CN102591327B - 一种面向汽车车身控制开发的虚实结合测试方法 - Google Patents

Abstract

一种面向汽车车身控制开发的虚实结合测试方法，它的步骤为：（1）将车身控制系统设定为两大部分：实际部分和虚拟部分；（2）当进行开发和测试时，从实际部分和虚拟部分中选择激励模块、ECU模块和车身部件模块构成一个完整的待测试的车身控制系统；（3）激励模块发送测试激励；测试激励记录在激励日志文件中；（4）ECU模块运行车身控制程序，接受测试激励并控制车身部件模块接受并响应，响应记录将被记录在响应日志文件中；（5）比对响应日志与激励日志，如果出现偏差则分析对应原因，通过修改、调试对应的模块完善系统设计。本发明具有原理简单、开发测试周期短、成本低、可扩展性好、灵活度高等优点。

Description

一种面向汽车车身控制开发的虚实结合测试方法

技术领域

本发明主要涉及到汽车车身开发领域，特指一种适用于汽车车身控制开发的虚实结合测试方法。

背景技术

“车身控制系统”主要用来提高驾驶的方便性和乘坐的舒适性，该系统涵盖的范围较广，包括灯光控制、车门控制、座位控制、气候（空调）控制、仪表盘显示等；由此可见，车身控制模块是一个包括大量控制对象的系统。

目前的车身控制模块开发主要存在以下几个问题：

 1）封闭系统；

车身控制模块大多由各厂商所独立开发，由于没有统一的标准，使得各平台之间不具有开放性和通用性。同时，由于系统地封闭，使得产品维护和修理变得复杂，这不利于优势资源的整合和行业的发展。

2）可扩展性差；

车身控制模块一旦开发完成，只能使用固定的车身设备，如果需要扩展新的功能和引入新的车身部件，则需要重新设计ECU和ECU程序，这就造成了一定程度的资源浪费。同样，通过更新ECU程序来扩展和升级某些功能变得困难。

3）产品更新开发和测试困难；

新的驱动芯片选型、新的设备选型以及新的ECU程序或者操作系统的开发在以往的情况往往意味着重新设计整个车身控制系统，这使得产品的更新开发成本较高。同时，缺乏有效的测试手段来验证新产品的有效性和可靠性。

车身控制系统的电子化、智能化控制作为未来汽车电子发展中的一个重要方向，在最近几年里发展非常迅速。与安全控制系统、行驶控制系统等有很大不同，车身控制系统的标准相对较低，这主要是因为它对控制的实时性、安全性等要求相对较低。但随着车身控制系统中的电子控制部件的增多，各种部件之间必然要进行数据信息的交换和共享，如果采用传统的控制方式会使各种功能的综合管理非常复杂，并且在安装、布置和维修方面都很困难。各种车灯、车窗以及仪表显示系统功能的数量在不断增加，现有的单片机裸机程序的性能已无法满足要求，而且直接导致车辆线束复杂过度。为了减少汽车中的连接导线数量和汽车本身的重量，提高汽车电子中的控制子系统的增加所带来的数据信息传输的安全性、可靠性等性能，同时满足能提高车身内的空间利用率及系统产品的升级更新的需要，采用嵌入式实时操作系统控制是一个很好的选择。

现有的嵌入式实时操作系统在车身控制领域的出现和应用，使得车身控制系统开发的快捷性和可重用性得到很大的提高。但是，对于嵌入式软件的测试采用传统的测试方法有很大的缺陷：传统的测试方法往往要求搭建一个完整的车身控制系统，并将开发的ECU程序运行于其中进行测试，通过实际控制的方式来测试该系统的功能完整性和可靠性。但是，一方面实际控制的激励往往不能覆盖完整软件测试的要求，这就需要通过一种虚实结合的方式，来将整个车身部件中部分模块虚拟化，从而方便快捷的以可编程的模式来覆盖大量的，可重复的，可定制的测试用例。另一方面，传统的方式要求搭建完成得车身控制系统，通过虚实结合的方式可以以更小的代价来映射这些实际部件，并具有占地面积大幅度减小，扩展更改产品方案便捷等优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、开发测试周期短、成本低、可扩展性好、灵活度高的面向汽车车身控制开发的虚实结合测试方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种面向汽车车身控制开发的虚实结合测试方法，它的步骤为：

