車載音響單元自動化測試系統的開發

郭天嬌，孫越

（1.中國第一汽車股份有限公司技術中心，吉林 長春 130011；2.一汽-大眾汽車有限公司，吉林 長春 130011）

車載音響單元自動化測試系統的開發

郭天嬌1，孫越2

（1.中國第一汽車股份有限公司技術中心，吉林 長春 130011；2.一汽-大眾汽車有限公司，吉林 長春 130011）

從車載音響單元的硬件結構及軟件架構出發，基于音響單元測試的相關標準，總結了功能和性能項的主要測試內容及測試方法，搭建自動化IVI測試系統。以USB兼容性為例進行測試，闡述了測試過程和測試結果。通過自動化測試手段，提高了車機測試的效率和覆蓋度，為整車娛樂系統的評價和驗證提供了策略。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.043

CLC NO.: U467.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-125-04

前言

隨著汽車電子產品的不斷發展，車載音響單元已由最初簡單的收音電臺，發展為集DVD、藍牙、導航、手機互聯等多種功能為一體的復雜終端，與之相對應的法律法規和業內標準涉及廣泛，涵蓋通信標準，電子消費品標準，電磁兼容標準，汽車行業標準等，同時用戶對車載終端的性能品質和可靠性要求也越來越高。傳統的人工測試已不能滿足日益繁雜的測試需求，自動化測試平臺具有高效率、高覆蓋度和高復用性等眾多優勢，大大提高了測試效率，降低了測試成本，減輕了測試人員的工作強度，在保證產品質量中發揮著越來越大的作用。

1、車載音響單元構架

1.1 硬件系統框圖

典型的車載音響單元硬件構架如圖1所示。其中機芯作為主CPU與絕大部分外圍負載進行通訊與控制，嵌入式處理器主要負責收發整車CAN、LIN報文信息。視頻相關模塊包括DTV數字電視、夜視及后視輸入、DVD碟機、USB/SD等，音頻相關模塊包括收音機、Aux in、MIC等。

其中，USB作為便攜式車載音視頻播放設備，受到越來越多用戶的青睞。USB硬件系統直接與CPU管腳連接，實現車機對USB的功能控制，TPS2065控制器對USB電源和充電端口進行限流與保護，電源電阻網對USB硬件管腳進行濾波和降噪。目前部分車型還配有3642T USB Hub，通過該USB集線器可以完成USB通道一路轉多路，充分滿足整車USB的使用要求。

1.2 軟件系統構架

車載音響單元的軟件系統主要分為六層結構。物理硬件層、設備驅動層主要負責對車載終端的底層硬件進行驅動編程，實現底層單片機的基本功能。軟件基礎層、服務層和應用層主要對車機的各項基本子功能進行編程實現，確保各功能項的可用性和穩定性。人機交互層通過優化車機系統交互界面，提高車機的可操作性，為用戶提供更舒適的使用體驗。軟件系統各層對應的主要功能如下：

HMI層：主界面、子界面、界面流轉、交互界面；

應用層：音視頻、數字電視、藍牙電話、互聯鏡像；

服務層：多媒體解碼、收音機諧調、設備連接；

基礎層：音視頻預處理、無線和網絡、診斷和安全；

驅動層：單片機、操作系統、MCU代碼、設備驅動；

物理層：硬件接口、底層電路、負載、電源模塊。

2、測試內容

2.1 主要測試指標項

車載娛樂終端的主要依據的測試標準有：GB/T 26775-2011 車載音視頻系統通用技術條件、SJT 10448-1993 汽車收、放、擴音機測量方法、VW 80972-1 汽車收音機無線廣播要求、GB/T 19392 汽車GPS導航系統通用規范、GB20600-2006數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、通信編碼和調制。

根據以上通用標準，對車載音響單元所有可實現的子模塊性能和功能進行測試驗證。須驗證的音視頻相關的電氣功能和性能項見表1。

2.2 兼容性測試

對車載音響單元的音視頻測試主要包括播放能力測試和兼容性測試，播放能力主要針對媒體的固有特征、固有缺陷、人為缺陷等內容進行測試，主要涉及CD/DVD碟機；兼容性主要針對文件系統格式、文件規格等內容進行測試。以USB兼容性測試為例，該測試主要包括媒介兼容性和文件格式兼容性，其中文件格式兼容性主要通過USB媒體兼容測試包，對車載音響單元系統的USB解碼能力進行驗證。

