ECU是具有多功能输入/输出的复杂电子设备，测试工程师在设计和开发用于ECU测试的系统时会面临许多挑战。基于计算机的测量设备（如PXI）与虚拟仪器的结合为ECU的测试应用提供了理想的硬件和软件平台，使得系统开发人员可以开发出满足现在和未来需求的测试系统。

虚拟仪器

基于计算机的虚拟设备是依靠数据采集、信号发生硬件和软件算法来定义仪器功能的。虚拟仪器的软件定义了仪器的功能，因此，用户只需使用一台普通设备就可实现多台专用设备的测量工作。如果用户需要新的设备，可以通过编写新的软件或购买具有所需功能的软件工具包进行升级即可。

成本和性能方面的优势使得PXI平台和虚拟仪器测试系统的开发人员可以轻松应对系统设计的各种挑战。由于PXI 系统基于工业计算机技术，非常稳定可靠。同时，由于采用了标准PCI总线架构，PXI 系统的运行速度也很快。系统的成本可以根据应用对速度和性能的要求进行控制，有多种不同速度和特性（影响成本）的控制器可供选择，用户可从具有不同性能（成本也相应不同）的测试设备中进行选择。

采用PXI 平台和虚拟设备，用户不必担心所购买的硬件和软件因过时而废弃。因为用户可以通过购买功能更为强大的控制器来对系统进行升级，而无需更换软件。类似地，在需要性能更好的测试设备时，由于采用了虚拟仪器方案，开发人员也只需更换测试设备。虚拟仪器的应用使得设计人员在一台仪器上实现了多台传统仪器的功能，当要获得新的功能时，只需编写相应的程序即可实现。在某些情况下软件功能是开发环境的标准特性，有时用户可能需要购买附加软件来获得所需的功能。

采用虚拟仪器的系统具有极高的灵活性，模数转换器有多种速度和分辨率可供选择。CPU速度是可选的，通过软件可以进行修改。这种类型的设备价格比独立的设备要低，因为其硬件较为简单，仪器设计也尽可能多地采用市场上已有的成熟技术，而非价格昂贵的、专为一种应用定制的组件。

用于ECU测试应用的产品

一、 软件

软件是测试系统的主要组成部分。从长远来看，软件成本通常决定了系统的成本，有时软件成本可能还会超过硬件成本。在测试系统的整个生命周期内，硬件为一次性购买，而软件则要根据用户的需求不断进行扩展。通常需使用的软件有两种类型：

●应用程序开发环境（ADE）：用于编写测试码；

●测试执行程序：用于管理测试序列。

1、ADE

任何测试应用程序都需使用某种类型的ADE来创建测试代码。ADE对开发时间有直接的影响，因而对系统的成本也会产生直接影响。

选择ADE时需考虑成本、易用性以及其所包含的工具和程序库。除此之外，能否从ADE供应商或第三方软件供应商处获得附加软件或软件包也是值得考虑的因素。随ADE一起提供的标准程序库和附加软件通常决定了必须编写多少代码。因为开发员需要编写的代码越少，软件开发时间就越短，开发成本也越低。在此，NI提供了以下两种在测试和测量业内最常用的软件语言：

●LabVIEW是世界上使用最广泛的图形化编程语言之一。LabVIEW提供了一种点击和拖放式的编程环境，与基于文本的编程语言相比，文字输入工作大大减少。因此，在LabVIEW 的编程环境中，开发人员可以将精力更多地放在应用程序上。程序通过图标和连线而不是文本和语法进行编写，一个图标可以代替几十甚至几百行文本格式代码，大大地加快了程序的开发进程。而且，LabVIEW更加侧重于测试和测量。ADE具有大量的库，简化了仪器控制的编程，许多测量程序只需将几个图标连在一起就可进行仪器配置和测量工作。除了仪器控制以外，LabVIEW还提供了几乎所有测量应用所需的数据分析和显示库。

