基于虛擬儀器的車身電子自動化測試系統研究

田涌君，劉鐵山，劉全周

（中國汽車技術研究中心，天津 300300）

隨著社會的發展及人們生活水平的提高，人們對汽車駕駛的舒適性、安全性及穩定性的要求越來越高，從而促進了汽車電控系統的飛速發展，汽車步入了多功能智能化［1］時代。 汽車電控系統［2］的日益復雜對汽車測試技術提出了更高要求。

虛擬儀器是由美國國家儀器公司 （National Instrument，簡稱NI）于1986年成功研制的。它是以計算機作為儀器統一的硬件平臺，充分利用計算機的運算、存儲、回放、調用等功能，具有性能高、擴展性強、開發周期短、與其他軟硬件無縫集成等優點，廣泛應用在測試與測量領域［3］。

測試系統基于虛擬儀器開發，集成程控電源、NI機箱、電阻板卡、故障注入箱等硬件設備，可以實現對汽車車身電子模塊 （如BCM、PEPS）的功能測試，包括對電子模塊的控制策略測試、電壓適應性測試、網絡通信測試，并自動生成測試報告。同時，測試系統具備用戶管理、測試用例管理、硬件參數配置、CAN和LIN參數配置、數據編程處理、測試結果分析及報告整理等功能，方便用戶對整體測試過程進行管理及測試用例開發，增強測試系統的通用性及可擴展性，方便對其他測試車型的移植。

1 系統總體方案

測試系統結構如圖1所示，硬件平臺包括測試機柜及測試臺架，軟件系統包括人機交互界面、測試系統管理平臺、測試系統開發平臺、測試系統執行平臺、測試報告管理平臺。

自動化測試系統以NI的PXI機箱為核心，PXI機箱包括PC主機及PXI板卡，以LabVIEW開發的測試軟件在PC主機中運行，通過底層驅動程序驅動PXI板卡，進行電流、電壓、電阻等模擬量，I／O、PWM等數字量以及CAN、LIN等總線信號的輸出及采集；并通過USB、RS232及網線等，集成程控電源、故障注入箱等外部設備。測試機柜通過重載連接器及線束，與臺架上的菲尼克斯接線端子相聯接，同時被測ECU及負載等聯接到菲尼克斯接線端子上，從而實現了整個HIL測試系統的連接。

2 硬件平臺

系統硬件以NI主 控制器為核心，通過通信總線控制各硬件資源，對被測ECU進行信號仿真、數據采集及故障注入。測試硬件架構如圖2所示。

PXI平臺是一種專為工業數據采集及自動化控制所設計的模塊化儀器平臺，具有體積小、易于集成、配置靈活等優點。本測試平臺采用NI的PXI機箱，軟硬件結合，集成度高。

測試系統通過USB、RS232、CAN總線等，集成控制程控電源、定制電阻板卡、FIU等設備。

測試系統信號調理包括數字I／O信號調理、PWM信號調理、模擬輸入／輸出信號調理等。信號調理簡單地說，就是將待測信號通過放大、濾波等操作，轉換成采集設備能夠識別的標準信號。通過信號調理可擴展PXI板卡的輸出與采集范圍。

圖3為測試機柜實物圖。測試機柜包括電源管理箱、機柜負載顯示面板、程控電阻負載箱、程控電源、故障注入單元、PXI機箱。

3 軟件平臺

測試軟件基于LabVIEW開發，由人機交互界面、測試系統管理平臺、測試系統開發平臺、測試系統執行平臺、測試報告管理平臺組成，可以完成對車身電子模塊的功能及診斷的自動化測試并生成測試報告。

1）人機交互界面 人機交互界面包括歡迎界面、用戶登錄界面、測試主界面、測試用例管理界面、總線參數配置界面等。

用戶登錄界面用于測試用戶登錄；測試主界面主要進行測試用例選擇，測試過程控制 （例如測試開始、測試暫停、測試終止等）等操作；測試用例管理界面用于導入、創建、修改測試用例；總線參數配置界面可選擇DBC、LDF文件的路徑及進行總線參數的配置。