2.2.1 媒介兼容性測試

媒介兼容性采用銷量排名前10的主流USB芯片型號作為測試媒介，各主流型號的USB容量為4G、8G、16G、32G、64G，各主流型號不同容量的USB中的內容為同一內容，即市場上最新流行的MP3 CBR[44.1KHz,128K,Stereo]格式的單曲，曲目播放時間大于3分鐘。

2.2.2 格式兼容性測試

媒體兼容測試包匯集了國內外市場流行的各種音視頻壓縮格式，考慮了影響視頻壓縮格式解碼能力的各種參數，可滿足主機對不同音視頻壓縮格式的解碼能力進行綜合全面的檢測。媒體兼容測試包的主要內容見表2。

USB音視頻格式測試用來評價U盤存儲音視頻文件的音視頻壓縮格式的解碼能力。音頻媒體兼容測試包覆蓋了采樣率(FS)、及比特(Bit Rate）、Frame Rate、文件后綴等各種組合內容，視頻媒體兼容測試包覆蓋了Profile、清晰度、比特率、Audio等相關要素的組合內容，通過以上測試項確認車載機的播放性能以及所能對應的范圍。

表2 媒體兼容測試包內容

USB音視頻規格測試，依據USB2.0版本，音頻測試文件的播放時間設定為16秒，其收錄的內容包含有"報文件名"+"音樂"兩部分，報文件名部分用聲音報出壓縮格式名+文件序號方便確定播放文件，音樂部分收錄了音樂名為"Minuetto"的前一小段。視頻測試文件的播放時間設定為15秒，依據各個編碼條件而編碼出來的文件收錄其中。

3、測試系統搭建

為充分覆蓋車載音響單元測試的范圍，加強測試的深度，同時優化測試流程，解放測試人員，提高測試設備的可復用性，保證測試結果的準確性，設計開發了自動化的音響單元測試臺架。該測試臺架由機械手臂、USB/SD切換矩陣、測試機柜、上位機軟件等組成。其中USB測試部分既可獨立工作，也可接受來自面板、串口和遙控器的控制指令，經實際測試和應用證實，可充分滿足該部分測試需求。

3.1 硬件系統的構建

為滿足系統對被測設備功能和性能兩個側重點的測試要求，將測試臺架分為車載音響單元測試機柜、硬件在環測試機柜和電子電氣試驗臺等幾部分。每套機柜既可以獨立運行，又可以通過總線彼此緊密地協同運行，在服務器完成數據的共享，實現統一的數據交互與分析。該測試機柜可模擬行駛、駐車等多種穩定工況，可模擬觸摸、線控、旋鈕等不同的整車控制信號。通過自動化測試臺架，可以對車載音響單元的全部功能和性能項進行全覆蓋測試，并使小概率偶發問題得以記錄和復現。

圖2 測試系統硬件組成

本系統為滿足USB音視頻兼容性測試，采用16進1出USB切換矩陣，該切換矩陣配有高性能處理芯片，增強了現場抗干擾、防靜電、防雷擊等安全措施，使設備輸出更加穩定清晰，導電機箱設計，可有效屏蔽濾波現場環境引起的干擾源，并可集成在19寸標準機柜中。為實現大于40路的USB端口的自動切換，將3套矩陣切換器按圖2所示組合連接，“USB切換矩陣1”提供2個輸入端口，經串口延長線分別與“USB切換矩陣2”和“USB切換矩陣3”的輸出端口連接，并由“USB切換矩陣1”的輸出端口經串口延長線與車載音響單元的USB端口相連。

3.2 軟件系統的構建

車載音響單元測試系統軟件平臺基于LabVIEW開發，其中包括三大核心組件，數采分析與仿真驗證，測試流程控制管理，測試數據管理。測試軟件全面涵蓋了基本測試流程，包括需求定義、設計用例、執行用例、生成測試報告等。測試軟件可以集成第三方測試工具，并可通過通俗易懂的圖形化配置生成測試用例，控制測試設備的運行，最終獲得被測件的測試結果。軟件測試流程如圖3所示。

圖3 軟件系統流程

3.3 典型測試案例

以USB文件讀/寫速度測試為例，設計使用USB 切換開關，通過軟件控制切換路徑，進行USB文件兼容性測試。編輯自動化測試序列，配置測試環境，自動運行測試用例，測試完成后以XML的格式自動保存測試數據，并將數據導入專門的分析工具中，分析測試結果，生成測試報告。