（1）将车身控制系统设定为两大部分：实际部分和虚拟部分；所述实际部分包括实际激励模块、实际ECU模块、实际车身部件模块，所述虚拟部分包括虚拟激励模块、虚拟ECU模块、虚拟车身部件模块； 上述每一个虚拟模块均能实现与其对应的实际模块的功能；

（2）当进行开发和测试时，从实际部分和虚拟部分中选择激励模块、ECU模块和车身部件模块构成一个完整的待测试的车身控制系统，其中同一模块的虚拟部分与实际部分同时存在或二者选择其一；

（3）所述待测试的车身控制系统中激励模块发送测试激励；如果激励模块为虚拟激励模块时，通过三种方式产生测试激励：随机产生测试激励、编程产生测试激励和导入特定的测试用例文件，所有产生的测试激励均自动记录在激励日志文件中；如果激励模块为实际激励模块时，通过人工操作方式产生测试激励，所有产生的测试激励均通过人工记录在激励日志文件中；

（4）所述待测试的车身控制系统中，ECU模块运行车身控制程序，接受所述测试激励并控制所述待测试的车身控制系统中车身部件模块接受并响应；如果车身部件模块为虚拟车身部件模块时，响应记录将被自动记录在响应日志文件中；如果车身部件模块为实际车身部件模块时，响应记录将被人工记录在响应日志文件中；

（5）比对响应日志与激励日志，如果出现偏差则分析对应原因，通过修改、调试对应的模块完善系统设计；如果是对虚拟模块进行修改、调试时，仅修改虚拟模块对应的程序即可。

作为本发明的进一步改进：

所述虚拟激励模块的设定步骤为： 

（1.1）分析车身控制应用的ECU通讯协议，遵循ECU通讯协议编写虚拟激励模块的程序；

（1.2）使用上述编写好的程序进行手动测试并修改程序，直至能够完全覆盖的控制实际车身部件模块。

所述虚拟车身部件模块的设定步骤为：

（2.1）分析车身控制应用中实际车身部件模块的各个驱动芯片，分别编写对应程序下载到虚实结合板，虚实结合板通过所述的程序来映射与其对应的驱动芯片的功能；

（2.2）分析车身控制应用中实际车身部件模块的各个车身部件，编写对应程序运行于PC端，接受虚实结合板的控制并反馈信号；

（2.3）使用实际激励模块或虚拟激励模块测试并修改程序，直至能够完全覆盖实际车身部件模块的功能。

所述虚拟ECU模块的设定步骤为：

（3.1）分析车身控制应用的实际ECU模块处理器芯片，虚拟ECU模块采用Skyeye模拟器；修改Skyeye模拟器以满足处理器速度以及通讯功能的正常使用；

（3.2）下载与实际ECU模块对应的ECU程序，通过连接虚实结合板控制实际车身部件模块；

（3.3）使用实际激励模块或虚拟激励模块测试并修改程序，直至能够完全覆盖实际车身部件模块的功能。

所述虚拟激励模块中测试激励的产生步骤为：

（4.1）选择激励产生的方式；

（4.2） 如果是手动方式，则点选激励程序的控制按键或控制开关总成的开关；如果是随机方式则在激励程序中输入指定产生激励的时间间隔；如果是采用测试用例文件的方式则使用激励程序打开对应文件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明中车身控制系统的激励模块、ECU模块和车身部件模块，均具有实际和虚拟的两种实现方式；当进行开发和测试时，每一个模块都可以同时存在实际或虚拟实现，均能完整反映系统功能，从而更加直观，便利，节省成本和开发周期的进行修改和测试；

