隨著汽車芯片計算能力的提升，域控制器逐步成為汽車電子行業(yè)的研究熱點。相比于分布式架構，即不同的電子電氣功能放在不同的電控系統(tǒng)上，域控制器更加專注于系統(tǒng)方案和軟件集成控制，有效克服了分布式架構中嵌入式軟件和底層驅(qū)動交互不一致和冗余的缺點。車身域控制器集成了車身電子的所有基礎驅(qū)動，整合了鑰匙、燈、車門、車窗等電控系統(tǒng)的功能，規(guī)避了控制器之間通訊不一致帶來的風險。
硬件在環(huán)（HIL）測試技術，又叫半實物仿真測試技術，可完成設計初期時域控制器的錯誤和缺陷等驗證工作。HIL測試設備是一個閉環(huán)測試系統(tǒng)，通過仿真模型和實時硬件系統(tǒng)仿真控制器所需要的輸入輸出信號。硬件在環(huán)測試技術無需真實車輛，允許開發(fā)和測試交叉進行，有效地減少了車型開發(fā)周期，同時能夠?qū)崿F(xiàn)自動化測試，節(jié)約了人力和時間成本。
1測試系統(tǒng)總體方案設計
本車身域控制器通用測試系統(tǒng)基于硬件在環(huán)技術開發(fā)，控制器的輸入、輸出信號均采用虛擬仿真方案，可完成各種復雜極端工況下控制器的功能測試和故障注入測試。系統(tǒng)在軟件和硬件上配置了豐富的電氣接口，實現(xiàn)了不同車型車身域控制器的快速切換，極大縮短了設備改造周期。同時，系統(tǒng)設計了自動化測試管理系統(tǒng)，可達到24小時無人值守連續(xù)運行，自動生成測試報告和日志，節(jié)省人力和時間成本。
測試系統(tǒng)總體分為上位機系統(tǒng)、HIL仿真系統(tǒng)和車身域控制器測試裝置等三個部分。將車身域控制器接入該測試系統(tǒng)后，測試人員通過操作上位機系統(tǒng)控制HIL仿真系統(tǒng)模擬車身域控制器所需要的開關、傳感器、總線等輸入信號；同時，HIL仿真系統(tǒng)可實時監(jiān)測車身域控制器的輸出信號以及測試裝置中仿真負載的運行狀態(tài)，如圖1所示。
圖1 通用測試系統(tǒng)原理
2測試系統(tǒng)軟件和硬件方案設計
2.1 上位機系統(tǒng)方案設計
上位機系統(tǒng)包括4個子系統(tǒng)，分別為虛擬儀表系統(tǒng)、故障注入系統(tǒng)、自動化測試系統(tǒng)和測試管理系統(tǒng)，見圖2。
圖2 自動化測試流程
2.1.1 虛擬儀表系統(tǒng)
虛擬儀表系統(tǒng)是利用NI公司Veristand軟件設計的上位機界面，是車身域控制器功能測試的可視化操作界面。通過操作虛擬儀表界面上的按鍵，可控制HIL仿真系統(tǒng)模擬控制器所需的各種開關、傳感器等輸入信號，同時實時顯示HIL仿真系統(tǒng)采集的車身域控制器的輸出信號和測試裝置中仿真負載的狀態(tài)信號。
2.1.2 故障注入系統(tǒng)
故障注入系統(tǒng)是車身域控制器故障注入測試的可視化操作界面，通過串口協(xié)議和HIL仿真系統(tǒng)交互，用于制造控制器輸入、輸出信號短路、過流、開路等電氣故障。配合自動化測試系統(tǒng)，可實現(xiàn)故障注入功能的自動化測試。
2.1.3 自動化測試系統(tǒng)
自動化測試系統(tǒng)用于實現(xiàn)車身域控制器的邏輯功能和故障注入的自動化測試，主要包括：序列庫、動作庫、用例庫和評價庫。
為了提高自動化測試序列的通用性，自動化測試序列和HIL仿真系統(tǒng)中的仿真模型采用映射文件連接，降低了耦合程度。
動作庫采用圖形化語言設計，用于編寫自動化序列中的功能模塊；評價庫內(nèi)嵌Python語言，用于編寫復雜邏輯功能的檢測腳本；用例庫用于連接動作模塊和評價模塊，搭建各種用戶場景測試用例；序列庫用于創(chuàng)建和執(zhí)行自動化測試序列，負責傳遞參數(shù)。
2.1.4 測試管理系統(tǒng)
測試管理系統(tǒng)用于管理整個測試流程，包括：計劃管理、缺陷管理、報告管理和序列管理。
