CN201716591U - 基于pxi体系的用于测试ecu的自动测试系统 - Google Patents

Abstract

一种基于PXI体系的用于测试ECU的自动测试系统，包括ECU和负荷，ECU内包含第一通讯器，负荷包括可受ECU控制的一个或多个部件，自动测试系统进一步包括：PXI主体以及矩阵开关；PXI主体包括PXI总线，PXI控制器，第二通讯器、测试仪器和激励源，其中，PXI控制器、第二通讯器、测试仪器和激励源与PXI总线连接；其中，矩阵开关与ECU、负荷，以及与PXI主体中的PXI控制器、测试仪器和激励源相连，第二通讯器与第一通讯器之间建立有不经由矩阵开关的通信通路，用于将PXI控制器发出的用于指令ECU执行控制负荷中的一个或多个部件的动作的控制命令传送给ECU。本自动测试系统具有高测试精度和效率、操作简单、兼容性好、测试项目选择灵活等优点。

Description

基于PXI体系的用于测试ECU的自动测试系统 

技术领域

本实用新型涉及一种基于PXI(面向仪器系统的PCI扩展，PCI extensions forinstrumentation)体系的用于测试ECU(电子控制单元，Electronic Control Unit)的自动测试系统。 

背景技术

车载ECU在量产之前要对试作品作各种各样的信赖性试验，比如高低温冲击，噪音试验等，每次实验前后都要对ECU作电气特性测试，以评估产品的可靠性和信赖性试验对产品的影响。这些电气特性包括电路网络阻抗、电源电压、消费电流、漏电流、开关量阈值、AD转换精度、输出电压、齐纳电压、开关伦理、氧传感器机能、爆震传感器机能、EEPROM读写机能等二三十项测试项目，近七百次测试回数。试验中用到的设备有：精密电压源、精密电流源、万用表、示波器、函数发生器、电脑、EYD(京滨电子专用通信工具模块)卡、实负荷、Checker等。测试过程中，不但需要的仪器设备多，容易造成误差，而且非常耗时，一人测试一台ECU需要8个小时。比如要测某一通道的AD转换精度，第一步由员工A通过PC发出测试命令；第二步通过精密电源在ECU上施加特定电压；第三步通过EYD读取反馈结果并通知员工B记入结果表中。 

通过以上所述不难知道，手动测试有以下几个缺陷：第一、所用仪器设备多，成本昂贵；第二、系统连线复杂，容易出错；第三、测试手法困难，培训人员不易；第四、测试耗时，人力成本高；第五、人为因素造成误差的概率增大；第六、需要专用通信工具EYD和软件。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供了一种具有高测试精度和效率、操作简单、兼容性好、测试项目选择灵活等优点的基于PXI体系的自动测试系统，以解决现有技术中存在的以上问题。 

根据本实用新型的一种基于PXI体系的用于测试ECU的自动测试系统，包括ECU和负荷，该ECU内包含第一通讯器，该负荷包括可受该ECU控制的一个或多个部件， 其特征在于，该自动测试系统进一步包括：PXI主体以及矩阵开关；该PXI主体包括PXI总线，PXI控制器，第二通讯器，用于在该PXI控制器的控制下测试该ECU的多种电气特性的测试仪器，和用于在该PXI控制器的控制下提供该ECU所需的电压和/或电流以及各种波形电压的激励源，其中，该PXI控制器、该第二通讯器、该测试仪器和该激励源与该PXI总线连接；以及其中，该矩阵开关与该ECU、该负荷，以及与该PXI主体中的该PXI控制器、该测试仪器和该激励源相连，并且该激励源的该电压和/或电流、各种波形电压通过该矩阵开关被提供给该ECU，该ECU的分别与该多种电气特性一一对应的多个电信号通过该矩阵开关被提供给该测试仪器，该第二通讯器与该第一通讯器之间建立有不经由该矩阵开关的通信通路，用于将该PXI控制器发出的控制命令传送给该ECU，该控制命令用于指令该ECU执行控制该负荷中的该一个或多个部件的动作。 

本实用新型能够取得如下技术效果，所提供的自动测试系统具有如下优点：第一、精度高，并可以减少人为因素的干扰；第二、效率高，手动8小时的测试项目30分钟即可完成；第三、操作简单，只需简单控制几个按键；第四、不同机种之间移植方便；第五、测试项目选择灵活。 

