CN109738721A - 一种电阻信号模拟装置及方法、及产品测试模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电阻信号模拟装置。所述电阻信号模拟装置包括继电器开关电路组和串行电阻矩阵，所述继电器开关电路组包括多个继电器开关电路，每一所述继电器开关电路包括一个继电器，所述串行电阻矩阵包括依次串接的多个电阻；每一所述继电器的常开触点和常闭触点中的某一个触点接入所述串行电阻矩阵，常开触点和常闭触点中的另一个触点用于实现一路电阻输出；多路所述电阻输出的电阻阻值分别为2的整数次方；且所述继电器开关组电路实现的多路电阻输出之和构成总电阻输出。本发明还提供一种基于上述电阻信号模拟装置的电阻信号模拟方法和产品测试模拟系统。

Description

一种电阻信号模拟装置及方法、及产品测试模拟系统

技术领域

本发明涉及一种电阻信号模拟装置及方法、及产品测试模拟系统，属于产品测试技术领域。

背景技术

随着汽车保有量的增加，各种车载汽车电子产品也随之不断被推出。包括前装的汽车电子设备，如：汽车仪表、中控导航等；后装的车载辅助设备，如：行车记录仪器、智能后视镜、抬头显示仪等。

在上述各类汽车电子产品不断迭代更新过程中，产品上市前，对产品的测试工作变得更加繁杂，其中包含很多重复性的验证性测试工作。而测试工作中针对汽车电子特性，涉及到通过电阻式传感器检测的阻值输入校验，例如汽车仪表显示油压、水温、胎压；涉及到通过电阻元器件产生的阻值信号输入校验，例如汽车方向盘、中控导航设备的按键操作。关于汽车电子产品的电阻信号输入相关的测试，目前只能通过外接可调负载电阻箱加人工测试的方式进行。但是该方法存在以下明显弱点：

1.频繁地人工调节产生的电阻信号，容易产生一定误差，而在精密度要求较高的一些设备上，这些误差可能是致命的。

2.在汽车行业内，需要进行大量重复性的验证性测试的情况下，显得效率较低、共通性差、成本较高、操作不便。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种电阻信号模拟装置及方法、及产品测试模拟系统。

本发明采用的技术方案是：一种电阻信号模拟装置包括如下步骤：包括继电器开关电路组和串行电阻矩阵，所述继电器开关电路组包括多个继电器开关电路，每一所述继电器开关电路包括一个继电器，所述串行电阻矩阵包括依次串接的多个电阻；每一所述继电器的常开触点和常闭触点中的某一个触点接入所述串行电阻矩阵，常开触点和常闭触点中的另一个触点用于实现一路电阻输出；多路所述电阻输出的电阻阻值分别为2的整数次方；且所述继电器开关组电路实现的多路电阻输出之和构成总电阻输出。

优选地，所述电阻信号模拟装置包括主板和与所述主板通信连接的多个辅板，每一所述辅板集成有相对应的一个继电器开关电路组和一个串行电阻矩阵；每一所述辅板还包括辅板 MCU，所述辅板MCU连接多个所述继电器开关组电路的继电器，从而控制每一所述继电器的工作状态。

优选地，所述主板包括主板MCU、及分别于所述主板MCU电连接的电源控制电路、上位机通信电路和信号输出接口电路。

一种产品测试模拟系统包括：上位机、及如上所述的电阻信号模拟装置；所述电阻信号模拟装置的主板通过上位机通信电路和信号输出接口电路分别通信连接所述上位机和待测试产品；所述上位机根据测试脚本产生并发送电阻模拟指令至所述电阻信号模拟装置，所述电阻信号模拟装置根据接收到的电阻模拟指令产生并发送相对应的模拟电阻信号至所述待测试产品；

设定电阻模拟指令中要求的模拟电阻阻值为A，则根据指数分解规则，将A分解整理为：

A＝2^x+2^y+2^z+…+2⁰，其中，x、y、z等均为正整数，且x＞y＞z；

设定所述电阻信号模拟装置内包括n个继电器开关电路，每一所述继电器开关电路输出一路电阻输出，且多路电阻输出分别标记作：output 1、output 2、…、output n，其中，n为正整数；

