自动化测试技术_基于虚拟仪器技术的BCM自动化测试系统

　　摘要:随着现代汽车工业的发展,对汽车中央控制器(BCM)的安全性和可靠性提出了更高的要求。提出一种基于虚拟仪器技术的BCM自动化测试方法,可实现对BCM系统的有效功能测试和无效功能测试。以此方法为基础,设计并实现了BCM自动化测试系统。经测试实验表明,该方法可有效检测BCM系统的有效功能和无效功能。
　　关键词:BCM 自动化测试 有效功能 无效功能
　　
　　引言
　　 随着现代汽车工业的发展,对汽车的安全性和可靠性提出了更高的要求。作为汽车中的核心控制装置车身中央控制器(BCM),对它的安全性和可靠性也提出了更高的要求。所以必须针对每一个BCM在出厂前进行完备性测试,包括了BCM的有效功能测试和无效功能测试。有效功能指的是针对外部输入控制信号,BCM作出相应的正确功能响应。无效功能指的是当BCM正确响应外部输入控制信号时,有其他不相关的功能响应出现。无效功能的出现会给汽车在行驶过程中带来许多安全隐患以致危及生命,所以对车身中央控制器的无效功能进行检测是非常重要、也是必不可少的。
　　 目前对BCM的自动化测试方法[1~2]主要是在BCM的输入端接上各种信号的模拟开关,在BCM的输出端接上各种信号的检测模块。通过对BCM输入端模拟开关的控制来实现对BCM输出端信号的定性、定量测试。这种方法的优点是采用自动化的测试方法,规避人为因素,保证测试结果的正确性;缺点是由于输出端检测模块的资源有限,所以只能对BCM的有效功能进行测试,而不能对BCM的无效功能进行检测。本文提出一种新的自动化测试方法,不仅可以对有效功能进行测试,还能对无效功能进行测试。
　　 基于虚拟仪器技术的BCM自动化测试系统能够对BCM的所有输出信号进行动态的全过程的检测;能够保存BCM的所有输出信号的最终测试结果,便于对售后件的质量进行追索等。
　　 测试系统的原理框图如图1所示,主要由PC机、DO板卡、输出信号调理电路、输入信号调理电路以及数据采集卡组成。PC机作为BCM测试系统的核心,根据BCM的控制时序,通过DO板卡产生BCM的控制信号。该控制信号经过输出信号调理电路加载到待测BCM的输入端。BCM响应控制信号之后产生输出信号。该输出信号经过输入信号调理电路后,PC机通过数据采集卡将该输出信号采集并进行相应的处理。PC机利用数据采集卡对待测BCM的所有输出信号进行采集,所以可以对待测BCM进行有效功能测试和无效功能测试。
　　BCM自动化测试系统的硬件设计与实现
　　 BCM测试系统的硬件部分包括PC机、DO板卡、数据采集卡、输出信号调理电路和输入信号调理电路。
　　 待测BCM的输入端控制信号一共有40路,每路控制信号为逻辑型信号,逻辑“1”为负载电源正,逻辑“0”为负载电源负,每路控制信号的频率小于等于10Hz。所以选择的DO板卡为美国国家仪器公司的PCI-6513板卡[3],该板卡拥有64路数字输出,每8路通道提供组隔离。
　　 待测BCM的输出端信号一共有15路,每一路输出信号的频率小于100HZ。所以选择的数据采集卡为美国国家仪器公司的PCI-6225板卡[4],该板卡拥有80路单端模拟输入通道/40路差分输入通道,16位的分辨率,采样率为250kS/s,最大输入电压范围从-10V到10V。
　　 PC机选用研华工控机,共有四根PCI插槽。使用三根PCI插槽,分别接1个PCI-6513板卡和2个PCI-6225板卡,一根插槽备用。
　　 输出信号调理电路原理如图2、图3所示,它主要有三个作用:对板卡输出端与车身中央控制器输入端进行隔离,防止板卡输出端损坏;当控制信号有效时,将板卡输出端的信号转化成与车身中央控制器输入端相匹配的控制信号,板卡输出端逻辑“0”有效;当控制信号无效时使控制端处于高阻状态,不对车身中央控制器的输入端产生任何影响;
　　 输入信号调理电路原理如图4所示,考虑到负载部分电压为0~16V,而数据采集卡采样电压范围为0~10V,所以此部分调理电路由三个相同阻值的电阻及双向瞬态抑制管组成。目的是将待测电路板输出端的电压降为原值的三分之一,与数据采集卡输入端采样电压范围相匹配,用以保护数据采集卡输入端不受损坏。
　　 采用NI公司的Labview[5]软件完成BCM自动化测试系统的软件设计,软件设计框图如图5所示,由功能逻辑控制、数据采样、数据处理、结果显示和数据保存构成。
　　
