HIL測試：跨行業(yè)解決方法

HIL定義

HIL是一種嵌入式軟件測試技術(shù)，該技術(shù)使用軟件模型來(lái)模擬真實(shí)的測試系統，并連接來(lái)自控制器的真實(shí)信號，這使控制器誤以為自己安裝在了組裝好的的產(chǎn)品中，然后就像在真實(shí)系統中一樣，進(jìn)行測試和設計迭代。通過(guò)這種方式，工程師可以輕松應對數千種可能的情況，正確地運行控制器，節省物理測試所需的成本和時(shí)間。

HIL案例

企業(yè)使用HIL測試嵌入式軟件，有助于避免各種生產(chǎn)故障，比如油井作業(yè)中因井下工具損壞導致每天100 萬(wàn)美元的損失、召回數千臺智能洗衣機或植入病人的起搏器存在缺陷。對于用戶(hù)和開(kāi)發(fā)這些產(chǎn)品的工程團隊而言，這些情況的后果都是無(wú)法承受的。發(fā)生此類(lèi)產(chǎn)品故障的公司可能將面臨經(jīng)濟處罰、品牌聲譽(yù)受損、道德譴責等方面的風(fēng)險。硬件在環(huán)(HIL)測試是一種預防性測試方法，軟件工程師和測試工程師借此可以評估現場(chǎng)無(wú)法重現的極端情況。企業(yè)也可以在設計初期就進(jìn)行測試并快速迭代，而不用等待生產(chǎn)測試，從而節省大量費用和時(shí)間。

為什么航空航天和汽車(chē)領(lǐng)域之外也需要進(jìn)行HIL

執行阿波羅任務(wù)期間，思想前衛的科學(xué)家們?yōu)榱藢⑷祟?lèi)送入未知的太空，首次在航空航天行業(yè)進(jìn)行了HIL測試。測試這種情況的唯一方法是使用仿真。自那以后的50年中，HIL由于可以更早地測試嵌入式軟件，避免在部署到昂貴的生產(chǎn)系統之后才發(fā)現問(wèn)題，受到了多個(gè)行業(yè)的青睞，包括航空航天、汽車(chē)、石油和天然氣、醫療設備、白色家電等。隨著(zhù)設備變得越來(lái)越智能，更多板載計算功能嵌入到設備中，迭代測試的機會(huì )和收益也隨之不斷增加。因此，在依賴(lài)于嵌入式軟件開(kāi)發(fā)各種產(chǎn)品的各個(gè)行業(yè)中，HIL的應用日益廣泛。

隨著(zhù)板載軟件的興起，在設計初期就進(jìn)行復雜測試的需求日益突出。領(lǐng)先的設計和測試組織正在使用HIL滿(mǎn)足這種需求。

益處多多：不只僅是故障檢測，更是創(chuàng )新之利器

“測試”一詞通常是指將設計投入生產(chǎn)并最終推向市場(chǎng)之前的最終步驟。視行業(yè)而定，測試可能是組織非常重要的一個(gè)環(huán)節分，也可能只是工程師迫于無(wú)奈，在項目結束之前不得不進(jìn)行的最后一步。從表面上看，測試的目的是進(jìn)行最終檢查，確保一切如預期進(jìn)行以及讓相關(guān)人員有信心產(chǎn)品在現場(chǎng)也能夠正常運行。

HIL使測試不再是項目計劃中的一個(gè)可有可無(wú)的選項，而是創(chuàng )新不可或缺的一部分，助力公司取得成功的利器。

有遠見(jiàn)的公司并不僅僅只是在產(chǎn)品上市之前進(jìn)行HIL測試。雖然HIL的長(cháng)期目標是預防在成本高昂的項目中出現重大失誤，但它同時(shí)也是一種設計工具，軟件工程師可以借此進(jìn)行迭代測試以及調整其軟件設計。這可以在正式測試開(kāi)始之前就提高產(chǎn)品質(zhì)量。此外，軟件工程師還可借助HIL可以快速構思和測試新想法，通過(guò)及時(shí)反饋最大限度地進(jìn)行創(chuàng )新。

HIL系統的要素:軟件和硬件組合

HIL系統的核心要素有待測設備(DUT)、數據采集設備以及模擬真實(shí)場(chǎng)景發(fā)送和接收信號的模型。其他要素還包括測試用例自動(dòng)化、數據管理、定制通信協(xié)議、故障插入和負載。

NI平臺對應于典型HIL系統要求

構建HIL試驗臺：NI的開(kāi)放式HIL方法

NI軟件定義的平臺可允許用戶(hù)對自定義信號進(jìn)行自定義編程，且提供更快的處理速度、模型集成以及無(wú)縫的驅動(dòng)集成，使原來(lái)就很強悍的硬件發(fā)揮出更強的性能。借助NI基于配置的實(shí)時(shí)測試軟件Veristand,測試工程師可以整合使用MathWorks Simulik等20多種不同環(huán)境創(chuàng )建的模型。此外，SLSC硬件充當DUT與測量硬件（PXI或CompactRIO）之間的模塊化接口，提供信號調理、故障插入和加載功能。在NI領(lǐng)域專(zhuān)家合作伙伴的支持下，SLSC的模塊組合日趨豐富，還可允許用戶(hù)根據需要自行定制模塊。這種方法大大地減少了連線(xiàn)問(wèn)題，簡(jiǎn)化了故障分析，并最大程度地實(shí)現了系統之間以及測試之間的復用。

基于NI開(kāi)放平臺的典型HIL系統

與其他供應商提供的封閉式黑盒解決方案不同, NI的HIL可根據需要進(jìn)行定制。它基于經(jīng)過(guò)行業(yè)驗證的最新商用現成(COTS)組件構建而成，這些組件均有其生命周期支持表，用戶(hù)可以據此相應地進(jìn)行規劃，開(kāi)發(fā)需要使用數十年或更長(cháng)時(shí)間的試驗臺。利用NI平臺的開(kāi)放性，工程師可以集成已有的測試硬件和軟件，減輕遷移到新解決方案的負擔。

采用新的測試系統并非一蹴而就的事，可能牽涉甚廣，尤其是當測試系統的更改可能會(huì )影響正在開(kāi)展的項目時(shí)。為此，NI提供了不同級別的定制服務(wù)，無(wú)論是完整的一站式解決方案還是特定的集成，均可NI覆蓋全球的合作伙伴網(wǎng)絡(luò )均可為您提供幫助。而且NI遍布全球的支持工程師還可以幫助客戶(hù)分析故障并根據客戶(hù)需要的語(yǔ)言和所在時(shí)區提供指導，助其取得成功。

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