發布日期：2022-10-09 點擊率：78
""我們采用虛擬儀器的設計思想，充分利用LabVIEW圖形化編程語言開發周期短、開發方便靈活、穩定可靠等優點，搭建了一套基于LabVIEW的車身控制器功能測試系統，進行各項功能測試。""- 飛榮 姜, 聯創汽車電子有限公司
挑戰:
在較短時間內開發一套高性價比的車身控制器功能測試系統，模擬實車電氣負載和其它控制器單元，測試各個車身控制器功能是否滿足設計需求。被測系統包括雨刮、門鎖、車窗、內燈光、外燈光、儀表、防盜安全及其他輔助系統。系統具有測試數據采集、存儲和自動報表生成功能，以及良好的人機界面，為車身控制器功能測試和整車集成測試提供支持。
解決方案:
采用National Instruments公司通用模塊化的數字I/O、數據采集、CAN等硬件板卡和其他廠商的儀器，在LabVIEW 8.20這個統一的圖形化編程語言平臺上，開發一套穩定可靠、高性價比、可靈活增添功能的車身控制器功能測試系統。
作者:
飛榮 姜 - 聯創汽車電子有限公司
一．測試系統特點
1．電壓可調。可自動進行9~16V電壓輸出遍歷測試，高、低電壓模擬（0~30V）測試及發動機啟動電壓模擬測試。
2．故障模擬。CAN/LIN/Kline對地、對電源短路；CAN/LIN/Kline短路；CAN終端電阻變化；CAN+、CAN-短路；碰撞模擬；慣性開關斷開模擬等。
3．可進行手動、自動功能測試，提高測試效率，可靠性高。可通過手工操作按鍵模擬各種開關和變量進行測試，與傳統Labcar測試類似；也可通過計算機控制各繼電器模擬各種開關和變量進行自動測試，不需人為干預。
4．加載模擬負載、實際負載進行測試。一般狀態下為加載模擬負載進行測試，并可模擬大電流、過壓保護測試等；也可通過變更接線加載實車負載進行測試。
5．每一個子功能測試項均可在各點火狀態（KL30、KLR、KL15、KL50）下進行測試，增加遍歷性，減少測試盲點。
6．測試過程中，可通過診斷（CAN、Kline等）更改車身控制器配置信息，進行不同功能配置項的測試；此外還可進行診斷、刷新數據（Boot loader）等測試。
7．進行測試數據處理、顯示、存儲并自動生成測試報表，包括測試數據、時間、各測試項測試狀態、故障狀態、不同配置信息等。
8．采用虛擬儀器技術，整個測試系統易于構建、更改和擴展。采用National Instruments公司各種板卡及LabVIEW8.2軟件，極大地縮短了自動測試系統構建時間；各模塊功能由用戶自定義，可根據需求進行更改；還可通過更換、升級板卡或軟件編程增加儀器新功能。
二．測試系統硬件設計
基于LabVIEW的車身控制器功能測試系統硬件設計如圖1所示，主要包括：計算機部分、外圍輔助電路部分、電源、待測車身控制器。系統機柜實物見圖2。
圖1 基于虛擬儀器技術的車身控制器功能測試系統硬件設計
圖2 系統實際機柜實物圖
1．計算機部分
計算機部分主要包括工控機、各類板卡、顯示終端等。
1）為降低成本，選用了工控機加PCI板卡的方式，并通過擴展USB端口、串口、LAN驅動其它模塊單元進行數據交互和測試。
2）各類板卡包括數字部分、模擬部分、PWM信號、通信模塊等專用板卡。
①由于車身控制器大部分為數字I/O信號，選用工業數字I/O卡，以驅動繼電器，模擬各種開關及按鍵的吸合與斷開，切換各種模擬負載及通信回路，檢測車身控制器數字電平輸入。②考慮測試系統復用性和擴展性，模擬部分采用NI M系列多功能數據采集卡，模擬外部環境溫度等車身模擬信號，并監測各類模擬信號輸入。③PWM信號由定時計數器生成或采集，模擬車速等脈沖信號輸入，及測量各類PWM信號占空比、脈寬和周期等。④通信模塊包括CAN、LIN、K線通信模塊。CAN模塊采用PCI-CAN/XS2，支持標準（11位）和擴展（29位）CAN任意ID，波特率可調，進行CAN網絡診斷和通信。LIN模塊采用USB-LIN，兼容LIN 1.3、2.0和J2602，波特率可調，進行LIN網絡診斷和通信。Kline模塊采用自制K線收發器構成，通過工控機串口來進行控制，進行Kline網絡診斷和通信。三類總線不同組合，可進行不同的網關測試。
3）顯示終端由液晶顯示器構成，實時控制各種按鈕，顯示測試信息及車身控制器各模塊工作狀態等。
2．外圍輔助電路部分
外圍輔助電路部分主要包括信號調理、負載模擬、人工操作及執行機構指示等。