　　 BCM测试系统按照每个子功能模块进行测试。若假定对某一个功能模块进行测试,整个BCM测试软件工作过程如下:首先测试软件控制数字量输出板卡6513的64个数字量输出端发出一组脉冲控制序列命令,通过输出信号调理电路转换成与BCM输入端相匹配的脉冲控制序列信号。BCM根据其内在的输入输出逻辑关系会在输出端产生相对应的输出信号,经输入信号调理电路转换成与模拟量数据采集板卡6225的输入端相匹配的信号。此时经6225采集得到一个二维数组80【输出路数】*采样点数【一组脉冲控制序列命令周期里】的检测值。进行数据处理时,首先对这个二维数组进行简化,即对在一组脉冲控制序列命令周期里的检测值进行平均处理得到一个一维数组80*1的检测值,再将这一维数组的检测值与理论值进行比较,从而得到测试结果【定量值】数组和判断结果【定性值】的数组。同样地车身中央控制器测试系统执行第二组脉冲控制序列命令,得到第二组测试结果【定量值】数组和判断结果【定性值】数组,直至该功能的最后一组脉冲控制序列命令执行完毕。其余功能模块的测试同上所述,直至最后一个功能的最后一组脉冲控制序列命令执行完毕,最后在数据处理输出端会得到两个二维数组80×脉冲控制序列命令数【功能模块数×单一功能模块的控制命令数】,一个是定量结果输出的二维数组,一个是定性结果输出的二维数组。结果显示部分将在数据处理输出端的二维数组中选出每个功能模块N组脉冲序列中最具代表性的一组,组成二个显示数组即定量显示数组【检测值】和定性显示数组【颜色】,显示如图6所示。数据保存部分分别将定量显示数组和定性显示数组加上产品生产日期或产品生产批次保存在PC机硬盘中。
　　 BCM自动化测试系统的测试包括了左右转向灯功能测试、碰撞开关功能测试、车窗升降功能测试、雨刮电机功能测试、雾灯功能测试、警报灯功能测试等。
　　 以左转向灯功能模块的测试为例:
　　 左转向灯功能模块的逻辑控制脉冲序列共分7段,每段持续时间为500ms。控制DO板卡输出第0组逻辑控制脉冲,待测BCM响应命令后在CH0通道输出持续500ms的低电平(图7第0段),采样进来后对电平值进行判断,保存数值和判断结果;接着控制DO板卡输出第1组逻辑控制脉冲,此时待测BCM响应命令后在CH0通道输出周期为200ms的脉冲波,采样进来后对周期值进行判断,保存数值和判断结果;依次进行类似操作直至第6段完成。
　　 以上部分是左转向灯功能模块有效功能的测试,对于无效功能是在未涉及的DO端口均置“0”,数据采样时对CH0通道外的所有通道进行采样,同时进行电平值的判断。若待测BCM功能正常,则CH0通道外的所有通道均输出0电平。其他功能模块的测试同上,同样完成有效功能和无效功能的检测。经测试表明,通过该测试方法,可发现许多质量隐患,如信号延时、信号灯闪跳等误动作信号,为研发质量的持续改进和提高提供了科学的依据。
　　
　　结语
　　 对于组建一个多输入控制端和多输出信号端的测试系统,由于它们之间的输入输出逻辑关系多而且复杂,通常用逻辑控制模块的方法来实现非常繁琐,首先是硬件电路的繁琐,输入输出端口资源较多需要对其进行扩展,其次是软件编程较复杂。如用虚拟仪器技术来组建一个多输入控制端和多输出信号端的测试系统,显得轻而易举。首先是硬件部分:有较多可供选择的输入输出板卡,并且测量精度高、性能稳定可靠;其次是软件部分:采用美国国家仪器公司的LABVIEW图形化编程语言,使对整个测试系统的软件部分编程显得非常方便、简洁,便于阅读便于修改等。值得注意的是:1.由于硬件部分的输入输出板卡比较昂贵,要增加输入输出接口电路部分,用以保护输入输出板卡。2.由于是一个多输入控制端和多输出信号端的测试系统,所以测试系统的结构的工艺性值得重视。
　　
　　参考文献
　　[1] 王雷勇,卢燕,张天开.基于LabVIEW的车身控制器功能测试系统设计,橡塑技术与装备,2008年34卷5期,页码:50-52.
　　[2] 罗来军,奚晓华,贾鹤鹏.基于虚拟仪器技术的车身控制器功能测试系统,上海汽车, 2009年4期,页码:20-23.
　　[3] NI PCI-651x说明书(https://sine.省略/ds/app/doc/p/id/ds-105/lang/zhs),2010.
　　[4] NI PCI-622x说明书(https://sine.省略/ds/app/doc/p/id/ds-15/lang/zhs),2008.
　　[5] 岂兴明,周建兴,矫津毅 编著.LabVIEW 8.2中文版入门与典型实例,2008年07月第1次印刷.
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