附图说明

图示1是根据本实用新型的实施例的基于PXI体系的用于测试车载ECU的自动测试系统的构造图。 

图2是根据本实用新型的实施例的用于测试ECU的自动测试系统所进行的AD精度测试的硬件结构图。 

图3是显示在测试程序层的控制下进行的AD精度测试的流程图。 

图4是根据本实用新型的实施例的用于测试ECU的自动测试系统所进行的输出电压测试的硬件结构图。 

图5是显示在测试程序层的控制下进行的输出电压测试的流程图。 

具体实施方式

图示1根据本实用新型的实施例的基于PXI体系的用于测试车载ECU的自动测试系统的构造图。该自动测试系统包括型号为PXI-1045的PXI主体1，型号为PXI-2532的PXI矩阵开关3、车载ECU 2和负荷4，还包括与PXI主体1连接的通用电脑显示器5。该车载ECU 2作为ECU的实例，其内包含作为第一通讯器的实例的CAN 21，负荷4包括可受ECU 2控制的一个或多个部件。在本实施例中，为了提高系统测试的仿真度，负荷3包括 真实车辆上所使用的受车载ECU控制的一个或多个部件该一个或多个部件，即，包括实车使用的诸如喷油嘴、电磁阀等的各种执行部件。该自动测试系统还进一步包括通过矩阵开关3向ECU 2供电的电源6，以及包括作为输入设备的通用的键盘鼠标等的其他外设(未显示)。电源6选用菊水公司的PWR400作为ECU 2的主电源，其特点是可以通过电脑的USB口对电源进行控制和编程，以提高系统的智能化。 

如图1所示，该PXI主体1包括PXI总线10，型号为PXI-8106的PXI控制器11，作为第二通讯器的实例的型号为PXI-8461的CAN(控制器局域网，Controller Area Network)16。PXI主体1还进一步包括用于在PXI控制器11的控制下测试所述ECU的多种电气特性的测试仪器和用于在PXI控制器11的控制下提供ECU 2所需的电压和/或电流以及各种波形电压的激励源。更具体地，在本实施例中，测试仪器包括型号为PXI-4071的PXI万用表12和型号为PXI-6624的PXI计数器13，而激励源包括型号为PXI-4130的PXI精密电源14和型号为PXI-6723的PXI模拟电压输出15。在PXI主体1中，PXI控制器11、万用表12、计数器13、精密电源14和模拟电压输出15与PXI总线10连接。 

其中，矩阵开关3与ECU 2、负荷4，以及与PXI主体1中的PXI控制器11、万用表12、计数器13、精密电源14和模拟电压输出15相连。 

包括精密电源14、模拟电压输出15在内的激励源的电压和/或电流、各种波形电压通过矩阵开关3被提供给ECU 2，ECU 2的分别与例如AD转换精度、输出电压值等的多种电气特性一一对应的多个电信号通过矩阵开关3被提供给精密电源14和/或模拟电压输出15，矩阵开关3是在PXI控制器11的控制下，控制是否提供电压和/或电流以及各种波形电压，以及提供何种电压和/或电流、何种波形电压给ECU 2，或者控制是否提供电信号，以及提供哪个电信号给万用表12。 

CAN 16与CAN 21之间建立有不经由矩阵开关3的通信通路，用于将PXI控制器11发出的用于指令ECU 2执行控制负荷4中的一个或多个部件的动作的控制命令，亦即执行命令，传送给ECU 2。 

以下介绍矩阵开关3与ECU 2、负荷4，以及与PXI主体1中的PXI控制器11、万用表12、计数器13、精密电源14和模拟电压输出15的具体连接。PXI主体1还包括总线接出端口、测试端口和输出端口。 

其中PXI主体1的总线接出端口与PXI总线连接，PXI主体1的测试端口与精密电源14和/或模拟电压输出15的输入连接，PXI主体1的输出端口与激励源的输出连接。ECU 2包括输入端口及输出端口。负荷4包括输入端口。 