（2）本发明中虚拟激励模块可通过三种方式产生测试激励，分别是随机产生测试激励，编程产生测试激励，以及导入特定的测试用例文件，所有产生的测试激励均通过日志文件形式保存；整个激励过程均可自动完成记录，方便调试和修改；

（3）本发明中虚拟ECU模块，采用Skyeye虚拟机的形式，能够方便快捷的更改设计，无需重新制作ECU电路板，节省时间和成本；

（4）本发明中虚拟车身部件模块，能够节约大量的空间占用，并能够直观显示测试的响应，所有产生的响应均通过日志文件形式保存，配合激励日志可以实现无人值守的自动测试；

（5）本发明具有原理简单、开发测试周期短、成本低、可扩展性好和灵活性高等优点，能够很好地满足当前汽车车身开发测试的各类应用需求。

附图说明

图1是本发明测试方法的流程示意图。

图2是本发明中设定虚拟激励模块的流程示意图。

图3是本发明中设定虚拟车身部件模块的流程示意图。

图4是本发明中设定虚拟ECU模块的流程示意图。

图5是本发明中虚拟激励模块产生激励的流程示意图。

图6是在具体应用实例中的框架结构示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明面向汽车车身控制开发的虚实结合测试方法，其步骤为：

（1）将车身控制系统设定为两大部分：实际部分和虚拟部分；实际部分包括实际激励模块、实际ECU模块、实际车身部件模块，虚拟部分包括虚拟激励模块、虚拟ECU模块、虚拟车身部件模块；上述每一个虚拟模块均能实现与其对应的实际模块的功能；

（2）当进行开发和测试时，从实际部分和虚拟部分中选择激励模块、ECU模块和车身部件模块构成一个完整的待测试的车身控制系统，其中同一模块的虚拟部分与实际部分同时存在或二者选择其一；

（3）待测试的车身控制系统中激励模块发送测试激励；如果激励模块为虚拟激励模块时，通过三种方式产生测试激励：随机产生测试激励、编程产生测试激励和导入特定的测试用例文件，所有产生的测试激励均自动记录在激励日志文件中；如果激励模块为实际激励模块时，通过人工操作方式产生测试激励，所有产生的测试激励均通过人工记录在激励日志文件中；

（4）待测试的车身控制系统中，ECU模块运行车身控制程序，接受测试激励并控制待测试的车身控制系统中车身部件模块接受并响应；如果车身部件模块为虚拟车身部件模块时，响应记录将被自动记录在响应日志文件中；如果车身部件模块为实际车身部件模块时，响应记录将被人工记录在响应日志文件中；

（5）比对响应日志与激励日志，如果出现偏差则分析对应原因，通过修改、调试对应的模块完善系统设计；如果是对虚拟模块进行修改、调试时，仅修改虚拟模块对应的程序即可。

如图2所示，本实施例中，虚拟激励模块的设定步骤为： 

（1.1）分析车身控制应用的ECU通讯协议，以C++语言遵循ECU通讯协议编写虚拟激励模块的程序；

（1.2）使用上述编写好的程序进行手动测试并修改程序，直至能够完全覆盖的控制实际车身部件模块。

如图3所示，本实施例中，虚拟车身部件模块的设定步骤为：

（2.1）分析车身控制应用中实际车身部件模块的各个驱动芯片，以C语言编写分别编写对应程序下载到虚实结合板，虚实结合板通过的程序来映射与其对应的驱动芯片的功能；

（2.2）分析车身控制应用中实际车身部件模块的各个车身部件，以JAVA或Flash编写对应程序运行于PC端，接受虚实结合板的控制并反馈信号；

（2.3）使用实际激励模块或虚拟激励模块测试并修改程序，直至能够完全覆盖实际车身部件模块的功能。

如图4所示，本实施例中，虚拟ECU模块的设定步骤为：

（3.1）分析车身控制应用的实际ECU模块处理器芯片，虚拟ECU模块采用Skyeye模拟器；修改Skyeye模拟器以满足处理器速度以及通讯功能(CAN,SPI和A/D,D/A)的正常使用；

