基于eCAR®平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器LTT測(cè)試系統(tǒng)

　　引言

　　汽車中電子系統(tǒng)的數(shù)量和復(fù)雜程度正在不斷增長(zhǎng)，如果把汽車總生產(chǎn)成本中電子系統(tǒng)的成本作為指標(biāo)，2010年，電子系統(tǒng)的份額已占到生產(chǎn)總成本的三分之一，這個(gè)比例還有增加的趨勢(shì)。目前，新車中約90%以上的創(chuàng)新都基于電子產(chǎn)品，這些創(chuàng)新使得汽車廠商可以更好的滿足客戶對(duì)于高性能，舒適性，通訊和娛樂(lè)的要求，為了把這些大量增長(zhǎng)的需求整合到現(xiàn)今的電子系統(tǒng)中，今天的汽車中裝有大量傳感器，執(zhí)行器，控制模塊和分布式系統(tǒng)。面對(duì)這樣的現(xiàn)狀，汽車廠商需要一套測(cè)試平臺(tái)，可以滿足這些日新月異的測(cè)試需求，并且，迫于產(chǎn)品周期的考慮，測(cè)試平臺(tái)需要具有更高的測(cè)試效率、更高的靈活性。

　　在此背景下，北京泛華恒興科技有限公司結(jié)合十多年的汽車電子測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，推出全新的汽車電子測(cè)試平臺(tái)eCAR®(AUTOMOTIVE ELECTRONICS TEST SYSTEM)，該平臺(tái)是針對(duì)汽車電子測(cè)試需求所研發(fā)的綜合性測(cè)試平臺(tái)，通過(guò)可擴(kuò)展的構(gòu)架以及模塊化設(shè)計(jì)，可以為汽車電子測(cè)試提供一攬子解決方案，并且能夠快速換型完成全新測(cè)試任務(wù)。

　　eCAR®平臺(tái)

　　eCAR®汽車電子測(cè)試平臺(tái)采用模塊化硬件和通用的軟件，平臺(tái)可劃分為各個(gè)獨(dú)立的功能模塊，平臺(tái)架構(gòu)如所圖 1示：

　　測(cè)試平臺(tái)具有如下特點(diǎn)：

　　1，開(kāi)放的混合總線架構(gòu)：平臺(tái)基于PXI 平臺(tái)保證測(cè)試與控制的高效性，同時(shí)集合Ethernet、GPIB、RS232 、CAN、K-Line、FlexRay等總線，這種開(kāi)放的混合總線架構(gòu)，使各種儀器資源都能夠在該平臺(tái)下最優(yōu)化的使用。

　　2，測(cè)試環(huán)境仿真技術(shù)：精確構(gòu)建從設(shè)計(jì)到診斷的測(cè)試環(huán)境，嚴(yán)格的激勵(lì)響應(yīng)控制，獨(dú)立的資源和并行處理能力，同時(shí)滿足信號(hào)仿真和可靠測(cè)量的要求。

　　3，高效開(kāi)關(guān)切換：平臺(tái)通過(guò)可程控負(fù)載與矩陣的結(jié)合，能夠有效監(jiān)測(cè)被測(cè)件的管腳在接入負(fù)載情況下的工作狀態(tài)。通過(guò)矩陣單元與測(cè)量?jī)x表的配合，高效地完成復(fù)雜測(cè)試;

　　4，可靠的通用電氣系統(tǒng)：平臺(tái)利用通用電氣系統(tǒng)能夠滿足產(chǎn)線終檢設(shè)備自動(dòng)化測(cè)試的要求，具有氣缸、電機(jī)等動(dòng)作控制，外部狀態(tài)讀取及電氣安全控制等能力。

　　為了滿足不同測(cè)試項(xiàng)目的實(shí)際測(cè)試需求，eCAR® 汽車電子測(cè)試平臺(tái)在通用架構(gòu)基礎(chǔ)上，搭配不同的硬件組件，可以滿足不同測(cè)試項(xiàng)目的需要，主要硬件模塊具體如下，且每類模塊都包含多個(gè)型號(hào)。

　　1，機(jī)架：用于防止測(cè)量?jī)x器、負(fù)載等;

　　2，電源分配：為設(shè)備供電;

　　3，PXI機(jī)箱：用于安裝PXI控制器、PXI板卡，可選8槽、14槽、18槽機(jī)箱;

　　4，數(shù)字I/O：用于開(kāi)關(guān)量的讀取和控制;