文件的讀/寫速度，指通過外設設備向車載USB拷貝文件的傳輸速度以及車載USB向外設設備拷貝文件的傳輸速度。將測試文件從外設設備中拷貝至車載USB 中，通過軟件測得USB 的文件寫速度=文件大小/拷貝時間(MB/s)；同樣的測試方法，將測試文件從車載USB中拷貝至外設設備中，通過軟件測得USB 的文件讀速度=文件大小/拷貝時間(MB/s)。圖4所示為文件讀/寫速度的測試流程圖。

圖4 讀/寫速度測試流程

為了實現自動化測試，編寫測試腳本代碼：

通過Labview配置NI硬件和軟件，創建和編輯虛擬儀器的通道、任務、接口，用拖放方式建立虛擬儀表，與實時程序進行動態數據交換，跟蹤實時曲線，記錄回放實時數據。測試系統的USB子VI程序框圖如圖5所示：

圖5 NI 程序子框圖

連接外設U盤時，利用外部測試電路及NI數字采集卡來采集車載USB的數字波形信號，并利用上位機軟件NI AudioMaster對信號識別與分析，判斷車載USB是否被正確識別，測試界面如圖6所示：

圖6 USB信號采集分析界面

對USB中采集到的音頻信號進行載波分析后，對采集到的USB設備進行讀寫速度測試，根據讀寫速度來判斷USB的兼容性情況。上位機的測試界面如圖7所示：

圖7 USB讀寫速度測試界面

測試的最終目的是得到測試結果，測試結果將通過報表的形式體現,報表生成模塊將測試結果輸出為最終的測試報表,導出的文件支持多種報表格式，例如Excel/XML/Word格式，以及最為通用化的txt 格式等等。圖8所示為一次測試的結果報表，其中Passed為測試通過項，Failed為測試失敗項。

圖8 測試結果報表

4、設備擴展與復用

針對被測產品的多樣性，系統以平臺化的方式，調用相對獨立的功能模塊及執行引擎來完成測試任務，具有很強的兼容性和復用性，不但滿足現有的測試需要，并充分考慮未來車載音響單元測試的可擴展性。系統具有通用可靠的程序架構及子功能模塊，通過簡單的流程編輯界面，即可生成可執行的測試序列。

同時測試系統支持第三方測試設備的擴展，如NI、MBtech、Angilent等。測試系統的硬件通道可升級擴展，可增加新的測試接口，測試軟件可集成不同的調試模塊和數據分析模塊。

5、結束語

本文通過對車載音響單元的軟硬件構架進行分析，提出了車載音響單元的主要測試內容及測試方法，開發了自動化的測試平臺，并以USB兼容性測試為例，介紹了基本的測試流程和測試方法，對自動化測試平臺予以進一步闡述。通過對被測樣件的研究，以及對測試設備的改進，使車載音響單元測試工作更加準確高效，為整車娛樂系統的產品質量提供了保障。

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[2] GB/T20090.4-2012《信息技術先進音視頻編碼第4部:符合性測試[S]》.

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The Developmentof Vehicle-multimedia AutomaticTest System

Guo Tianjiao1, Sun Yue2
(1. China FAW Co., Ltd. R&D Center, Jilin Changchun 130011; 2. FAW-Volkswagen Automotive Co., Ltd., Jilin Changchun 130011)

This articledescribes the hardware architecture and software architecture of the vehicle multimedia, based on the relevant standards of the audio and video testing,summarizes the main testing contents and testing methods of the vehicle multimedia function and performance. Finally, take the USB compatibility as an example, set up an automated test system and run the test, the procedure and results are described in detail. By means of automated testing, the efficiency and coverage of the vehicle testing are improved, which provides a strategy for the evaluation and validation of the vehicle entertainment system.

Vehicle-multimedia; Audio and video; Format compatibility; Automatic test

車載音響單元音視頻兼容性；自動化測試

U467.5

A

1671-7988 (2016)12-125-04

郭天嬌（1987—），女，就職于中國第一汽車股份有限公司技術中心，碩士工程師。主要研究方向為整車電子電器集成測試。孫越（1986—），男，就職于一汽-大眾汽車有限公司，碩士工程師。主要研究方向為汽車燈具系統開發研究。