●LabWindows/CVI是一种专为测试和测量应用而设计的基于文本的编程语言，编程语言为C语言。与 LabVIEW相似，LabWindows/CVI也是一种侧重于测试和测量的ADE，标准的数据分析和显示库简化了编程工作，而功能面板则简化了代码创建工作。

2、测试执行程序

传统上，测试代码和测试执行程序是结合在一起的。每次需要为新产品开发测试程序时，开发人员都必须编写新的测试执行程序或将测试执行程序代码从旧产品导入到新产品的测试码中。如果因为新产品的要求而需要更改测试执行程序部分的代码，则必须对每个采用该测试执行程序的系统进行相应的修改，或者为新产品编写其测试执行程序。这样，常常会导致同一测试执行程序有多种版本，从而增加了软件维护和软件文件编制的成本。

现在，市场上已出现商用现成（COTS）测试执行程序。采用COTS测试执行程序后，测试系统开发人员只需将精力集中在测试码上，而无需担心测试执行程序。TestStand就是市场上优秀的COTS测试执行程序之一，功能全面的TestStand几乎可以与所有ADE中的测试码相连接，可以与运用LabVIEW 和 LabWindows/CVI生成的代码无缝集成。 TestStand之所以具有此功能是因为其可与DLL链接。

二、激励和测量设备

图1显示了ECU的典型输入/输出框图，各框中列出了NI提供的激励和测量设备的种类以及与负载物和仪器的连接状况。

应用案例

以下是一个为引擎控制模块的硬件在环（HIL）测试开发的一套引擎模拟系统。

Woodward工业控制部门一直与引擎涡轮机设备制造商紧密合作开发高效率的控制解决方案。为了测试一种新的引擎控制器，他们需要建立一套系统来模拟一台运行着的引擎的所有输入和输出。用真的引擎测试控制器既不安全，成本又高，因为一台代码稍有问题的控制器就有可能引致撞击、超速和温度偏高等操作失误，从而破坏测试用的引擎或导致测试区域发生危险事故。通过模拟引擎的输出和对应的来自控制器的输入，无需使用引擎即可完成控制器的硬件在环（HIL）测试，同样还可以模拟出真实引擎难以达到的状况。

多年来，Woodward工业控制部门尝试了许多引擎控制器的测试系统，包括电子马达驱动的方式、复杂的可编程逻辑设备和特为控制模块测试而设计的系统。虽然这些系统从一定程度上满足了他们的诸多要求，但却不能提供一种灵活、高效、全自动的解决方案，因为不能进行扩展，也无法满足今后的测试需要。为此，Woodward工业控制部门需要建立自己的系统。在仿真方面，他们选择了LabVIEW 7 实时模块，因为所要的确定性操作只有实时操作系统才能提供。至于I/O信号，则使用一块FPGA板卡来满足定时和同步的要求。为了产生输出波形和脉冲序列， FPGA的速度运行要大大高于主仿真环路。

在了解NI LabVIEW 7 FPGA模块和可再配置I/O硬件之前，Woodward工业控制部门主要关注的是自己的基于FPGA的硬件，并找寻带有FPGA和集成I/O的板卡。通过使用LabVIEW 7 FPGA模块将FPGA加载到NI PXI－7831R可再配置I/O板卡，实现了他们的要求，同时较自己开发硬件节约了90%的成本，当然其中节省的一部分成本是得益于生产力的提高的。另外，有了LabVIEW 7FPGA模块，不需要使用VHDL设计专家，Woodward工业控制部门就可以通过在LabVIEW 7里简单的编程对FPGA进行配置。使用LabVIEW 7Express配置FPGA，使得软件开发者们无需硬件工程师的协助就可独立完成项目。

LabVIEW 7 FPGA模块和可再配置I/O硬件将NI汽车测试平台扩展至引擎控制器测试的HIL仿真上。快速板上决策、性能不断提高的I/O定时和同步控制，对于实时仿真引擎是至关重要的。现在，Woodward工业控制部门可以建立完全满足ECU测试需要的测试系统，并可对它进行扩展以满足今后的需要。