　　5，總線通訊：與被測(cè)件進(jìn)行總線銅須，可選CAN、K-Line、Flexray等總線;

　　6，模擬I/O：模擬輸出部分包含靜態(tài)模擬輸出、PWM信號(hào)輸出、波形發(fā)生器、電阻信號(hào)輸出等信號(hào)發(fā)生模塊;模擬輸入部分包含數(shù)字化儀、萬(wàn)用表、模擬電壓采集等模塊;

　　7，開(kāi)關(guān)模塊：包括多路復(fù)用開(kāi)關(guān)、矩陣開(kāi)關(guān)，根據(jù)使用場(chǎng)合可選射頻開(kāi)關(guān)、電源切換開(kāi)關(guān)、低頻信號(hào)開(kāi)關(guān);

　　8，負(fù)載箱：為被測(cè)件提供負(fù)載，可選多路負(fù)載以及負(fù)載參數(shù);

　　9，通用電氣：狀態(tài)輸入，用于接近開(kāi)關(guān)、光傳感器的信號(hào)輸入;執(zhí)行輸出，用于氣動(dòng)閥體、指示燈等控制;安全控制，用于安全光柵，急停按鈕等狀態(tài)檢測(cè)，硬件級(jí)響應(yīng)切斷電源、起源等。

　　10，編程電源：根據(jù)被測(cè)件供電要求不同，多種功率電源可選;

　　eCAR®汽車電子測(cè)試平臺(tái)軟件功能模塊設(shè)計(jì)采用組件式和插件式的設(shè)計(jì)理念，基本涵蓋了生產(chǎn)線終檢測(cè)試設(shè)備的所有功能，主要包括：中英文界面、用戶管理、參數(shù)配置、樣件模式、產(chǎn)品模式、工程師模式、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)瀏覽、MSA 分析等，對(duì)于不同的用戶，測(cè)試功能可方便選配。具有如下特點(diǎn)：豐富的硬件驅(qū)動(dòng)庫(kù)、硬件資源可配置、測(cè)試流程可編輯、專業(yè)的測(cè)試參量算法集和測(cè)試功能可選配等。平臺(tái)軟件具有以下特點(diǎn)：

　　1，自定義測(cè)試序列/流程：eCAR®汽車電子測(cè)試平臺(tái)軟件通過(guò)ATLAS 語(yǔ)言解析器，客戶可以方便的自定義測(cè)試序列/流程，提高測(cè)試系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

　　2，豐富的硬件驅(qū)動(dòng)與總線通訊庫(kù)：考慮到汽車電子測(cè)試涉及到眾多的設(shè)備和協(xié)議， 汽車電子測(cè)試平臺(tái)軟件提供當(dāng)今主流儀器驅(qū)動(dòng)函數(shù)，并且支持客戶自定義儀器驅(qū)動(dòng)。

　　3，行業(yè)專家算法庫(kù)：針對(duì)不同類型應(yīng)用，提供專業(yè)的行業(yè)專家算法庫(kù)，通過(guò)多種信號(hào)分析手段，結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)最真實(shí)的還原信號(hào)特征，表征被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)。

　　4，可互換儀器技術(shù)與硬件資源智能管理：考慮到測(cè)試系統(tǒng)未來(lái)的升級(jí)和換代需要，測(cè)試系統(tǒng)軟件部分對(duì)各種儀器具有良好的兼容性，當(dāng)系統(tǒng)更換所用儀器型號(hào)，甚至更換供應(yīng)廠商的時(shí)候，軟件平臺(tái)可以無(wú)縫變更。

　　根據(jù)汽車電子產(chǎn)品不同的測(cè)試需求，選擇相應(yīng)的硬件模塊，搭配平臺(tái)軟件，就可以設(shè)計(jì)出一套全新的測(cè)試系統(tǒng)。下邊這個(gè)案例，就是基于eCAR®汽車電子測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)控制器LTT測(cè)試系統(tǒng)