1）信號調理部分主要是將車身控制器的各類信號調理到板卡所能接受的范圍。如信號上拉、下拉匹配；各類開關常開、常閉觸點匹配；模擬、數字、脈沖電平電壓調制；信號濾波、放大等調制。
2）負載模擬主要是模擬實車中各類負載，如外燈光系統就包括轉向燈、前霧燈、大燈(遠光燈、近光燈)、剎車燈、后霧燈、位置燈(牌照燈)、倒車燈等負載模擬。此外還可進行一些大電流、低電壓、高電壓模擬。如車窗、雨刮、門鎖堵轉大電流，低電壓部分功能屏蔽等。需接實際負載時，可通過轉接頭變更接線加載實際負載進行測試。
3）人工操作及執行機構指示，為方便進行手動測試和觀測方便，設計了各種按鍵模擬實車各類開關，同時顯示各控制器的工作狀態。狀態指示部分包括外部燈光系統、內部燈光系統、鎖止系統、車窗升降系統、輔助系統、清洗系統、電源供給的指示；為開關輸入部分包括外部燈光系統、車門反饋信號、門鎖系統、車窗升降系統、輔助系統、清洗系統、多檔開關輸入等。
3．電源
電源采用安捷倫可編程電源，具有過流、過壓保護功能。通過LAN控制，使控制器在不同電壓下進行功能測試。若需進行非正常電壓下測試，可添加一組電源，板卡正常供電，控制器為非正常供電模式。
4．待測車身控制器
通過配置不同轉接頭和接線組合，可測試各類集成或分立的車身控制器及網關功能（整車廠一般將網關功能放在車身控制器），即雨刮系統、門鎖系統、車窗系統、內燈光系統、外燈光系統、輔助系統、儀表及防盜安全系統等車身控制模塊；HSCAN與MSCAN、HSCAN與LSCAN、CAN與LIN、CAN與Kline等網關功能測試。
三．測試系統軟件設計
該車身控制器功能測試系統軟件基于LabVIEW 8.2開發完成，采用模塊化編程思想，具有良好的人機交互界面，可進行數據采集、存儲及自動報表生成等功能。
1．電源設置
如圖4右邊部分所示，電源設置包括所需電壓、最高電壓、最低電壓、最大電流的設置。設置后運行時即輸出所設置電壓、電流。
圖4 車身控制器功能測試系統電源設置及分系統選擇界面
2．分系統選擇
如圖4左邊部分所示，分系統選擇包括輔助系統、內燈光系統、外燈光系統、車窗系統、門鎖系統、雨刮系統、防盜安全系統及射頻系統選擇。需全部測試時，勾選單選/全選按鈕即可，否則不勾選。當分系統包含的各測試項均通過時，A~G相應的指示燈會被點亮。
3．測試項選擇
如圖5所示，測試項選擇針對分系統里進一步劃分的子測試項選擇，類似分系統選擇。如雨刮子系統有間歇式雨刮、慢刮、快刮模式等8項子功能測試項供選擇，當某測試項測試通過時，測試項前相應指示燈會被點亮。由于各測試項數目眾多，這里不再列出其它分系統測試項。
圖5 車身控制器功能測試系統測試項選擇、參數設置顯示界面
4．功能測試
功能測試在前三項選擇完畢后點擊運行即可自動進行測試。每個測試項都封裝成一個子VI，方便主VI和TestStand調用，可在不同點火開關狀態下進行測試，在測試前及測試過程中可根據需要更改一些變量值，如發動機轉速、車速、儀表亮度、要刮雨刮次數等。圖4的雨刮測試系統就可變更車速Vehicle Speed及雨刮測試次數Wiper Number。
對于總線通信模塊，采用通道模式進行通訊，直接導入.dbc及.ldf文件形式，調用內部信號名來完成CAN、LIN信號的發送和接收，對于K-Line則通過串口通信模塊及時序處理來進行模擬。
對于其它車身控制器子VI，在這不一一列出。
5．數據存儲
測試完成后，需將各種測試信息和數據進行記錄、處理和存儲，包括當前測試日期、時間、測試數據和各測試項狀態（未測試、通過、故障信息）等。
6．自動報表生成
當需要打印或提交測試報告時，可通過LabVIEW報表生成工具包調用相應報表模版文件，或通過TestStand，將存儲的數據內容以模版格式自動生成所需的各種報表和文件。
四．結論
本系統采用虛擬儀器技術，通過工控機加NI的數字I/O、數據采集、CAN等板卡的硬件設計，結合LabVIEW的圖形化軟件編程，在較短時間內有效地構建了一套高性價比車身控制器功能測試系統，彌補了整車廠傳統Labcar的測試不足，可進行手動、自動測試并具有良好人機交互界面，極大增加測試便利性，能及早發現車身控制器中潛在的缺陷和不足，提高測試效率和測試復用性，為最終整車集成提供便利。
作者信息:
飛榮 姜
聯創汽車電子有限公司
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