需导入标准的测试脚本，机器就能够仿真出各种测试工况，对开发中的汽车电子产品进行充分的验证。

但另一方面，不论是NI抑或VECTOR公司的ATE，搭建成本都相当昂贵，而且由他们提供的专业测试软件订制，还会要求额外的开销。所以一个团队能够配备的ATS数量及其有限，在同时开发多款汽车电子产品时，只有设计最复杂、开发成本最高的产品能够使用。

在这种情况下，更多的汽车电子产品在开发阶段使用的ATE，是开发团队和测试团队针对性开发的，仅仅做到覆盖本产品的测试需求，对任何其他产品而言都不具有复用性。虽然这一类设备提升了测试的效率，但是每次开发出的设备的性能不稳定，兼容性差，生存周期短，对项目的开发周期和成本都有负面影响。

所以，ATS在我国汽车电子的应用中还面临三大挑战：（1）搭建设备成本昂贵，体积庞大；（2）过度依赖外国供应商，缺少核心技术；（3）开发作为替代品的低成本的通用测试设备，也是当务之急。

2.4 自动测试系统在汽车电子开发应用的发展方向

（1）测试仪器虚拟化

使用具有更高性能的计算器，通过先进的软件设计方法，能够制作出通用性好、智能化程度高、开发维护速度低的虚拟仪器。现在虚拟仪器已经具有，和传统仪器接近的数据处理速度，以及数据的准确度，但是占用的体积更小、重量更轻、搭建方式更灵活、技术更新速度更快。虚拟仪器能够更加高效得产生传统仪器难以发出的激励信号，也可以很方便地让实验人员定制功能，开发新的测试仪器。所以虚拟仪器必然是ATE的未来发展方向。

（2）逐渐掌握ATS的核心技术

测试技术具有强技术开发和长时间经验积累的特征，需要长期投入科研，而且很难短期内变现。长时间的资金以及人力的投入，对任何企业、组织而言都有较大难度困难。但是随着ISO26262等安全标准的逐渐普及，汽车电子的安全可靠势必面临巨大挑战，因此测试在汽车电子产品流中的重要性也日益提升。从战略规划的角度出发，国内的主机厂已经广泛地与测试行业研究机构及企业开展项目合作，相信在不远的将来，能够攻克高端ATS的技术壁垒，拉近与国际先进水平的距离。

（3）通用化和小型化

虽然需要测试的汽车电子产品越来越丰富，但是需要被采集的信号以及测试用的负载的种类却相对稳定，所以发展更具通用性的ATS，能够大大减少开发成本和开发周期。此外，借助于新型的SOC技术和FPGA技术，开发出功能丰富，性能强大，稳定性好，而且使用灵活的ATE变得越来越容易。针对汽车电子的主要使用场景，用于快速验证产品的核心功能而设计出通用、小型、低成本ATE，是填补实验室中高性能、大型ATE的缺口的极佳方案。相信在不远的未来，小体积、具有更强便携性和通用性的ATS将会逐渐涌现。

3 结语

在未来，汽车电子行业还会维持很长一段时间的高速发展，为保证我国能够在汽车电子领域从追赶到领先，ATS技术的开发和使用也必须得到充分的重视。标准化的测试流程和测试方法，已经在我国汽车和零部件厂商中广泛被吸收和采纳，但是ATE开发技术离自主产权化和标准化应用还有很长的路要走。掌握自主开发ATE的能力、不断提高设备的稳定性、兼容性及使用效率，能够极大地提升汽车各部位电子产品测试的速度和效率，有利于项目开发周期的稳定，为车企节省大量的时间成本和人力成本，并满足提升产业创新能力、促进汽车电子技术健康高速发展方面的内在需求。

【参考文献】

[1]郭双宙，梁金兰.自动测试系统软件框架的设计与实现[J].计算机测量与控制，2009，17（1）：224-227.

[2]陈军容，周辉.自动测试系统的分类及测试需求分析[J].科技信息，2011（13）：35.

[3]吴一.自动测试在军事电子技术中的应用研究[J].电子测试，2016（14）：140-141.

[4]刘振洗.基于LabVIEW的多功能自动测试系统设计[D]. 西安：西安电子科技大学，2013，1：8-12.

[5]王迅佳.汽车电子ECU测试系统的构建[J].信息技术， 2012（11）：111-113.

[6]于俊伟，杨万福，陈正江.现代汽车电子开发和测试平台分析[J].山西电子术，2004（5）：7-9.endprint