矩阵开关3包括用于连接PXI主体1的总线接出端口的总线接入端口和用于分别连接ECU 2、负荷4、PXI主体1中的测试仪器、激励源的多个接入端口。 

矩阵开关3与ECU 2、负荷4，以及与PXI主体1中的PXI控制器11、万用表12、计数器13、精密电源14和模拟电压输出15相连是指，PXI主体1的总线接出端口与矩阵开关3的总线接入端口连接，ECU 2的输入端口、ECU 2的输出端口、负荷4的输入端口、PXI主体1的测试端口、输出端口分别与矩阵开关3的多个接入端口中对应的一个接入端口连接。其中，这些装置的端口中包含多个端子，各个端口中的端子都被连接到矩阵开关3的相应通道上。矩阵开关3中各通道的交点处具有一个开关，开关通过该总线接入端口与PXI控制器11的总线输出端口连接，并受PXI控制器11的控制而将相应的两个通道接通/断开，以根据实际测量的需求实现相应装置/端口之间的连通。在需要时，负荷4的输入端口经由矩阵开关3只与ECU 2的输出端口连通。 

为了连接的紧凑性和提高系统的扩展性考虑，本实用新型的自动测试系统与外部装置的连线被置于一配线箱内。该配线箱可以把PXI主体1的专用接口换为实际所需要的通用接口，在对不同种类的ECU测试时易于配线，方便使用，并提高了系统的扩展性。另外，可以把纷乱的接线放在配线箱内，既可以使系统美观又防止了操作中出错。 

PXI控制器11所使用的系统软件采用模块化和分层技术，整个系统软件可以分为四层，分别是作为显示及操作按钮模块的实例的显示及操作按钮监控层、作为测试程序模块的实例的测试程序层、作为硬件接口及通信模块的实例的硬件接口程序及通信程序层，以及作为硬件初始化模块的实例的硬件初始化层。显示及操作按钮监控层用于控制在自动测试系统包含的显示器5中显示各种与自动测试系统进行的测试有关的信息以及监控自动测试系统的各个操作按钮的状态。测试程序层用于建立矩阵开关3与测试仪器、激励源、ECU 2之间的多种连通状态，并且控制自动测试系统的多种测试流程。硬件接口程序及通信程序层，用于设定激励源、控制测试仪器与ECU 2间经由矩阵开关3的电信号、控制CAN 16和CAN 21间的通信、生成测试结果。硬件初始化层用于在自动测试系统启动之初完成自动测试系统中各硬件的初始化和自检测试。 

显示及操作按钮监控层包括四个软件单元：测试结果显示单元、系统时钟显示单元、错误代码及信息显示单元、按钮监控单元。其中，测试结果显示单元控制在显示器5中显示自动测试系统当前所进行的测试的信号名、测试结果，并进行测试结果判断，以便清晰地显示测试异常情况。系统时钟显示单元控制在显示器5中显示当前测试的精准时间。错误代码及信息显示单元，在调试自动测试系统时，控制在显示器5中显示错误代码及信息， 便于调试和修改。按钮监控单元主要用于测试操作，其监控自动测试系统的各个操作按钮的状态，例如，被按下/释放，或者连续按压等等。 

测试程序层主要包括各个测试模块，由于采用模块化技术，可以无限制添加测试模块程序。本系统目前包括16个模块程序：分别是电阻测试、电压测试、电流测试、AD精度测试、开关量伦理测试、开关量阈值测试、Pulse输入测试、CAN通信测试、DBW功能测试、HILS功能测试、EEPROM读写测试、LAF读写测试、爆震传感器功能测试、输出电压测试、齐纳电压测试、WDT测试。并且，由于测试程序层采用的模块化技术，可以无限制地向其中增加测试模块程序，以实现更多的测试功能。 

以下对其中的AD精度测试和输出电压测试进行示例性说明。 

首先参照图2和图3说明AD精度测试。图2是根据本实用新型的实施例的用于测试ECU的自动测试系统所进行的AD精度测试的硬件结构图。首先，在PXI控制器11中的测试程序层的控制下，将自动测试系统中的硬件相应地连接成如图2所示的状态。图3是显示在测试程序层的控制下进行的AD精度测试的流程图。如图3所示，测试开始时，ECU2读取由PXI控制器11发出的执行命令，执行相应动作。接下来，在PXI控制器11的控制下设定矩阵开关3中的连接通道的连通/断开状态。随后，在精密电源，即定电压源处设定输入电压。随后进行精密电源的输出电压是否等于目标值的判断。如果输出电压等于目标值的话，则在100ms的延迟之后通过CAN间的通信读入AD值(模数转换值)。如果输出电压不等于目标值，则返回到定电压源的输入电压设定步骤。读入AD值的步骤进行了10次之后，将根据上述步骤得到的结果的平均值写入控制器生成的测试报告的特定位置，以结束上述AD精度测试。 