（3.2）下载与实际ECU模块对应的ECU程序，通过连接虚实结合板控制实际车身部件模块；

（3.3）使用实际激励模块或虚拟激励模块测试并修改程序，直至能够完全覆盖实际车身部件模块的功能。

如图5所示，本实施例中，虚拟激励模块中测试激励的产生步骤为：

（4.1）选择激励产生的方式；

（4.2）如果是手动方式，则点选激励程序的控制按键或控制开关总成的开关；如果是随机方式则在激励程序中输入指定产生激励的时间间隔；如果是采用测试用例文件的方式则使用激励程序打开对应文件。

如图6所示，为本发明在具体应用实例中的示意图，它为具有完整功能的车身控制系统。

本实施例中，实际激励模块包括车灯开关总成、车窗开关总成和仪表总成等等，虚拟激励模块包含运行于上位机的仪表显示程序和激励界面程序，通过USB转CAN设备以及和实际激励模块一致的通信协议与实际ECU模块交互，如SAE J1939协议。虚拟激励模块是实际部分的映射，如虚拟仪表解析SAE J1939协议的CAN信号，并显示对应的仪表状态。虚拟激励程序同样遵循SAE J1939协议发送对应的控制信号。虚拟激励程序的优势在于可以通过程序重复地，有序或随机的发出控制信号，并记录激励日志。而人工通过实际开关总成作到一些测试用例非常缺乏效率，比如连续开关1000次车灯。

本实施例中，实际ECU模块选用Freescale的16位微控器MC9S12XS128作为ECU的计算单元。该芯片采用S12X V2 CPU内核，可运行在40MHz总线频率上。其中，ECU电路板提供SPI总线和GPIO的接口：4组16针接口、9组10针接口。这些接口用于连接实际车身部件模块。每个接口中实际提供AD和PWM的针脚，用于从驱动芯片采集信号和控制设备。虚拟ECU模块采用Skyeye模拟器，运行于Linux操作系统，通过虚实结合板提供同样的外接接口。对于ECU模块而言，通过CAN总线接受和发送信号。无论是实际部分的激励模块还是虚拟部分的激励模块，都具有相同的通信协议，具有等效的功能。

本实施例中，实际车身部件模块包括车灯、车门、车窗等等。如：实际车灯模块采用MC33888驱动芯片，实际车身部件模块的驱动板提供16针PIO接口与核心板连接，提供4个高端和8个低端控制车灯。如果需要选用其他的芯片，只需要更换成对应的驱动板即可。虚拟车身部件模块中的虚实结合板选用C8051F410单片机的，提供16针GPIO接口和10针GPIO接口，提供USB接口与PC相连。在虚拟车身部件模块中，虚实结合板映射了实际驱动板的功能，对应不同的驱动芯片选型下载不同的程序到单片机。通过将实际车身部件模块（即实际的车灯、车门、车窗）映射到虚拟车身部件模块，能够显著减少占地面积、降低成本、带来了许多便利。虚拟车身部件模块运行于上位机，包括java编写的部件程序和flash编写部件显示部分。响应来自虚实结合板的控制信号并反馈状态和错误信号，如车灯损坏或是夹手信息；部件显示程序能够直观的显示车身部件的运行状态，并记录响应日志，相比传统人工记录实际车身部件的响应的方式有较大的优势。

本实施例中，测试程序使用C++编写，通过测试模块的测试程序，可以比对激励日志和响应日志，获得测试结果。该方法可以测试不同的驱动芯片选型和车身部件选型，同时由于虚拟化的特点，便于验证ECU程序开发的控制程序、驱动程序以及操作系统的有效性，从而快速构建和测试不同的车身控系统产品方案。

