基于LabVIEW的车身控制器功能测试系统

""我们采用虚拟仪器的设计思想，充分利用LabVIEW图形化编程语言开发周期短、开发方便灵活、稳定可靠等优点，搭建了一套基于LabVIEW的车身控制器功能测试系统，进行各项功能测试。""- 飞荣 姜, 联创汽车电子有限公司 

挑战:

在较短时间内开发一套高性价比的车身控制器功能测试系统，模拟实车电气负载和其它控制器单元，测试各个车身控制器功能是否满足设计需求。被测系统包括雨刮、门锁、车窗、内灯光、外灯光、仪表、防盗安全及其他辅助系统。系统具有测试数据采集、存储和自动报表生成功能，以及良好的人机界面，为车身控制器功能测试和整车集成测试提供支持。

解决方案:

采用National Instruments公司通用模块化的数字I/O、数据采集、CAN等硬件板卡和其他厂商的仪器，在LabVIEW 8.20这个统一的图形化编程语言平台上，开发一套稳定可靠、高性价比、可灵活增添功能的车身控制器功能测试系统。

作者:

飞荣 姜 - 联创汽车电子有限公司

一．测试系统特点

1．电压可调。可自动进行9~16V电压输出遍历测试，高、低电压模拟（0~30V）测试及发动机启动电压模拟测试。

2．故障模拟。CAN/LIN/Kline对地、对电源短路；CAN/LIN/Kline短路；CAN终端电阻变化；CAN+、CAN-短路；碰撞模拟；惯性开关断开模拟等。

3．可进行手动、自动功能测试，提高测试效率，可靠性高。可通过手工操作按键模拟各种开关和变量进行测试，与传统Labcar测试类似；也可通过计算机控制各继电器模拟各种开关和变量进行自动测试，不需人为干预。

4．加载模拟负载、实际负载进行测试。一般状态下为加载模拟负载进行测试，并可模拟大电流、过压保护测试等；也可通过变更接线加载实车负载进行测试。

5．每一个子功能测试项均可在各点火状态（KL30、KLR、KL15、KL50）下进行测试，增加遍历性，减少测试盲点。

6．测试过程中，可通过诊断（CAN、Kline等）更改车身控制器配置信息，进行不同功能配置项的测试；此外还可进行诊断、刷新数据（Boot loader）等测试。

7．进行测试数据处理、显示、存储并自动生成测试报表，包括测试数据、时间、各测试项测试状态、故障状态、不同配置信息等。

8．采用虚拟仪器技术，整个测试系统易于构建、更改和扩展。采用National Instruments公司各种板卡及LabVIEW8.2软件，极大地缩短了自动测试系统构建时间；各模块功能由用户自定义，可根据需求进行更改；还可通过更换、升级板卡或软件编程增加仪器新功能。



二．测试系统硬件设计

基于LabVIEW的车身控制器功能测试系统硬件设计如图1所示，主要包括：计算机部分、外围辅助电路部分、电源、待测车身控制器。系统机柜实物见图2。



图1 基于虚拟仪器技术的车身控制器功能测试系统硬件设计



图2 系统实际机柜实物图

1．计算机部分

计算机部分主要包括工控机、各类板卡、显示终端等。

1）为降低成本，选用了工控机加PCI板卡的方式，并通过扩展USB端口、串口、LAN驱动其它模块单元进行数据交互和测试。

2）各类板卡包括数字部分、模拟部分、PWM信号、通信模块等专用板卡。

①由于车身控制器大部分为数字I/O信号，选用工业数字I/O卡，以驱动继电器，模拟各种开关及按键的吸合与断开，切换各种模拟负载及通信回路，检测车身控制器数字电平输入。②考虑测试系统复用性和扩展性，模拟部分采用NI M系列多功能数据采集卡，模拟外部环境温度等车身模拟信号，并监测各类模拟信号输入。③PWM信号由定时计数器生成或采集，模拟车速等脉冲信号输入，及测量各类PWM信号占空比、脉宽和周期等。④通信模块包括CAN、LIN、K线通信模块。CAN模块采用PCI-CAN/XS2，支持标准（11位）和扩展（29位）CAN任意ID，波特率可调，进行CAN网络诊断和通信。LIN模块采用USB-LIN，兼容LIN 1.3、2.0和J2602，波特率可调，进行LIN网络诊断和通信。Kline模块采用自制K线收发器构成，通过工控机串口来进行控制，进行Kline网络诊断和通信。三类总线不同组合，可进行不同的网关测试。

