CN101137965B - 用于测试控制设备装置的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
在一种用于测试由至少一个控制设备(11)和至少一个传感器(1)组成的控制设备装置的系统(6)中,其中控制设备(11)和传感器(1)和可能的其它总线用户通过数据总线互相连接,和其中将测试信号馈入总线用户之一中用于测试控制设备装置,建议通过该总线用户的相应的仿效器(3)来代替总线用户中的至少一个、尤其是传感器(1)。
Description
技术领域
本发明涉及用于测试由至少一个控制设备和至少一个传感器所组成的控制设备装置的系统以及方法,其中控制设备和传感器和可能的其它总线用户通过数据总线互相连接,并且其中将测试信号馈入总线用户之一中用于对控制设备装置进行测试。
这样的系统尤其是可以被用于测试运输工具系统。诸如用于滑动调节的ESP(电子稳定程序)、用于牵引调节的TCS(牵引控制系统(Traction Control System))、用于制动调节的ABS(防抱死系统)的运输工具系统使用这种控制设备装置,并且越来越多地用在现代的汽车中。借助相应的传感器和耗费的信号处理,通过控制设备来控制分配给运输工具系统的因素。
现有技术
从DE 19711734C2中已知一种用于将仿真数据馈入控制设备中并且用于处理仿真数据的系统。在气囊控制设备的具体实例上,该专利文献的教导建议,使借助唯一的计算机既进行模拟仿真信号(应急(Crash)信号)的馈入,也进行与控制设备的通信和对控制设备的控制。(由于一个计算机的已经存在的兼容性)因此可以取消以前为馈入仿真信号所采用的单独的计算机以及与此相联系的特意进行的对应急仿真数据的转换和标定。在现实情况下在馈入加速传感器的信号的场合,实现模拟的仿真信号的信号馈入。由同一个计算机检测和分析基于仿真由控制单元所生成的信号,其中所述信号在正常运行中控制相应的执行元件。
此外从DE 10111266C1中还已知一种用于检验接口组件的方法。这里由处理器通过向所述的接口组件传输第一数据电报来开始该检验。由此,使接口组件处于测试模式中,并且于是不再传输该接口组件在正常运行中从传感器所获得的传感器数据,而是相反地从寄存器中将固定存储的测试值传输给该处理器。这些测试传感器值经历所属的处理过程,随后处理器控制一个其它的单元,例如点火回路控制装置。点火回路控制装置在其方面接着控制执行元件、即停止装置(Rückhaltemittel),而无需在测试模式下导致触发。因此通过这里所建议的来自接口组件的寄存器中的测试传感器值,可以在控制设备中执行对传感器值处理的完整测试。
从DE 10049526C2和DE 10056549C2中已知由多个运输工具系统对传感器信号的多次使用。对于已经在开始时所述的运输工具系统,通过在运输工具上的和其中的传感器来检测外部的影响,由此可以推断出瞬时的行驶情形。运输工具系统的每个调节器例如从司机获得额定值预定,并且在其方面生成用于执行元件的控制信号。在所述的文献中建议了一种估算模块,所述估算模块通过存在的传感器来检测外部的调整量并且把提供给运输工具系统的所有有关调节器的实际值形成为调节量。由此可以取消在各个运输工具系统中对运输工具有关的参量的多次计算。
自若干年来已经显露出,正如所提及的DE 19711734C2的主题那样的用于测试控制设备装置的模拟信号馈入达到了其可使用性的极限。尽管前进的技术发展,在变得越来越复杂和智能化的传感器中的信号馈入,变得更加富含风险。一方面这基于发展本身,因为越来越多的保护机制和调节回路使传感器相对于干扰和外界影响更加不敏感。加之将数字信号处理前移到物理的信号接收器(Signalaufnehmer)上,诸如集成Sigma/Delta转换器,所述集成Sigma/Delta转换器同时激励信号接收器(电容式地震梳形件(seismischer Kamm))。最终对于在场中每个传感器中的测试和激励输入必须被分摊的成本也是不能忽视的。但是这种附加的输入可能同时负面地影响传感器的性能。
由于所述的原因,通过模拟激励在技术上越来越难于实现输入量处理,并且此外不再能确保成本和耗费中性。信噪比、固有噪声、干扰影响、以及不精确性在技术实现时起阻碍作用,并且所希望的性能的再现同时变得越来越差。
附加地,对例如运输工具系统的测试的要求变得越来越高,因为要考虑高的安全标准、客户愿望、以及变得越来越复杂的系统。因此尤其是对于在高可靠性下能够以在技术上合理简单的方式实现的运输工具系统而言,存在着对用于测试具有至少一个控制设备和至少一个传感器的控制设备装置的系统和方法的需求。