而且，output 1的输出电阻为2⁰，output 2的输出电阻为2¹，…，output n的输出电阻为 2^n-1，

所述电阻信号模拟装置根据模拟电阻阻值A的指数分解结果，控制相对应的继电器开关电路实现的电阻输出，从而最终实现输出与所述模拟电阻阻值A相对应的模拟电阻。

一种基于上述任一所述的电阻信号模拟装置的电阻信号模拟方法，包括：设定要求的模拟电阻阻值为A，则根据指数分解规则，将A分解整理为：

A＝2^x+2^y+2^z+…+2⁰，其中，x、y、z等均为正整数，且x＞y＞z；

设定所述电阻信号模拟装置内包括n个继电器开关电路，每一所述继电器开关电路输出一路电阻输出，且多路电阻输出分别标记作：output 1、output 2、…、output n，其中，n为正整数；

而且，output 1的输出电阻为2⁰，output 2的输出电阻为2¹，…，output n的输出电阻为 2^n-1，

所述电阻信号模拟装置根据模拟电阻阻值A的指数分解结果，控制相对应的继电器开关电路实现的电阻输出，从而最终实现输出与所述模拟电阻阻值A相对应的模拟电阻。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种电阻信号模拟装置及方法、及产品测试模拟系统，具有如下有益效果：

1、关于车载产品的精密电阻信号相关测试，相比现有方法本发明具有明显的高效性。本发明可通过合理的脚本设计，实现无人值守、自动化托管测试；本方法设计简洁，测试脚本的编写非常容易上手，且数字化的阻值设置，避免了人工测试时可能发生的测试误差，减少了纠偏的工作；本方法提供了测试结果自动写入及测试结果统计功能，进一步提高了的测试工作的效率。

2、本设计方法，理论上可以无限扩展测试步骤的类型，即通过本文上位机软件部分的设计说明，以DLL形式扩展测试业务的广度。

附图说明

图1是产品测试模拟系统的结构示意图；

图2是产品测试模拟系统的工作流程图；

图3是上位机的测试脚本执行软件的设计流程图；

图4是电阻信号模拟装置的结构示意图；

图5是电阻信号模拟装置中辅板的继电器开关组及串行电阻矩阵电路示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种产品测试模拟系统包括：上位机和电阻信号模拟装置。具体地，所述上位机根据测试脚本产生并发送电阻模拟指令至所述电阻信号模拟装置，所述电阻信号模拟装置根据接收到的电阻模拟指令产生并发送相对应的模拟电阻信号至所述待测试产品。

需要说明的是，本发明提供的产品测试模拟系统不仅可以适用于汽车电子产品测试，还可以适用于任何需要用到模拟电阻信号的电子产品测试领域，本发明对此不做限定。

而且，所述上位机可以为计算机、平板电脑、智能手机等可以运行应用程序的电子设备，本发明对此不做限定。而且，所述上位机安装有测试脚本执行软件，具体地，如图2和图3所示，所述测试脚本执行软件包括如下模块：

1、读写测试脚本文件模块(Excel格式文件读写)

本方法采用.Net平台下C#实现。通过调用.Net版开源库EPPlus，以xlsx(OpenOffice X2L)格式读写Excel文件。

2、解析及执行测试脚本模块

本方法设计了测试脚本(Excel文件)的固定格式，测试脚本的每一行即为一条测试步骤，测试人员可以根据测试任务自定义设计测试脚本，脚本包括以下字段：

Status：控制该测试步骤是否被执行，可选Yes或No

Action：该测试步骤的执行的具体功能，可按规则自定义。

Para2eter：Action的执行参数，可按规则自定义。

Result:自动填写的测试结果，OK或NG。

关于Action与Para2eter的解析和执行，上位机的测试脚本执行软件中采用了.Net平台下反射机制，可以动态的加载测试脚本需要使用的DLL(Dyna2ic Link Library，动态链接库)，即根据配置文件中登录的DLL信息加载程序集，并给程序集的某个方法传递参数(即Para2eter)，以执行该程序集中的某个API(即Action)，并返回执行结果(即Result)。测试人员是可以根据需求自定义开发所述DLL的，则增加了本方法的可扩展性。

3、控制测试模块

本方法为测试过程设计了执行、暂停、重载、关闭的控制，为测试任务执行提供了操作便利性。具体实现方式为较通用的程序执行方法，在此不再赘述。

所述电阻信号模拟装置包括主板和与所述主板通信连接的多个辅板。

如图4所示，所述主板包括主板MCU、及分别于所述主板MCU电连接的电源控制电路、上位机通信电路和信号输出接口电路。需要说明的是，所述电源控制电路、所述上位机通信电路和所述信号输出接口电路均为本领域内通用的电路结构，本领域技术人员在知晓本领域内通用的公知常识和理论知识基础上，均可以不用付出任何创造性劳动获得所述电源控制电路、所述上位机通信电路和所述信号输出接口电路的具体结构，因此本发明在此不做赘述。