　　在汽車電子產(chǎn)品中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器是其中最為復(fù)雜的電子裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的作用包括點(diǎn)火控制、燃油注入控制、發(fā)動(dòng)控制、渦輪增壓器維持的增壓級(jí)別控制和其它外圍設(shè)備控制。實(shí)現(xiàn)這些控制需要采集大量的傳感器信號(hào)，如：MAP傳感器信號(hào)、油門(mén)踏板傳感器信號(hào)、節(jié)流閥位置傳感器信號(hào)、氧傳感器信號(hào)、溫度傳感器信號(hào)。通常，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的管腳數(shù)目在100～200之間。這就要求測(cè)試系統(tǒng)提供多種仿真信號(hào)，如電阻信號(hào)、開(kāi)關(guān)信號(hào)、PWM信號(hào)、正弦信號(hào)、靜態(tài)模擬信號(hào)等，并為控制器提供多達(dá)30路以上的負(fù)載通道。

　　此外由于發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的LTT測(cè)試要求在不同的環(huán)境(高溫環(huán)境、低溫環(huán)境、震動(dòng)環(huán)境、高濕度環(huán)境等)中長(zhǎng)時(shí)間(長(zhǎng)達(dá)24天)不間斷運(yùn)行，所以測(cè)試系統(tǒng)需要提供獨(dú)立的儀器資源、負(fù)載資源以及供電系統(tǒng)。

　　采用eCAR®汽車電子測(cè)試平臺(tái)搭建發(fā)動(dòng)機(jī)控制器LTT測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試系統(tǒng)選用的模塊化硬件見(jiàn)1：

　　測(cè)試系統(tǒng)框圖如圖 2所示：

　　測(cè)試系統(tǒng)采用上位機(jī)和多臺(tái)下位機(jī)的結(jié)構(gòu)，上位機(jī)為工控機(jī)，下位機(jī)為T(mén)estUnit，工控機(jī)和TestUnit之間通過(guò)交換機(jī)連接，使用TCP/IP協(xié)議通訊。TestUnit中包含獨(dú)立的儀器資源、負(fù)載資源以及供電系統(tǒng)，每個(gè)TestUnit對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。多個(gè)TestUnit可以并行獨(dú)立工作，對(duì)應(yīng)不同的測(cè)試環(huán)境。測(cè)試系統(tǒng)最多可以擴(kuò)展20個(gè)TestUnit，對(duì)應(yīng)20個(gè)控制器同時(shí)在不同環(huán)境下的測(cè)試。

　　TestUnit的系統(tǒng)框圖如圖 3所示，TestUnit具有如下特點(diǎn)：

　　1，豐富的儀器資源：包含110路數(shù)字I/O通道，32路16位分辨率的模擬輸入通道(共享250kS/s采樣率)、4路16位分辨率的模擬輸出通道;

　　2，強(qiáng)大的通訊能力：高速(1Mbit/s)CAN總線、K-Line總線，可擴(kuò)展的LIN、Flexray總線;

　　3，最高可達(dá)64路的可編程的模擬負(fù)載通道;

　　4，快速的連接：通過(guò)一個(gè)150針的Harting接頭與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器進(jìn)行連接;

　　5，方便的調(diào)試接口：輔助Harting接口，用于人工監(jiān)測(cè)測(cè)試過(guò)程中儀器的工作狀態(tài);

　　6，插卡式的模塊化設(shè)計(jì)，方便維護(hù)、升級(jí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器型號(hào)變化導(dǎo)致管腳定義、測(cè)試環(huán)境等變化時(shí)，無(wú)需更換TestUnit昂貴的儀器資源，僅需選擇性地更換編程電阻卡、信號(hào)調(diào)理卡、模擬負(fù)載卡、開(kāi)關(guān)卡即可。,

　　TestUnit外觀如圖 4所示：

　　發(fā)動(dòng)機(jī)控制器LTT測(cè)試系統(tǒng)外觀如圖 5所示，采用42U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜：

　　發(fā)動(dòng)機(jī)控制器LTT測(cè)試系統(tǒng)的軟件采用eCAR®汽車電子測(cè)試平臺(tái)的軟件進(jìn)行搭建，軟件主界面如圖 6所示：

　　測(cè)試系統(tǒng)軟件包含了自定義測(cè)試序列/流程、儀器管理、總線通訊、專家算法庫(kù)等eCAR®平臺(tái)軟件中的基本功能。

　　小結(jié)

　　汽車電子產(chǎn)品的測(cè)試要求從簡(jiǎn)單的合格與否向多項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試過(guò)渡，針對(duì)這些變化，eCAR®汽車電子測(cè)試平臺(tái)能夠提供標(biāo)準(zhǔn)兼具靈活的硬件配置、可移植的軟件平臺(tái)，為汽車電子測(cè)試提供了一種高效的解決方案。