发明内容
在测试情况下通过根据本发明由该总线用户的相应仿效器来代替原始总线用户而使与通过对该总线用户的迄今已知的仿真相比更可靠和更精确的测试获得成功。在仿真(Simulation)时一般在现实性的模型上执行试验,以便获得关于现实情形的知识,而在仿效(Emulation)时在功能上模仿系统本身。在仿真时首先对结果进行计数,而简化或完全略去对于要回答的问题提出(可能)只起很小作用的其他方面。相反地,在仿效时,所模仿的系统获得相同的数据,执行相同的程序,并且达到与所模仿的系统相同的结果。用出厂时存在的原始代码可以有利地运行仿效器、也就是对另一系统进行仿效的系统,其获得与被模仿的系统相同的激励并且根据构造包含附加的选项。通过仿效器实际地校准原始总线用户的最重要的功能。仿效因此不仅比仿真更可靠和更准确,本发明的仿效器甚至于比原始用户更有效率、更稳定和更灵活。
如果测试信号馈入其中的该总线用户由其相应的仿效器来代替,则是有利的。这里尤其的合理的是使用传感器的仿效器用于测试控制设备装置。以下为了更好说明,应借助传感器仿效器来阐述本发明,其中在不限制一般性的情况下,该传感器仿效器应代表控制设备装置的模块/组件,也就是一般地代表这种通过数据总线进行通信的控制设备装置的总线用户。
如果在所述的意义上考察这种传感器,则以下的单元是相关的:
1.物理的总线耦合/总线类型,
2.协议生成,
3.输出量处理,
4.逻辑/控制,以及
5.输入量处理。
可以由原始的总线用户来承担对逻辑/控制、输出量处理和协议生成的仿效,其中,该承担基于例如VHDL模块到仿效器硬件上的移植。这种VHDL模块(=VHSIC硬件描述语言(HardwareDescription Language),其中VHSIC=超高速集成电路(Very HighSpeed Integrated Circuit))当今常常被用于描述复杂的数字式系统,其中所述硬件描述语言描述了在更高抽象层面上电路的所希望的性能,而不用各个电子组件来工作。下面又在不限制一般性的情况下,首先谈及VHDL代码或VHDL模块用于阐述传感器仿效器,其中本发明不局限于硬件描述的该方式。
通过VHDL模块的所述移植确保,在仿效器中的处理与在有关反应、定时和运行时间的原型(Original)中是等价的。
尤其如果涉及过滤以及涉及处理信号的部件,则同样绝大部分地承担了输入量处理。
因此在仿效器中必须通过单独可使用的处理层面来仅仅代替主管把要仿效的总线用户(传感器)耦合到控制设备装置上的处理层面。
所说明的内容表明,本发明仿效器承担原始总线用户的性能,并且基于其单独可使用的处理层面以及其它单独可使用的部件而拥有比原始总线用户更多的可能性。尤其是提高了测试的自由度。
仿效器因此具有以下的可能性,即例如通过自身的暂存器来以过滤或不过滤的方式提供物理输入量,以及提供状态和误差信息,使得在数据总线上经过(与存储器大小和信号有关的)规定的持续时间可以校准原始总线用户的任意性能。
附加地在一种有利的扩展方案中,可以通过的仿效器扫描一个或所有的总线用户并且检测所述总线用户的性能。在该功能中涉及所谓的窃听器(Horcher)。
本发明实施方式的最大优点之一是采用尽可能多的原始模块(例如以VHDL代码)。这相对于客户而言能够实现对控制设备的测试和验证的最大可能的信任。
如果仿效器具有以下的部件,则表明是符合目的的:
1.有效率的FPGA(现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array));它涉及可自由编程的逻辑开关电路并且因此涉及仿效器的心脏;
2.必要时EEPROM/闪存器;在此情况下涉及电子可清除可编程存储器器件,其中可以单个地清除和写入每一个字节或仅仅分块地清除和写入数据;
3.SD-RAM(同步动态随机存取存储器(Synchronous DynamicRandom Access Memory))作为工作存储器的特殊类型;其它类型的工作存储器原则上也是可能的;
4.不同的总线收发器,用于通过数据总线来发送和接收信号,耦合到总线电平和电平转换;
5.USB或火线协控制器(Firewire Cocontroller),在这里作为例如从控制PC到仿效器中的人机接口输入端的特殊形式;
6.AD转换器,用于将模拟信号转换成数字信号,尤其是当应该将模拟信号馈入仿效器中时;
7.DA转换器,用于将数字信号转换成模拟信号,尤其是当控制设备从仿效器接收模拟信号,或应以模拟形式输出测试结果时;
