车载仪表ECU的硬件在环自动化测试系统

汽车计算机化正在迅速发展，已经成为提高汽车安全技术和二氧化碳和氮氧化合物排放控制技术不可缺少的一部分。装有微控制器的ECU是使汽车计算机化的基础，它的发展决定了汽车的性能和驾驭舒适性。

车载控制网络的发展也遵循这一演变过程，随着名为“线控技术(X-by-Wire)”的电气控制机制逐步取代机械传动机制， LIN总线、 CAN总线和FlexRay等通信技术正在引起广泛注意。

在CalsonicKansei（株式会社），我们在日本的扎晃县建立了测试、研究和开发中心，并将我们实验设备扩展到了日本的Sano（三洋）集团。当我们开始开发车载指示器（在下文中叫仪表）ECU的自动化测试系统时，我们也同Peritec公司合作，该公司在ECU测试方面具有很强的实力。

开发车载仪表ECU面临的五大挑战

从“操作员在环测试”中脱离

因为在由操作员主导并凭借视觉观察进行判断的测试（操作员在环测试）中更容易产生误差，所以需要自动化的测试系统。然而仪表仅仅是一个显示单元，通常在测试中不提供反馈。

支持多种仪表种类
在可靠性评估部分，必须对不同种类的仪表进行测试。每一个仪表中指针、指示器和LCD的位置和有无都是不一样的。为使我们的设备具有通用性，我们不得不针对每一个产品来改变获取图片的位置。克服这个问题是最大的挑战。

高分辨率的图像处理
为了测试仪表指示器的角度和LCD的显示，我们必须使用高帧率和高分辨率的相机来捕获图像，然后再处理图像。

指示器测试和蜂鸣器测试
我们需要测试仪表中指示器的显示和蜂鸣器的声音模式。

驾驶方案
我们创建了一套驾驶和用户操作方案，并进行了实际车辆行驶仿真。

解决我们的开发中的挑战

构件硬件在环系统
我们使用NI PXI-7833R多功能智能数据采集卡、PXI-4070数字万用表（DMM）、PXI-5402任意函数发生器、PXI-8464 CAN接口、PXI-2569通用开关模块和PXI-6251工业数字I/O模块作为基础硬件，开发了一个PXI系统。为了取代视觉观察测试（操作员在环测试），我们构建了一个具有图像采集（相机）功能和使用NI LabVIEW开发的图像处理和测试功能的硬件在环（HIL）汽车测试系统。

支持多种仪表种类
为了克服不同种类仪表的差异性问题，我们在安装了一个可以移动照相机位置的台架后重做了测试，在测试开始之前进行了学习和初步测试，并创建了测试配置文件。

高分辨率的图像处理
为了测试仪表指示器的角度和LCD的显示，我们移动台架调整相机位置，让高分辨率相机可以捕获到细节图像。我们使用LabVIEW的图像处理功能来采集和处理图像。

仪表测试和蜂鸣器测试
为了进行仪表测试，我们使用了一个装有仪表的暗箱。为进行蜂鸣器的测试，我们在相机中安装了一个麦克风和一个扬声器，通过DMM的数字化仪功能来记录声音，并测试了声音的频率和模式。

驾驶方案
在行驶和用户操作方案中，我们通过开发NI TestStand测试序列文件，为每个模块准备了由LabVIEW创建的HIL标准功能。


使用HIL测试系统的结果

使用支持多种仪表种类的“XY工作台控制-移动相机”概念，我们解决了这个问题。此外，我们通过提供一个相机和一个用于指示器测试的麦克风，构建了一个可以进行所有测试的系统。NI产品包括几个测量模块和可定制的LabVIEW和NI TestStand软件，是实现我们的测试所必要的基本架构。与人工测试相比，完成这个系统我们至少可以减少一半的时间和成本。

序号	问题	有效解决方案	NI 产品
1	脱离MIL测试	构建一个HIL汽车测试系统	以一个CAN通信模块为中心的PXI平台
2	支持多种样式	XY平台控制和创建设置文件	IEEE  1394 图像采集和记录板
3	高分辨率图像处理	XY平台控制和使用专用相机	LabVIEW  图像处理功能
4	指示器测试和蜂鸣器测试	使用暗箱、专用相机、麦克风和波形记录板卡	具有相机接口的图像采集和录音板和LabVIEW  频率分析功能
5	驾驶方案	使用测试管理软件创建HIL标准功能	LabVIEW,  NI TestStand

使用NI硬件和软件来构建汽车行业产品的HIL测试系统是非常有效的。我们正在使用自动化测试系统来开发安装在日本国内主要的汽车制造商制造的汽车上的仪表，这些日本汽车制造商都是我们的商业伙伴。


随着可靠性管理团队的发展，我们大胆地改进了测试的自动化程度以应付汽车的快速计算机化。这包括ECU测试的HIL标准功能，如电池电压测试和暗电流测试，同时也可应用于其它ECU测试。另外，我们正在考虑展开空调ECU或安全气囊ECU的开发。而且我们期望提供跟汽车行业一致的测量解决方案。

 
车载仪表ECU测试系统

 
文件创建面板

 
驾驶方案

 
系统配置

 
操作员在环系统与硬件在环系统的比较