3）显示终端由液晶显示器构成，实时控制各种按钮，显示测试信息及车身控制器各模块工作状态等。

2．外围辅助电路部分

外围辅助电路部分主要包括信号调理、负载模拟、人工操作及执行机构指示等。

1）信号调理部分主要是将车身控制器的各类信号调理到板卡所能接受的范围。如信号上拉、下拉匹配；各类开关常开、常闭触点匹配；模拟、数字、脉冲电平电压调制；信号滤波、放大等调制。

2）负载模拟主要是模拟实车中各类负载，如外灯光系统就包括转向灯、前雾灯、大灯(远光灯、近光灯)、刹车灯、后雾灯、位置灯(牌照灯)、倒车灯等负载模拟。此外还可进行一些大电流、低电压、高电压模拟。如车窗、雨刮、门锁堵转大电流，低电压部分功能屏蔽等。需接实际负载时，可通过转接头变更接线加载实际负载进行测试。

3）人工操作及执行机构指示，为方便进行手动测试和观测方便，设计了各种按键模拟实车各类开关，同时显示各控制器的工作状态。状态指示部分包括外部灯光系统、内部灯光系统、锁止系统、车窗升降系统、辅助系统、清洗系统、电源供给的指示；为开关输入部分包括外部灯光系统、车门反馈信号、门锁系统、车窗升降系统、辅助系统、清洗系统、多档开关输入等。

3．电源

电源采用安捷伦可编程电源，具有过流、过压保护功能。通过LAN控制，使控制器在不同电压下进行功能测试。若需进行非正常电压下测试，可添加一组电源，板卡正常供电，控制器为非正常供电模式。

4．待测车身控制器

通过配置不同转接头和接线组合，可测试各类集成或分立的车身控制器及网关功能（整车厂一般将网关功能放在车身控制器），即雨刮系统、门锁系统、车窗系统、内灯光系统、外灯光系统、辅助系统、仪表及防盗安全系统等车身控制模块；HSCAN与MSCAN、HSCAN与LSCAN、CAN与LIN、CAN与Kline等网关功能测试。

三．测试系统软件设计
该车身控制器功能测试系统软件基于LabVIEW 8.2开发完成，采用模块化编程思想，具有良好的人机交互界面，可进行数据采集、存储及自动报表生成等功能。

1．电源设置

如图4右边部分所示，电源设置包括所需电压、最高电压、最低电压、最大电流的设置。设置后运行时即输出所设置电压、电流。



图4 车身控制器功能测试系统电源设置及分系统选择界面

2．分系统选择

如图4左边部分所示，分系统选择包括辅助系统、内灯光系统、外灯光系统、车窗系统、门锁系统、雨刮系统、防盗安全系统及射频系统选择。需全部测试时，勾选单选/全选按钮即可，否则不勾选。当分系统包含的各测试项均通过时，A~G相应的指示灯会被点亮。

3．测试项选择

如图5所示，测试项选择针对分系统里进一步划分的子测试项选择，类似分系统选择。如雨刮子系统有间歇式雨刮、慢刮、快刮模式等8项子功能测试项供选择，当某测试项测试通过时，测试项前相应指示灯会被点亮。由于各测试项数目众多，这里不再列出其它分系统测试项。



图5 车身控制器功能测试系统测试项选择、参数设置显示界面

4．功能测试

功能测试在前三项选择完毕后点击运行即可自动进行测试。每个测试项都封装成一个子VI，方便主VI和TestStand调用，可在不同点火开关状态下进行测试，在测试前及测试过程中可根据需要更改一些变量值，如发动机转速、车速、仪表亮度、要刮雨刮次数等。图4的雨刮测试系统就可变更车速Vehicle Speed及雨刮测试次数Wiper Number。

对于总线通信模块，采用通道模式进行通讯，直接导入.dbc及.ldf文件形式，调用内部信号名来完成CAN、LIN信号的发送和接收，对于K-Line则通过串口通信模块及时序处理来进行模拟。

对于其它车身控制器子VI，在这不一一列出。

5．数据存储

测试完成后，需将各种测试信息和数据进行记录、处理和存储，包括当前测试日期、时间、测试数据和各测试项状态（未测试、通过、故障信息）等。

6．自动报表生成

当需要打印或提交测试报告时，可通过LabVIEW报表生成工具包调用相应报表模版文件，或通过TestStand，将存储的数据内容以模版格式自动生成所需的各种报表和文件。

四．结论

本系统采用虚拟仪器技术，通过工控机加NI的数字I/O、数据采集、CAN等板卡的硬件设计，结合LabVIEW的图形化软件编程，在较短时间内有效地构建了一套高性价比车身控制器功能测试系统，弥补了整车厂传统Labcar的测试不足，可进行手动、自动测试并具有良好人机交互界面，极大增加测试便利性，能及早发现车身控制器中潜在的缺陷和不足，提高测试效率和测试复用性，为最终整车集成提供便利。

作者信息:

飞荣 姜
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