基于CAN總線(xiàn)的汽車(chē)測試解決方案

隨著(zhù)中國汽車(chē)市場(chǎng)的快速發(fā)展和汽車(chē)電子的價(jià)值含量迅速提高，針對汽車(chē)電子的測試技術(shù)也變的日益復雜，在全球化的汽車(chē)設計和生產(chǎn)趨勢下，中國本地的工程師越來(lái)越感覺(jué)到汽車(chē)電子測試所面臨的種種困難，其中主要包括：

1.無(wú)法滿(mǎn)足產(chǎn)品線(xiàn)不斷更新的需求，并希望減少產(chǎn)品投放市場(chǎng)的周期。
汽車(chē)電子產(chǎn)品的日益更新，要求測試系統以最快的速度滿(mǎn)足新的需求。而目前國外引進(jìn)的專(zhuān)用測試系統往往升級周期較長(cháng)，無(wú)法滿(mǎn)足本地瞬息萬(wàn)變的產(chǎn)品測試需求。

專(zhuān)業(yè)汽車(chē)電子廠(chǎng)商往往生產(chǎn)多個(gè)不同型號的同類(lèi)產(chǎn)品，并根據訂單、物流的條件，其生產(chǎn)計劃經(jīng)常發(fā)生變化。如果不同型號的產(chǎn)品都采用不同的測試設備，將會(huì )導致測試設備重復利用率過(guò)低，大大降低投資效率。 2.目前汽車(chē)電子測試缺乏通用儀器的解決方案，如汽車(chē)音響及儀表盤(pán)的測試往往需要專(zhuān)門(mén)定制的儀器，而且這些儀器價(jià)格非常昂貴。

3.本地的售后服務(wù)，及時(shí)的故障響應。測試生產(chǎn)線(xiàn)上一切以生產(chǎn)線(xiàn)的持續運行為最高目標，當中國工程師不能掌握全面的故障診斷和維修技術(shù)時(shí)，就只能向國外的工程師求助，這樣會(huì )導致響應速度慢，且代價(jià)昂貴。
4.復雜的汽車(chē)測試系統常常需要多種測量和控制任務(wù)的協(xié)同工作，一個(gè)用于集成的軟硬件同步平臺就顯得尤為的重要。

can總線(xiàn)

20世紀80年代bosch公司為解決汽車(chē)系統中各個(gè)電子單元之間的通信問(wèn)題開(kāi)發(fā)了can(controller area network)總線(xiàn)標準。這種串行總線(xiàn)用一根或兩根電線(xiàn)把汽車(chē)里的各個(gè)電子設備連接起來(lái)，相互可以傳遞信息。采用can總線(xiàn)避免了電子模塊間大量繁復的連線(xiàn)，比如儀表板上車(chē)速、發(fā)動(dòng)機轉速、油量和發(fā)動(dòng)機溫度的指示就不再需要連接不同的線(xiàn)纜到對應的傳感器，而只需要接入can總線(xiàn)，便可以從總線(xiàn)上獲取相應信息。can的卓越表現使汽車(chē)制造商們紛紛開(kāi)發(fā)并使用基于can和數據采集設備的測試系統。國際標準組織將can總線(xiàn)接納為iso 11898標準。national instruments 公司在其標準虛擬儀器測試平臺上推出can控制器系列，支持多種can總線(xiàn)的協(xié)議，其中包括高速can、低速容錯can、和單線(xiàn)can。尤其是新推出的pxi-8464軟件可選類(lèi)型can控制器，可以幫助用戶(hù)不用更改硬件連接，就適應各種can通信協(xié)議，同時(shí)既可以作為總線(xiàn)控制器，又可以作總線(xiàn)通信分析儀，使得測試設備可以在最大程度上適應柔性生產(chǎn)。

pxi+teststand汽車(chē)測試平臺

在基于can總線(xiàn)的汽車(chē)電子測量領(lǐng)域，最為成功的測試平臺當屬基于pxi總線(xiàn)和teststand軟件的虛擬儀器平臺。

pxi作為一個(gè)符合工業(yè)標準的測試平臺，它是建立在高速的compactpci總線(xiàn)基礎之上，并加入了類(lèi)似vxi所具有的定時(shí)、觸發(fā)和同步功能。為了便于集成，pxi采用了開(kāi)放的軟件標準，其中包括通用的操作系統、即插即用的驅動(dòng)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等?；趐xi的各種模塊化儀器不僅具有標準化的硬件外形和接口、即插即用的安裝方式，而且支持更高級別、更高兼容性的軟件協(xié)議，比如可互換虛擬儀器標準(ivi)和虛擬儀器軟件構架標準(visa)等等。這樣使得任何測試都可以標準化為相同的層次結構模式。

被測單元的物理信號經(jīng)過(guò)傳感器和信號調理接入測試測量硬件，這些模塊化儀器都插在pxi機箱內，和pxi總線(xiàn)接口相連。驅動(dòng)程序通過(guò)pxi底層通信和模塊化儀器交換測控數據。測控軟件包通過(guò)驅動(dòng)程序實(shí)現通用的數據采集、儀器和被測單元控制。信號處理軟件包調用信號處理工具，實(shí)現通用信號分析功能。測試測量模塊調用測控軟件包和信號處理軟件包，來(lái)實(shí)現和具體被測單元相關(guān)的測試測量。這些測試測量模塊構成了整個(gè)檢測的單項步驟，被測試軟件平臺調用。 ni公司的teststand軟件是一個(gè)測試管理軟件。它提供了每項測試所共有的內容，比如測試流程管理、結果存檔和報表、用戶(hù)權限管理、操作工界面等等。以這個(gè)軟件為平臺，向下可以調用各個(gè)測試模塊形成標準的測試流程，向上可以把數據記錄到數據庫，從而和硬件系統一起構成完整的測試測量系統。（見(jiàn)圖1）

