The Challenge:
在智能的开发过程中,数字仪表所需要采集的信息量比较多,各种车型的信息参数又差别较大,这些问题的存在给仪表的实车测试和参数标定带来了困难。为了在开发过程中能够快速有效的测试系统的各项功能,提高系统开发效率,我们设计了一套测试系统,它能够模拟产生汽车上的各种参数信息,快速的对设计仪表进行全面的测试,节约台架或实车测试时间,降低测试风险。
The Solution:
利用NI公司的软硬件产品,结合一块自行研发的数据通信转换卡构成数字式仪表在线测试系统,系统模拟数字仪表测试所需要的车辆的各种状态参数和信号,包括模拟、数字、开关量及CAN等信号,驱动待测数字仪表,模拟车辆相关状态工作并反馈数字仪表的工作状态信息。通过NI公司的软件平台对整个测试系统进行开发,最终提供了一个完整的汽车智能数字仪表的测试方案。
"本文所介绍的测试系统不仅能够对汽车数字仪表进行在线测试,而且作为具备CAN网络节点的测试设备可以进一步升级为汽车网络诊断测试系统。"
系统设计
汽车智能数字仪表测试系统的开发要求针对不同的车型,能够模拟产生出仪表所需的各种采集信号信息,并且能够通过CAN接口与被测仪表进行通信。本文介绍的测试系统包括以下主要功能。
1)车速里程表的脉冲信号模拟产生
2)发动机转速表的脉冲信号模拟产生
3)车辆燃油表信号模拟产生
4)车辆水温表信号模拟产生
5)各种车灯、车窗、车门等车身开关信号模拟产生
6)数字仪表具有CAN通信接口,作为一个CAN节点,可以与车上CAN网络上的其他节点进行通信。
系统硬件设计:
数字仪表测试系统的硬件系统主要包括主控制器、板卡、信号接线盒、数据通信转换板卡、供电电源以及被测试仪表等主要部分。NI公司提供的PXI模块化板卡设备具有体积小、速度快、易扩展等特点,因此在硬件设计方面我们采用了PXI板卡产生汽车仪表所需的各种信号。汽车数字仪表的里程表和发动机转速表需要采集的是数字脉冲信号,不同的车型由于采用的传感器不同,所输出的脉冲信号高电平从3V-12V不等。为了能够全面测试设计仪表的信号,采用PXI-6624板卡,配合外部供电电路,产生仪表所需的一系列数字脉冲信号。PXI-6624是工业级隔离的32位定时器/计数器PXI接口板卡,具有8路隔离的通道,我们采用Couter0和 Counter1作为车速表和转速表的脉冲信号提供通道。燃油表和水温表采集的是模拟信号,PXI-6233能够输出4路10V模拟电平信号,PXI-6713能够输出8路10V模拟电平信号,我们选择PXI-6713或者PXI-6233的2个模拟输出通道作为燃油表和水温表的模拟信号提供通道。由于仪表上的开关量信号比较多,如刹车、左右转向灯、燃油报警、水温报警以及左右车门开关信号等,他们之间产生的干扰也比较大。我们选用PXI-6528对仪表的开关量进行控制,PXI-6528是高速隔离的数字I/O通道,输入和输出通道分别独立,有效的抑制了信号之间的干扰。
采用一块数据通信转换卡来完成仪表参数的标定以及作为CAN 节点与车上其他CAN节点的数据通信,该卡的主要功能是完成串口信号与CAN信号之间的转换功能,开发数据通信转换卡的目的一是为了节约成本,二是考虑到大多数台式机或笔记本没有CAN接口。通过这个板卡对被控仪表的特征参数,如车辆的特征系数、传感器的传感系数、发动机的速比以及仪表的一些标定参数等进行设定。由于目标车型不确定,仪表的一些特征参数需要实车测试才能最后标定,所以该板卡可作为以后仪表参数标定用。
整个测试系统硬件功能框图如图1所示。
图1 仪表测试系统硬件功能框图
系统软件设计:
仪表测试系统软件采用NI公司的LabVIEW 8.20平台。LabVIEW是基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发平台,具有功能强大的函数模块库,特别适用于测试和控制系统的开发。结合NI的硬件模块,能够方便的进行采集和分析相关测试数据。考虑到仪表整体功能测试和模块功能测试的需要,整个系统主要包括界面模块和各个功能测试模块。根据信号类型将仪表功能测试分为:车速表测试模块、发动机转速表测试模块、燃油表测试模块、水温表测试模块、开关量测试模块、CAN通信测试模块以及参数设置模块等主要功能模块。汽车仪表测试系统的软件总体功能框图如图2所示。
图2 仪表测试平台软件总体功能框图
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