主板MCU(型号：LPC1768FBD100)主要实现了对系统的电源控制及开关、看门狗定时器电路控制、USB转TTL串口通信的控制、LED显示控制、CAN信号收发电路的控制，以及与辅板处理器间通信控制。辅板MCU(型号：ST232F103CBT6)主要实现了对独立继电器开关组和电阻矩阵电路的控制，以及CAN信号收发电路的控制。

由于主板处理数据相对较多，且有较复杂的控制算法，对于MCU性能要求比较高，LPC1768FBD100是NXP推出的一种适合嵌入式应用的Cortex-23微控制器，具有高集成度和低功耗的特点，运行频率为100 2Hz，可以完美的完成本装置的功能需求和精准的控制。LPC1768FBD100包含了八通道通用D2A控制器、四个通用定时器，而且总线接口资源丰富，可以方便地实现多机和分布式控制，构成各种规模的多机系统和网络系统，为后续的功能扩展提供了可能性。

对所述上位机通信电路而言，为了接收上位机指令，并将执行结果反馈给上位机，本装置使用USB总线的转接芯片(CH340G)，设计了USB转TTL串口通信电路。由于CH340 芯片通过USB转换出来的TTL串口输出和输入电压是根据芯片供电电压自适应的，本装置选择3.3V供电。其它均采用了通用的设计方法，本文不再赘述。

每一所述辅板集成有相对应的一个继电器开关电路组和一个串行电阻矩阵、及辅板MCU；所述辅板MCU连接多个所述继电器开关组电路的继电器，从而控制每一所述继电器的工作状态。

对所述辅板的继电器开关电路组和串行电阻矩阵而言，电阻矩阵的设计方法有很多种，针对测试对象的性能指标，本装置采用了二进制权值电阻的方式串行连接各阻值的电阻，以形成电阻矩阵。例如，如图5所示，电阻矩阵电路采用了46只0.1％高精度的贴片电阻串联，并通过控制电路选通相应的19只继电器开关组，将对应的电阻短接，从而实现阻值范围在 1Ω～524287KΩ的任意电阻值的输出。当然，不限于图5，所述继电器开关电路组和所述串行电阻矩阵还可以采用其他数量的电阻和继电器，本发明对此不做限定。

具体地，所述继电器开关电路组包括多个继电器开关电路，每一所述继电器开关电路包括一个继电器，所述串行电阻矩阵包括依次串接的多个电阻；

每一所述继电器的常开触点和常闭触点中的某一个触点接入所述串行电阻矩阵，常开触点和常闭触点中的另一个触点用于实现一路电阻输出；

多路所述电阻输出的电阻阻值分别为2的整数次方；且所述继电器开关组电路实现的多路电阻输出之和构成总电阻输出。

所述电阻信号模拟装置的电阻模拟原理如下：

设定电阻模拟指令中要求的模拟电阻阻值为A，则根据指数分解规则，将A分解整理为：

A＝2^x+2^y+2^z+…+2⁰，其中，x、y、z等均为正整数，且x＞y＞z；

设定所述电阻信号模拟装置内包括n个继电器开关电路，每一所述继电器开关电路输出一路电阻输出，且多路电阻输出分别标记作：output 1、output 2、…、output n，其中，n为正整数；

而且，output 1的输出电阻为2⁰，output 2的输出电阻为2¹，…，output n的输出电阻为 2^n-1，

所述电阻信号模拟装置根据模拟电阻阻值A的指数分解结果，控制相对应的继电器开关电路实现的电阻输出，从而最终实现输出与所述模拟电阻阻值A相对应的模拟电阻。

例如，以二进制分解为例，设定所述电阻信号模拟装置内包括19个继电器，且如果设定继电器的编号为RELAY1-19，则19只继电器分别控制以二进制权值串行的电阻阵列的电阻网络开关，如表1所示。

表1：电阻矩阵电路的贴片电阻

具体地，如图2和图3所示，所述产品测试模拟系统的测试过程如下：

步骤一：上位机的测试脚本执行软件加载并解析Excel格式的测试脚本，并对测试脚本进行有效性检查，如果测试脚本格式或执行参数有误，则在Excel中标记该单元格填充颜色；如果测试脚本符合；

步骤二：控制测试脚本的执行、暂停、重载、关闭；

步骤三：执行脚本时，根据步骤一的解析结果，获取测试需要输出的固定阻值，通过串口通信发送请求固定阻值输出的消息到装置；

步骤四：电阻信号模拟装置的主板接收到消息后解析通信数据，获取上位机请求的电阻值，并通过处理器间CAN通信控制电路，将阻值数字信号转发给辅板，以控制继电器开关组和串行电阻矩阵电路输出固定阻值；