2）測試系統管理平臺 測試系統管理平臺包括用戶管理、硬件資源配置、總線參數配置。

用戶管理系統采用Access數據庫存儲用戶信息及權限，使用LabSQL與Access數據庫進行連接。用戶登錄系統主要是防止非授權用戶的非法進行，只有合法的用戶在驗證后才能進行測試和其它一些操作，增加系統和測試數據的安全性。

硬件資源配置系統可以對導入的系統硬件配置資源進行修改并保存成文件。

總線參數配置系統根據導入的整車DBC、LDF文件，自動分析各個ECU節點接收或發送的報文，同時可以配置一些特殊類型報文，如事件型報文、周期事件型報文，并將配置參數發送給底層驅動程序，進行總線信號的仿真發送和信號采集。

3）測試系統開發平臺 測試系統開發平臺包括測試用例管理平臺、數據處理開發平臺。

測試用例管理平臺可以創建、編輯、刪除測試用例并保存為EXCEL文件，方便用戶編輯調試測試用例，增強測試系統的可擴展性。

數據處理開發平臺用于數據處理腳本的開發。數據處理腳本主要對測試用例所采集的數據進行分析處理，并給出評價結果用于生成測試報告。數據處理開發平臺利用LabVIEW與其他軟件無縫集成的優點，可以直接導入C文件或M文件進行數據處理，提高了系統的通用性。

4）測試系統執行平臺 測試系統執行平臺由測試主程序、邏輯層、底層驅動3部分組成。

圖4為測試執行流程。測試主程序將通過測試系統管理平臺配置的硬件資源配置及總線參數配置等信息傳遞給底層驅動，由底層驅動程序驅動相關硬件設備進行信號的輸出及采集；邏輯層用來分析執行測試用例，通過控制底層驅動程序，仿真相應的數字、模擬及總線信號，同時將需要監測的信號采集回來進行分析處理，生成測試結果并記錄數據及圖像，將測試結果傳遞回主程序；主程序主要進行測試過程狀態顯示及生成測試報告。

5）測試報告管理平臺 測試報告管理平臺管理生成報告的內容及樣式。測試報告采用HTML格式，主要包括測試人員信息、被測模塊信息、測試結果匯總及測試用例測試信息。測試用例測試信息包括測試結果、測試過程及測試過程圖表及數據。測試開始之前，測試人員可以選擇生成測試報告的具體內容，比如是否包含Pass項、Fail項及Skip項，是否包含測試過程信息、圖表、測試數據等。測試完成后，測試人員可以選擇將HTML格式的報告轉換成Word及PDF文檔，增加了報告的可定制性。

4 結束語

本文所設計的自動化測試系統基于虛擬儀器設計開發，利用LabVIEW與其他軟硬件無縫集成及擴展性強的優點，在短時間內搭建完成一套集汽車電子模塊功能測試、故障診斷測試的自動化測試系統。

該測試系統通過導入測試準備階段編寫的測試文檔自動配置硬件資源并生成測試用例，縮短了測試周期；通過編寫測試文檔的方式提高了測試系統的通用性，使測試人員不需要專業的LabVIEW編程知識就可以編寫測試用例，同時可對CAN、LIN等通信參數進行配置，可以方便地移植到其他車型，提高了測試系統的可移植性。

［1］謝忠華.論汽車新技術與未來發展趨勢［J］.現代商貿工業， 2013 （4）： 194-195.

［2］王秋景，張涌.開放的 “汽車電子控制系統平臺技術”探析［J］.輕型汽車技術， 2007 （Z3）： 4-6.

［3］康學梅.基于虛擬儀器的汽車測試系統研究［D］.石家莊：河北科技大學，2010.