8.计时器,尤其是当由仿效器应该将另一时钟脉冲采用为系统时钟脉冲时;
9.数字式I/O(例如触发器),用于初始化系统以及用于停止(暂停)或中断,在这里也涉及一种人机接口(Human Interface)。
借助USB/火线接口,可以将用于要仿效的相应总线用户的输入量直接以数字形式传输到SD-RAM中。如果也将仿效器用作扫描器(窃听器),则可以将数据从SD-RAM在相反的方向上传输到例如外部的计算机(PC)上。此外,可以借助AD转换器将数据连续地馈入仿效器中。因此模拟式或数字式馈入借助伴同的转换器是可能的。由此在仿效器中实现了简单的监控或模拟式激励。
通过使所仿效的总线用户和高数据传输速率在空间上分离,通常需要建立具有LVDS(=低电压差动信号(Low Voltage DifferentialSignal))/LVDM(=低电压差动多点(Low Voltage DifferentialMultipoint))驱动器的传输线段。
附图说明
以下应借助附图中所示出的实施例来详细阐述本发明及其优点。
图1示意地展示了原始总线用户的输入量处理用的不同的处理层面,
图2示意地展示了仿效器的输入量处理用的不同的处理层面,所述仿效器代替原始的总线用户,和
图3展示了用于测试控制设备装置的本发明系统的一种实施形式。
具体实施方式
图1示意地展示了原始传感器1的不同的处理层面或层2A、2B、2C,所述原始传感器1代表了控制设备装置中的总线用户,所述控制设备装置具有至少一个控制设备和至少一个这种传感器1。通过数据总线经由总线连接5连接控制设备和传感器以及其它的总线用户。这种控制设备装置典型地在汽车中得到采用,尤其是用以实现开始时所说明的运输工具系统ESP、TCS、ABS。
传感器1的处理层面2A基本上含有用于耦合到数据总线上所需要的部件(诸如传感器头输入端、传感器信号整理)和用于将模拟的输入信号转换成数字式信号序列的AD转换器。两个处理层面2B和2C负责随后的信号处理。处理层面2B包括过滤器模块、以及用于调整增益和偏移的单元以及可能的其它部件。处理层面2C还包括偏移控制、限幅(Clipping)、状态寄存器、误差寄存器、串行号(SN)、状态机(Statemaschine)等等,并且因此尤其是主管内部的信号转换。
当今最通行的形式是以模块式VHDL代码的形式来实现这种处理层面2A、2B、2C。
根据本发明,为了测试控制设备装置,由相应的仿效器代替一个或多个总线用户。在该实施例中,应该由传感器仿效器3代替传感器1。如已经提及的那样,基于相应的VHDL模块到仿效器硬件上的移植(Portierung),可以对此由原始用户来承担有关单元中的大多数、也就是尤其是协议生成、输出量处理和逻辑/控制。对于作为其它有关单元的物理总线耦合和输入量处理的仿效,应参阅图2。
图2以图1的表示展示了传感器仿效器3中相应的处理层面。处理层面4B和4C在此对应于原始传感器1的处理层面2B和2C。因此可以大部分承担输入量处理。仿效器硬件含有用4D表示的单独可使用的处理层面,所述处理层面以与原始的输入量处理模块相同的方式方法整理原始模块用的输入量、以及状态和误差信息。
代替传感器1的处理层面2A的处理层面4D例如包括以下的部件:
模拟的或数字式16位信号输入用的三个信道(相当于三个运输工具轴)、作为存储器的RAM、对于所述信道中的每一个而言模数转换器(ADC)以及数模转换器(DAC)、用于接收例如控制PC的数据的USB(通用串行总线)端子、有效率的FPGA(诸如EPF10K50或更大的)、例如SPI或PAS总线用的LVDS驱动器、以及用于扩展(CAN,...)的可能可自由使用的UART(通用异步接收器/发送器)。
从上面进一步论述的部件1.至9.中可以选择传感器仿效器3的其它合适的部件。
传感器仿效器3具有以下的可能性,即通过自身的暂存器以过滤或不过滤的方式提供物理输入量以及提供状态和误差信息,使得在总线上经过一个规定的持续时间可以校准原始总线用户(如传感器1)的任意的性能。如已经提及的那样,附加地可以通过仿效器3扫描一个或所有另外的总线用户,并且检测其性能。
在图3中示意地示出了用于测试控制设备装置的系统6的具体实施例。在此情况下例如涉及在气囊开发中数字式应急馈入的情况。
用11表示控制设备(ECU)。应该利用根据图3的现有构造来测试控制设备11的特性,所述控制设备11例如是运输工具系统的组成部分。为此,给控制设备11输送测试数据、例如传感器测试数据。在控制设备11中处理这些测试数据,并且将相应的信号从控制设备11例如输出到未示出的执行元件上。