步骤五：通过步骤四输出的电阻阻值与根据装置出厂前预先写入Flash区域的阻值计算出的基准阻值进行比较，如果一致，通过信号输出电路及接插件输出给被测试对象。

此外，一种基于如图1所述电阻信号模拟装置的电阻信号模拟方法，包括：设定要求的模拟电阻阻值为A，则根据指数分解规则，将A分解整理为：

A＝2^x+2^y+2^z+…+2⁰，其中，x、y、z等均为正整数，且x＞y＞z；

设定所述电阻信号模拟装置内包括n个继电器开关电路，每一所述继电器开关电路输出一路电阻输出，且多路电阻输出分别标记作：output 1、output 2、…、output n，其中，n为正整数；

而且，output 1的输出电阻为2⁰，output 2的输出电阻为2¹，…，output n的输出电阻为 2^n-1，

所述电阻信号模拟装置根据模拟电阻阻值A的指数分解结果，控制相对应的继电器开关电路实现的电阻输出，从而最终实现输出与所述模拟电阻阻值A相对应的模拟电阻。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种电阻信号模拟装置，其特征在于，包括继电器开关电路组和串行电阻矩阵，

所述继电器开关电路组包括多个继电器开关电路，每一所述继电器开关电路包括一个继电器，所述串行电阻矩阵包括依次串接的多个电阻；

每一所述继电器的常开触点和常闭触点中的某一个触点接入所述串行电阻矩阵，常开触点和常闭触点中的另一个触点用于实现一路电阻输出；

多路所述电阻输出的电阻阻值分别为2的整数次方；且所述继电器开关电路组实现的多路电阻输出之和构成总电阻输出。

2.根据权利要求1所述的一种电阻信号模拟装置，其特征在于，所述电阻信号模拟装置包括主板和与所述主板通信连接的多个辅板，每一所述辅板集成有相对应的一个继电器开关电路组和一个串行电阻矩阵；

每一所述辅板还包括辅板MCU，所述辅板MCU连接多个所述继电器开关组电路的继电器，从而控制每一所述继电器的工作状态。

3.根据权利要求2中所述的电阻信号模拟装置，其特征在于：所述主板包括主板MCU、及分别于所述主板MCU电连接的电源控制电路、上位机通信电路和信号输出接口电路。

4.一种产品测试模拟系统，其特征在于，包括：上位机、及如权利要求3所述的电阻信号模拟装置；

所述电阻信号模拟装置的主板通过上位机通信电路和信号输出接口电路分别通信连接所述上位机和待测试产品；

所述上位机根据测试脚本产生并发送电阻模拟指令至所述电阻信号模拟装置，所述电阻信号模拟装置根据接收到的电阻模拟指令产生并发送相对应的模拟电阻信号至所述待测试产品；

设定电阻模拟指令中要求的模拟电阻阻值为A，则根据指数分解规则，将A分解整理为：

A＝2^x+2^y+2^z+…+2⁰，其中，x、y、z等均为正整数，且x＞y＞z；

设定所述电阻信号模拟装置内包括n个继电器开关电路，每一所述继电器开关电路输出一路电阻输出，且多路电阻输出分别标记作：output 1、output 2、…、output n，其中，n为正整数；

而且，output 1的输出电阻为2⁰，output 2的输出电阻为2¹，…，output n的输出电阻为2^n-1，

所述电阻信号模拟装置根据模拟电阻阻值A的指数分解结果，控制相对应的继电器开关电路实现的电阻输出，从而最终实现输出与所述模拟电阻阻值A相对应的模拟电阻。

5.一种基于权利要求1-3任一所述的电阻信号模拟装置的电阻信号模拟方法，其特征在于，包括：设定要求的模拟电阻阻值为A，则根据指数分解规则，将A分解整理为：

A＝2^x+2^y+2^z+…+2⁰，其中，x、y、z等均为正整数，且x＞y＞z；

设定所述电阻信号模拟装置内包括n个继电器开关电路，每一所述继电器开关电路输出一路电阻输出，且多路电阻输出分别标记作：output 1、output 2、…、output n，其中，n为正整数；

而且，output 1的输出电阻为2⁰，output 2的输出电阻为2¹，…，output n的输出电阻为2^n-1，

所述电阻信号模拟装置根据模拟电阻阻值A的指数分解结果，控制相对应的继电器开关电路实现的电阻输出，从而最终实现输出与所述模拟电阻阻值A相对应的模拟电阻。