上海聚星儀器公司是國內將pxi+teststand平臺技術(shù)應用在基于can總線(xiàn)的汽車(chē)系統測試的倡導者之一，例如聚星公司開(kāi)發(fā)的基于can總線(xiàn)的汽車(chē)音響測試系統，用于全自動(dòng)汽車(chē)收音機流水線(xiàn)的測試，每條自動(dòng)流水線(xiàn)配備了6個(gè)pxi測試站，對音響不同組裝階段中的不同功能進(jìn)行自動(dòng)測試。當該流水線(xiàn)又承接了另一個(gè)全新的汽車(chē)收音機的項目，并要求根據訂單調配該流水線(xiàn)的生產(chǎn)計劃時(shí)，由于采用了pxi+teststand的平臺技術(shù)，流水線(xiàn)改造無(wú)需購買(mǎi)新的測試儀器，只需修改相應的軟件程序既可快速投入新產(chǎn)品的測試中。這家廠(chǎng)商對新收音機的測試系統改造只花了1個(gè)多月的時(shí)間，而如果從國外系統集成公司進(jìn)口測試儀器至少需要4-6個(gè)月的時(shí)間。提前3個(gè)月推出新產(chǎn)品不僅意味著(zhù)提前盈利，更在很大程度上搶先占領(lǐng)了市場(chǎng)份額。

pxi+teststand平臺的優(yōu)勢

對于客戶(hù)而言，這種基于pxi+teststand軟硬件平臺的測試系統具有集成度高、可靠性好、升級維護方便、開(kāi)放徹底的優(yōu)點(diǎn)。

首先，可以使用一個(gè)標準3u的pxi機箱插上各種模塊來(lái)替代原來(lái)塞滿(mǎn)整個(gè)機柜的多個(gè)傳統儀器；對于基于can總線(xiàn)的被測單元，又往往需要多種測試模塊協(xié)同工作對被測單元的各種性能進(jìn)行測試。比如一個(gè)汽車(chē)儀表板的功能測試就需要can控制器、模擬電壓和電流采集、指示燈的開(kāi)關(guān)控制、夜間照明的pwm采集、led的視頻檢測等，而所有這些檢測儀器都可以集成在一個(gè)pxi機箱里。這樣在減小設備體積和占地的同時(shí)，又大大簡(jiǎn)化了檢測設備的復雜度和連線(xiàn)的復雜度，從而提高了設備的可靠性。

其次，由于采用了標準化的平臺結構，使得設備的檢修和升級被大大的簡(jiǎn)化。比如一個(gè)工廠(chǎng)想更換現有的示波器或升級到pxi的示波器時(shí)，由于pxi的示波器和這些傳統示波器一樣都支持gpib和ivi的標準，用戶(hù)只須在ivi驅動(dòng)程序中配置相應的系統資源名稱(chēng)，不需要更改任何的測試代碼，就可以輕松的完成替換和升級。這樣可以在節約投資的同時(shí)大大減少維護和升級的代價(jià)，尤其是減少生產(chǎn)線(xiàn)的中斷時(shí)間。此外，從軟件角度講，由于所有的測試都采用相同的teststand平臺軟件，當生產(chǎn)工藝變化或被測產(chǎn)品升級需要更改測試的流程或設置時(shí)，生產(chǎn)維護工程師只需要掌握一種軟件－teststand，即可以輕松維護所有的檢測站。

最后，對工程師可能也是最重要的，就是一個(gè)徹底開(kāi)放的測試系統。它需要向測試工程師開(kāi)放全部的測控信息，使得工程師有機會(huì )掌握自動(dòng)測試測量的核心技術(shù)。這樣的測試系統構架將數據采集、信號分析、測試流程和數據管理分層次地開(kāi)放，使得工程師可以輕松地獲取原始信號、調整分析方法和預處理參數、優(yōu)化測試流程和定義數據報告結構格式等。比如在基于can總線(xiàn)的測試中，可以用另一塊can控制卡監視被測單元和外界的通信時(shí)序，分析總線(xiàn)邏輯是否符合規范。又可以獲取有問(wèn)題的汽車(chē)音響的音頻輸出，作詳細的事后分析，找出問(wèn)題所在。曾經(jīng)有一款汽車(chē)收音機的信噪比較低，用標準的檢測方法無(wú)法診斷問(wèn)題的原因。測試工程師對信噪比測試程序稍作修改后，將原始音頻記錄下來(lái)，再用fft函數作頻譜分析，發(fā)現在超過(guò)20khz的某個(gè)頻率有異常的峰值，立刻就進(jìn)行了故障排除。

基于pxi+teststand測試平臺的can總線(xiàn)汽車(chē)測試解決方案能幫助工程師提高汽車(chē)測試的效率，降低測試系統的成本，并能應對不斷升級的汽車(chē)測試需求，為汽車(chē)電子領(lǐng)域提供了嶄新的測試理念和解決方案。