用例管理用于傳遞測試用例參數(shù)，實現(xiàn)測試用例最大化復用；計劃管理用于管理不同車型的測試任務，傳遞自動化序列參數(shù)；缺陷管理用于管理不同車型的測試問題版本，記錄試驗問題的整個處理過程；報告管理用于管理不同車型測試任務的測試報告，避免測試人員重復工作。
2.2 HIL仿真系統(tǒng)
HIL仿真系統(tǒng)包括實時處理器、I/O板卡、CAN通訊板卡、LIN通訊板卡、故障注入板卡和信號調(diào)理板卡，見圖3。
圖3 HIL仿真系統(tǒng)設計方案
實時處理器中加載MATLAB編寫的仿真模型，用于實時響應上位機的操作指令以及控制I/O板卡。I/O板卡用于模擬和采集被測控制器的各種輸入和輸出信號，包括數(shù)字I/O板卡、模擬I/O板卡等。CAN通訊板卡用于模擬和接收CAN網(wǎng)絡通訊信號。LIN通訊板卡用于模擬和接收LIN網(wǎng)絡通訊信號。信號調(diào)理板卡用于將I/O板卡和被測控制器之間的電平轉(zhuǎn)換，同時也起到保護和隔離作用。故障注入板卡用于仿真控制器輸入、輸出信號的過流、短路、開路等電氣故障。其中，仿真模型包括：車輛模型，用于仿真車輛中傳感器、執(zhí)行器等復雜時序邏輯信號；I/O模型，用于仿真車輛中開關、控制等簡單邏輯信號；虛擬控制器模型，用于仿真和控制器交互的其他控制器。
2.3 車身域控制器測試裝置
為了滿足不同車身域控制器的快速切換和復雜外部接口的測試需求，測試裝置采用虛擬仿真方案設計，集成了豐富的電氣接口，見圖4。
圖4 測試裝置設計方案
仿真輸入裝置用于接收HIL仿真系統(tǒng)發(fā)送的控制信號，集成了控制器高有效開關、低有效開關、數(shù)字信號傳感器、模擬信號傳感器、電阻類開關、占空比信號傳感器、網(wǎng)絡信號等常用輸入信號。仿真負載裝置用于模擬控制器常用的電器負載，包括燈泡負載、電機負載、LED負載、鎖負載、數(shù)字輸出、占空比輸出、模擬輸出、繼電器負載等。實際操作時，控制器只需匹配相應的電氣接口，即可實現(xiàn)不同型號控制器的快速切換。
3測試驗證
實際工作時，測試人員需要根據(jù)控制器的邏輯功能和故障注入的測試需求完成測試用例的開發(fā)。然后，將測試用例錄入測試管理系統(tǒng)，并且完成測試用例和測試序列的參數(shù)賦值。在自動化測試系統(tǒng)中，通過調(diào)用動作庫和評價庫中的功能模塊，完成自動化測試序列中前提條件、測試步驟和預期結果等內(nèi)容。通過操作上位機系統(tǒng)啟動自動化測試序列，序列控制HIL仿真系統(tǒng)模擬控制器的輸入信號，并且實時采集控制器和仿真負載的狀態(tài)。序列自動調(diào)用評價庫中的檢測函數(shù)，確認測試結果是否符合預期結果。測試管理系統(tǒng)可自由添加序列，完成測試后自動生成測試報告。
以遠程開啟車窗功能為例，工作流程如下：在上位機系統(tǒng)中完成序列的開發(fā)，然后啟動自動化序列。序列調(diào)用HIL仿真系統(tǒng)中的虛擬T-BOX控制器，模擬遠程開啟命令至車身域控制器。控制器成功接收命令后，驅(qū)動仿真電機負載，模擬開窗動作。上位機系統(tǒng)實時采集控制器輸出信號和仿真負載的狀態(tài)信號，用于判斷測試結果與預期結果是否一致。最后，自動生成測試報告，如圖5所示。與此同時，在序列中可以模擬T-BOX命令信號錯誤、仿真電機負載過流或短路等特殊工況，以此增加測試覆蓋度。
圖5 測試系統(tǒng)示意圖
4總結
本文介紹的車身域控制器通用測試系統(tǒng)已在實際項目中應用。通過將測試系統(tǒng)的硬件接口平臺化和測試用例松耦合等方法，有效提高了整個測試系統(tǒng)的通用性。相比于分布式車身控制器測試設備，本系統(tǒng)設計了豐富的電氣接口和高效的自動化測試系統(tǒng)，可實現(xiàn)復雜場景和極限工況下車身域控制器的邏輯功能測試和故障注入測試，提高了測試覆蓋度，縮短了驗證周期。
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