接下来参照图4和图5说明输出电压测试。图4是根据本实用新型的实施例的用于测试ECU的自动测试系统所进行的输出电压测试的硬件结构图。图5是显示在测试程序层的控制下进行的输出电压测试的流程图。首先，在PXI控制器11中的测试程序层的控制下，将自动测试系统中的硬件相应地连接成如图4所示的状态。如图5所示，测试开始时，ECU 2读取由PXI控制器11发出的执行命令，执行相应动作。接下来，在PXI控制器11的控制下设定矩阵开关3中的连接通道的连通/断开状态。随后，ECU的输出打开。100ms的延迟之后，利用万用表12测定输出电压。同样进行10次输出电压的测试，随后将上述结果的平均值写入控制器生成的测试报告的特定位置，以结束上述输出电压测试。 

PXI控制器11中的硬件接口及通信层包括命令读入单元、总电源控制单元、定电压和/或电流源控制单元、矩阵开关控制单元、万用表控制单元、模拟电压输出控制单元， 通信单元、硬件保护单元和结果自动录入单元。 

其中，命令读入单元用于从外部读取测试命令表。该测试命令表是在测试之前根据所需要ECU 2完成的控制负荷4中包含的一个或多个部件的动作而制作的。在本实施例中，该测试命令表是EXCEL文件的形式，作为自动测试系统运行的指令表，灵活性极大，可以编写ECU测试的所有指令。 

总电源控制单元，用于对自动测试系统的供电进行总体控制，并提供过压过流保护。它可以通过电脑的USB口被控制。 

定电压和/或电流源控制单元，基于测试命令表，对精密电源14进行控制以提供自动检测系统所需要的定电压/定电流。 

矩阵开关控制单元，基于测试命令表，控制矩阵开关3中的各个接入端口以及其中的端子间的接通与切断状态，快速地自动切换不同的测试通路来实现自动化。 

万用表控制单元，基于测试命令表，控制万用表12对来自ECU的多个电信号的测试，例如电阻、电流、电压的测试。测试的量程可以在上述命令表中进行设定。 

模拟电压输出控制单元，基于测试命令表，控制模拟电压模块15的输出波形，可以根据要求输出各种波形甚至叠加各种噪声的波形。 

通信单元，控制CAN 16将控制命令传送给CAN 21。它可以根据待测对象中定义的通信协议完成对不同对象的扩展。 

硬件保护单元，防止误操作对自动测试系统中的各硬件的损害。具体而言，由于疏忽或者误操作极容易引起短路，不管是对测试对象还是测试系统本身都会造成重大的损失，有了这个模块的保驾护航就可以避免这样的损失。其工作原理是在测试前根据待测对象的电路结构，对系统的每一个通道定义不同的属性IGP、GND、NOTHING、ECUSIGN等四种。在通道连接前根据事前的协议先进行判断再进行硬件操作，比如协议中规定属性为IGP的通道和属性为GND的通道不可以连接，那么在实际中如果错误地命令属性为IGP的通道和属性为GND的通道连接时就会报警提示修改。 

结果自动录入单元，用于自动生成测试结果报告，按照要求自动生成测试结果报告文件，避免了手动录入时的繁琐与可能的错误。在本实施例中该测试结果报告文件是EXCEL格式的。 

硬件初始化层在自动测试系统启动之初就完成系统中所有硬件的初始化和自检测试，使它们处于测试等待状态。本模块的功能是通过系统硬件名字的虚拟化使测试软件模块和真实系统硬件之间的关系灵活化。当系统硬件出现变化时比如更换硬件或者位置 换槽，不影响测试软件的使用。 

根据本实用新型的基于PXI体系的用于测试ECU的自动测试系统，在实际应用中取得了显著的效果，总结起来有以下几个方面：第一、提高了工作效率；每台ECU的测试时间从8小时提高到30分钟；第二、大大节约了设备成本和人力成本；第三、提高了测试精度，减少了人为因素的干扰。 