本实施例中，ECU模块上运行的程序可以更换，可以选择是否采用RTOS操作系统，并且可以采用不同厂商的RTOS操作系统。而开发基于不同算法的控制程序也成为可能。例如，可以测试用多种算法来实现车窗的防夹手功能，通过该发明的测试方法来找出最有效的解决方案。整个系统可以测试ECU程序开发的控制程序、驱动程序以及操作系统的有效性，以及不同的驱动芯片选型和车身部件选型，从而快速构建和测试不同的车身控系统产品方案。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种面向汽车车身控制开发的虚实结合测试方法，其特征在于，它的步骤为：

（1）将车身控制系统设定为两大部分：实际部分和虚拟部分；所述实际部分包括实际激励模块、实际ECU模块、实际车身部件模块，所述虚拟部分包括虚拟激励模块、虚拟ECU模块、虚拟车身部件模块；上述每一个虚拟模块均能实现与其对应的实际模块的功能；

（2）当进行开发和测试时，从实际部分和虚拟部分中选择激励模块、ECU模块和车身部件模块构成一个完整的待测试的车身控制系统，其中同一模块的虚拟部分与实际部分同时存在或二者选择其一；

（3）所述待测试的车身控制系统中激励模块发送测试激励；如果激励模块为虚拟激励模块时，通过三种方式产生测试激励：随机产生测试激励、编程产生测试激励和导入特定的测试用例文件，所有产生的测试激励均自动记录在激励日志文件中；如果激励模块为实际激励模块时，通过人工操作方式产生测试激励，所有产生的测试激励均通过人工记录在激励日志文件中；

（4）所述待测试的车身控制系统中，ECU模块运行车身控制程序，接受所述测试激励并控制所述待测试的车身控制系统中车身部件模块接受并响应；如果车身部件模块为虚拟车身部件模块时，响应记录将被自动记录在响应日志文件中；如果车身部件模块为实际车身部件模块时，响应记录将被人工记录在响应日志文件中；

（5）比对响应日志与激励日志，如果出现偏差则分析对应原因，通过修改、调试对应的模块完善系统设计；如果是对虚拟模块进行修改、调试时，仅修改虚拟模块对应的程序即可；

所述虚拟激励模块的设定步骤为： 

（1.1）分析车身控制应用的ECU通讯协议，遵循ECU通讯协议编写虚拟激励模块的程序；

（1.2）使用上述编写好的程序进行手动测试并修改程序，直至能够完全覆盖的控制实际车身部件模块；

所述虚拟车身部件模块的设定步骤为：

（2.1）分析车身控制应用中实际车身部件模块的各个驱动芯片，分别编写对应程序下载到虚实结合板，虚实结合板通过所述的程序来映射与其对应的驱动芯片的功能；

（2.2）分析车身控制应用中实际车身部件模块的各个车身部件，编写对应程序运行于PC端，接受虚实结合板的控制并反馈信号；

（2.3）使用实际激励模块或虚拟激励模块测试并修改程序，直至能够完全覆盖实际车身部件模块的功能；

所述虚拟ECU模块的设定步骤为：

（3.1）分析车身控制应用的实际ECU模块处理器芯片，虚拟ECU模块采用Skyeye模拟器；修改Skyeye模拟器以满足处理器速度以及通讯功能的正常使用；

（3.2）下载与实际ECU模块对应的ECU程序，通过连接虚实结合板控制实际车身部件模块；

（3.3）使用实际激励模块或虚拟激励模块测试并修改程序，直至能够完全覆盖实际车身部件模块的功能。

2.根据权利要求1所述的面向汽车车身控制开发的虚实结合测试方法，其特征在于，所述虚拟激励模块中测试激励的产生步骤为：

（4.1）选择激励产生的方式；

（4.2）如果是手动方式，则点选激励程序的控制按键或控制开关总成的开关；如果是随机方式则在激励程序中输入指定产生激励的时间间隔；如果是采用测试用例文件的方式则使用激励程序打开对应文件。

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