在测试系统6的所示出的示范性构造中,存在数据库7、预处理模块8以及控制PC 9。控制PC 9通过USB接口22与仿效器3的USB 15进行通信。仿效器3是要测试的控制设备装置的总线用户,尤其是传感器仿效器。还可以设置曲线发生器10。
已经在上面详细阐述了仿效器3的部件。因此下面可以部件的列举就足够了:除了USB(通用串行总线)15之外还存在具有例如3x2MB的RAM 12。对应于三个运输工具轴设置有三个信道,其中设置有三个数模转换器(DAC)13以及三个模数转换器(ADC)14。用16表示FPGA。锁存器17存储像状态、ID、误差、Nr,...那样的内部信息。LVDS驱动器18用来连接在SPI总线上。设置发送器和接收器或收发器19用于PAS总线。用20表示触发输入端,将触发信号21馈入触发输入端20中。
为了测试控制设备11,从数据库7中调用适当的测试例行程序。该测试例行程序通过过滤器模型用的预处理模块8和信号预处理到达负责数据传输和控制信息的控制PC 9中。由控制PC 9所生成的测试信号最终通过USB接口22被给到仿效器3中的相应的总线(USB)上。
传感器仿效器3现在准确地进行与原始的传感器相同的信号处理和输出,并且将相应的信号以模拟的或数字的形式转交到控制设备11上。
借助在图3中所示出的构造,也可以由曲线发生器10生成模拟的信号作为测试信号,所示测试信号被馈入到仿效器3的模数转换器14中。因此设计所示出的仿效器用于馈入模拟的和/或数字的测试信号。通过施加在仿效器3的触发输入端20上的触发信号21来触发本来的测试开始。
Claims (15)
1.用于测试由至少一个控制设备(11)和至少一个传感器(1)组成的控制设备装置的系统(6),其中控制设备(11)和传感器(1)和可能的其它总线用户通过数据总线互相连接,和其中将测试信号馈入所述总线用户之一中用于测试控制设备装置,其中通过该总线用户的相应的仿效器(3)来代替所述总线用户中的至少一个,其特征在于,所述仿效器(3)拥有不同的处理层面(4D,4B,4C),主管把要仿效的总线用户耦合到控制设备装置上的处理层面(2A)通过在仿效器(3)中的单独可使用的处理层面(4D)来代替。
2.按权利要求1的系统,其特征在于,测试信号所要馈入的该总线用户通过其相应的仿效器(3)来代替。
3.按权利要求2的系统,其特征在于,所仿效的总线用户是传感器(1)。
4.按权利要求1至3之一的系统,其特征在于,所述仿效器(3)包含扫描功能,以便检测来自另外的总线用户的数据。
5.按权利要求1至3之一的系统,其特征在于,所述系统具有数据传输和控制信息用的计算机(9),该计算机(9)拥有通向所述仿效器(3)的接口(22)。
6.按权利要求1至3之一的系统,其特征在于,所述仿效器(3)被构造用于处理数字的和/或模拟的输入量。
7.按权利要求1至3之一的系统,其特征在于,所述仿效器(3)被构造用于输出数字的和/或模拟的输出量。
8.按权利要求1至3之一的系统,其特征在于,其中主管信号处理和/或过滤的处理层面(4B,4C)与所仿效的总线用户的主管信号处理和/或过滤的处理层面对应。
9.用于测试由至少一个控制设备(11)和至少一个传感器(1)组成的控制设备装置的方法,其中控制设备(11)和传感器(1)和可能的其它总线用户通过数据总线互相连接,和其中将测试信号馈入所述总线用户之一中用于测试控制设备装置,和其中通过该总线用户的相应的仿效器(3)来仿效所述总线用户中的至少一个,其特征在于,仿效器(3)拥有不同的处理层面(4D,4B,4C),主管把要仿效的总线用户耦合到控制设备装置上的处理层面(2A)通过在仿效器(3)中的单独可使用的处理层面(4D)来代替。
10.按权利要求9的方法,其特征在于,对测试信号所馈入的该总线用户进行仿效。
11.按权利要求9的方法,其特征在于,对所述控制设备装置的传感器(1)进行仿效。
12.按权利要求9至11之一的方法,其特征在于,将所述仿效器(3)用作扫描器,以检测另外的总线用户的数据。
13.按权利要求9至11之一的方法,其特征在于,通过计算机(9)来进行数据和控制信息到所述仿效器(3)中的传输。
14.按权利要求9至11之一的方法,其特征在于,将数字的和/或模拟的输入量馈入所述仿效器(3)中。
15.按权利要求9至11之一的方法,其特征在于,由仿效器(3)输出数字的和/或模拟的输出量。
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