LabVIEW使用软件定义进行汽车电子测试

电子元件的逻辑和稳健性一直都是需要评估的对象。过去，汽车仅使用几种电子元件来执行简单的功能，每个元件都是在专门准备的环境中单独进行的。但随着电子元件日益多样化，且功能日益复杂，这种操作的弊端渐渐显露出来。现在，多个电子元件系统之间会进行通信，并且系统的运行与其他系统息息相关。除了对系统逐个进行测试外，还必须进行多系统测试，以便有效地评估这些系统的功能。除了元件的稳健性，系统的稳健性也必须进行评估。随着组件和装置种类的日益丰富，要评估的项目数量呈指数增长。因此，显然，评估系统需要自动化。

汽车电子需要开发的系统非常庞大复杂。因此，开发工作预计需要数年的时间并分阶段完成。阶段-1系统由以下元件组成：HILS（硬件在环仿真）引擎、机器人和图像处理系统。开发HILS引擎的NI HILS系统由PXI（用于仪器的PCI扩展）产品和RIO（可重配置的I/O）模块组成。使用LabVIEW系统设计平台，开发了这些硬件产品所需的软件。

有些元件无法建模，而人车界面的开发也非常具有挑战性。举个简单的例子，速度计就是一种无法建模的元件。假如速度计显示车速值为“50公里/小时”。在这种情况下，控制器会将显示“50公里/小时”的命令作为电信号发出。这种信号可以在仿真过程中进行评估，也可以在实际车辆上进行确认。只要系统运行正常，在接收到信号后，速度计会显示“50公里/小时”。然而，为了检查实际是否显示了“50公里/小时”，需要人工目视确认显示结果。换句话说，驾驶员对汽车信息的感知过程无法建模。类似地，驾驶员为了向汽车传递信息而执行的操作也无法建模。

如果驾驶员要将信息传达给汽车（电子元件），就需要操纵按钮或其他类型的仪表。而这种操作需要通过人手来实现。事实上，手动执行这些测试是可行的。但是，手动测试需要大量的时间和人力。因此，制定自动化评估机制就非常关键。为了满足这个需求，加入了一台机器人来操作电子元件。机器人通过电脑进行控制，代替人按下按钮，并点击触摸面板。同样，还需要考虑如何将信息从汽车（电子元件）传达给驾驶员。回到车速表的例子，传统的测试过程由人工目视检查，确定实际是否显示“50公里/小时”。为了实现这部分评估的自动化，增加了一个图像处理系统。具体来说，这一自动化过程是指使用摄像头拍摄速度计的显示器，然后处理获取的图像来确定显示结果是否正确。例如，如果使用七段LED显示屏显示速度，摄像头将拍摄LED显示屏并处理获取的图像，从而识别数字并确认显示的速度。或者，如果使用指针显示器来显示速度，图像处理时则会测量指针的角度，并使用该值来计算以公里/小时为单位的速度。通过监测和比较来自控制单元和显示器的信号，系统可以确定速度是否正确显示。

在所有用于测试稳健性的条件中，最具代表性的是电源电压波动和高噪声环境。例如，可以改变电源电压，以此确定所评估电子元件发生故障的临界点。

然而，不利条件下的逻辑性能并非稳健性评估的唯一指标。例如，车辆功能包括使用语音命令来操作车辆。这也在稳健性评估的范畴内。为了实现这一点，在系统中增加了语音合成系统。

公司开发的优势之一是NI以平台为中心的生态系统，其中包括合作伙伴和相关公司的兼容产品。构建的系统包含了机器人、图像处理系统、语音合成系统和其他各种元件。要想从一家公司获取所有这些元件，可能十分困难。因此，从不同公司选择了最合适的元件，然后使用LabVIEW和其他解决方案将其与NI HIL系统集成在一起。

此外，NI产品可提供高性能和高编程自由度，因此非常适合开发此系统。在硬件性能方面，高采样速率（时间分辨率）是一个重要的考量因素。在系统中，逻辑验证需要毫秒级的时间分辨率。另一方面，如果不能以微秒级进行采样，噪声的影响便很难评估。NI硬件是唯一能够以微秒级进行采样的产品。另外，NI硬件还包含一个用户可编程的内置FPGA。其他产品均无法提供这种自由度。如果采用一站式解决方案，每次汽车更新换代时，用户很可能都需要购买全新的系统。而NI解决方案不仅具有灵活性，而且还具有可持续性。几乎所有的NI硬件都可以持续使用，只需添加或修改选定的模块即可。此系统的另一个巨大优势是能够适应未来需求。

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