虽然在上述具体实施方式中所使用的负荷4是实负荷。也可以选用模拟负荷，当然不足之处在于这可能会一定程度地造成测试结果的与实际情况的微小偏差。 

虽然在上述具体实施方式中描述的是测试车载ECU的自动测试系统，但是根据所使用的负荷的变化，该系统也可以是用于其他装置的ECU单元的测试系统，例如其他数控机械、交通工具等。根据ECU的类型的不同，其内所包含的通讯器也不限于是CAN，可以根据这一变化对自动测试系统等PXI主体中的通讯器作出相应的变化。 

虽然本实用新型的特定实施例已被描述，但这些实施例只通过实例的方式进行表述，并不意欲限制本实用新型的范围。实际上，本文描述的创新系统可以通过各种其他形式实施；此外，也可以进行对本文描述的系统的各种省略、替代和改变而不背离本实用新型的精神。附后的权利要求及其等同内容的目的是涵盖落入本实用新型的范围和精神内的这样的各种形式或修改。 

Claims (6)

1.一种基于PXI体系的用于测试ECU的自动测试系统，包括ECU和负荷，所述ECU内包含第一通讯器，所述负荷包括可受所述ECU控制的一个或多个部件，其特征在于，所述自动测试系统进一步包括：

PXI主体，包括

PXI总线，

PXI控制器，

第二通讯器，

测试仪器，用于在所述PXI控制器的控制下测试所述ECU的多种电气特性，和

激励源，用于在所述PXI控制器的控制下提供所述ECU所需的电压和/或电流，以及各种波形电压，

其中，所述PXI控制器、所述第二通讯器、所述测试仪器和所述激励源与所述PXI总线连接；以及

矩阵开关；

其中，所述矩阵开关与所述ECU、所述负荷，以及与所述PXI主体中的所述PXI控制器、所述测试仪器和所述激励源相连，并且

所述激励源的所述电压和/或电流、各种波形电压通过所述矩阵开关被提供给所述ECU，所述ECU的分别与所述多种电气特性一一对应的多个电信号通过所述矩阵开关被提供给所述测试仪器，

所述第二通讯器与所述第一通讯器之间建立有不经由所述矩阵开关的通信通路，用于将所述PXI控制器发出的控制命令传送给所述ECU，所述控制命令用于指令所述ECU执行控制所述负荷中的所述一个或多个部件的动作。

2.如权利要求1所述的基于PXI体系的用于测试ECU的自动测试系统，其特征在于，所述PXI主体进一步包括总线接出端口、测试端口和输出端口，

其中所述总线接出端口与所述PXI总线连接，所述测试端口与所述测试仪器的输入连接，所述输出端口与所述激励源的输出连接，

所述ECU包括输入端口及输出端口；

所述负荷包括输入端口；以及 

所述矩阵开关包括用于连接所述总线接出端口的总线接入端口和用于分别连接所述ECU、所述负荷、所述PXI主体中的所述测试仪器、所述激励源的多个接入端口；

所述矩阵开关与所述ECU、所述负荷，以及与所述PXI主体中的所述PXI控制器、所述测试仪器、所述激励源相连是指，所述PXI主体的所述总线接出端口与所述矩阵开关的总线接入端口连接，所述ECU的输入端口、所述ECU的输出端口、所述负荷的输入端口、所述PXI主体的所述测试端口、所述输出端口分别与所述矩阵开关的所述多个接入端口中对应的一个接入端口连接。

3.如权利要求2所述的基于PXI体系的用于测试ECU的自动测试系统，其特征在于，所述矩阵开关是PXI矩阵开关。

4.如权利要求1至3任意一项所述的基于PXI体系的用于测试ECU的自动测试系统，其特征在于，所述ECU是车载ECU，并且所述负荷是实负荷，其包括真实车辆上所使用的受所述车载ECU控制的一个或多个部件。

5.如权利要求4所述的基于PXI体系的用于测试ECU的自动测试系统，其特征在于，所述测试仪器包括万用表和计数器，所述激励源包括精密电源和模拟电压输出模块。

6.如权利要求4所述的基于PXI体系的用于测试ECU的自动测试系统，其特征在于，所述第一通讯器和第二通讯器是控制器局域网。 

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