AT-TCU下线检测硬件台自动化测试设备设计

孙旭升，王雅荟，周宇晨

(中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，陕西 西安 710065)

0 引言

随着汽车电子技术的高速发展，汽车控制器的集成度也越来越高。与普通零部件不同的是，控制器的检测与验证一般需要借助专门的仪器设备进行。如何为电子零部件提供一种高效的检测手段，则成为汽车行业测试人员所关心的重点之一。

目前汽车控制器的硬件测试需要经历设计验证、生产验证以及整车验证。设计与生产阶段由零部件厂家的技术保证产品的正常功能，而产品的交付整车后其对汽车电子器件的功能测试显得力不从心。整车厂无法了解零部件的内部设计原理与测试方法，同时也无法配备零部件厂商进行专业的测试设备与专业的测试人员，导致整车厂商的测试人员无法独立完成功能性能的测试与验证，而依赖于低效的设备，无法及时高效地完成整车厂的功能验证。

AT-TCU下线检测设备可以帮助用户高效完成产品的功能性能验证，并便捷地锁定整车测试中难以判断的控制器故障问题，通过人机交互界面反馈给用户，高效地完成故障的检测，缩短整车的测试时间。

1 设计需求

AT-TUC测试设备用于测试特定变速器控制器(Transmission Controller Unit，TCU)，需能够保证至少同时完成两种测试样件[带壳体总成和PCBA(无插接件和有插接件)]的程序烧录及功能测试工作。同时，设备应充分考虑生产节拍，提高设备效率，减少空等时间，提供更为科学合理的生产工艺[1-2]。

AT-TCU下线检测台整体设计为一台19英寸控制台机柜形式，由针床治具、测试调理箱、程控电源、工控机、显示器、打印机、声光报警器等组成。被测产品通过针床治具进行装夹，通过探针将测试接口引出，并转为航插接口，测试调理箱与治具通过航插电缆连接，调理箱与工控机通过通信电缆连接，进行相应测试控制和数据交互。工作台分为左右两个独立的通道，每个通道分别设计有指示灯、气动按钮，用以指示各通道不同的测试状态(测试合格、测试进行中、测试不合格)。急停按钮为红色蘑菇头按钮，位置显眼，确保设备和人员的安全。TCU自动测试设备工作系统框图与测设流程如图1—2所示。

(1)工控机设备上安装人机交互软件，用户可通该软件控制调理箱进行输出激励、采集信号、传输数据、程序烧写等操作，并对相关数据进行处理和显示；

(2)调理箱内部安装电源、主控板、霍尔电流传感器、模拟负载等设备，提供TCU测试所需要的相关资源；

(3)测试设备供电由程控直流电源提供，同时给被测件供电；

(4)设计采用两套相互独立的资源，保证同时可进行两套TCU产品的测试，提高测试效率。

图1 TCU自动测试设备工作系统

2 硬件设计

测试调理箱选用1台19英寸4U机架式结构的机箱，适合机柜安装。内部安装主控板、负载板、信号发生板、光电隔离板、二次电源等，用以满足被测产品的测试要求[3]。

主控板由本公司自行研制开发，实现离散量信号采集、离散量信号输出、模拟量信号采集、模拟量信号输出、波形采集等功能，主控板通过10/100M以太网与外部计算机等设备连接，完成数据交互和控制指令的传输。主控板由FPGA芯片、ARM控制器、AD芯片、DA芯片等组成，板卡采用FPGA+ARM控制器结构；板卡外联网络接口利用FPGA实现MAC功能，通过外部配置PHY完成以太网连接；CAN接口、模拟量接口、离散量采集等接口通过FPGA与ARM控制连接；ARM控制器完成系统总体控制，调试串口通过ARM控制器外联。主控板采用无操作系统机制，使用标准C语言实现；开发环境为KEIL For ARM；FPGA开发环境选用Altera公司Quartus II 8.1。

3 软件设计

AT-TUC测试设备方案软件包含上位机测试软件。上位机测试软件采用层次化结构设计，由人机交互层、业务逻辑层、数据访问层和硬件操作层组成。

图2 TCU自动化测试设备测设流程

软件运行环境包括操作系统和仪器设备驱动软件，操作系统选用WindowsXP或Win7，具有兼容性好、稳定性高、系统安全稳定的优点。

测试软件的开发秉承“高效、易用、稳定、美观、可扩展”的设计原则，采用模块化的设计方法，按照功能将程序划分为启动、系统管理、测试功能、数据存储等几大模块。

(1)启动功能中的启动界面、系统登录和启动自检模块，系统管理功能中的用户管理、日志、关于等功能模块，采用软件设计规范要求的通用模块进行集成。

(2)对于测试过程中的测试用例数据和测试结果数据，以数据记录的形式存储，方便后期查询。

(3)通过点击程序界面右上角的关闭按钮，可以退出测试软件。用户点击退出操作后，程序会弹出确认窗口，即用户需要进行“退出确认”，确认退出后，程序自动执行资源释放操作，如复位板卡、清空串口并关闭等，最后退出程序。

(4)灌装前可根据配置，对HEX文件进行校验，通过文件大小，或者其他方法，确保烧写文件的正确性。

烧写接口支持JTAT和CAN，通过软件进行选择。进行程序灌装时为了保证程序灌装环节的可靠性，增加程序回读验证功能，以确保程序的正确性及完整性，测试环节严格按照测试用例逐一测试样件，并记录每个步骤的数据，建立可追溯的产品下线档案。

程序灌装其中烧写配置项为是否加密配置和每个HEX文件对应的烧写地址配置。启动加密配置时，将对该型号MCU实现硬件加密解密，该功能可为配置项，由设备使用方决定是否启用。多个HEX文件和其对应烧写地址用于实现分段程序烧写功能。

4 结语

文章设计了一种AT-TUC测试设备，通过对硬件、TCU程序灌装软件和交互界面测试软件进行了优化，该设备使用效果表明可以满足变速控制器硬件平台使用要求，可用于工艺生产、验收、调试和试验环境等场合。