基于硬件在環(huán)仿真的汽車電子控制單元測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】基于硬件在環(huán)仿真的汽車電子控制單元測量系統(tǒng)，屬于汽車電子控制單元測試【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有汽車電子控制單元的測試模式造成測試成本高，錯誤來源不明確的問題。它采用硬件在環(huán)仿真技術(shù)將實際車輛的測試轉(zhuǎn)化為在虛擬車輛中對ECU的測試，它將實車的特性用上位機(jī)和下位機(jī)共同進(jìn)行仿真，方便高效的進(jìn)行測試，并且重復(fù)性好，還能模擬實車的很多危險情況；對于在汽車研發(fā)初期，通過模擬整車的特性來測試各個ECU的功能和性能，然后將測試通過的ECU組合起來構(gòu)成一個整車系統(tǒng)。本發(fā)明用于汽車電子控制單元的測試。
【專利說明】基于硬件在環(huán)仿真的汽車電子控制單元測量系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及基于硬件在環(huán)仿真的汽車電子控制單元測量系統(tǒng)，屬于汽車電子控制單元測試【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車中高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來越多的電子控制單元(electroniccontrolunit, E⑶)被嵌入到汽車中，不同種類的E⑶功能差別很大，即使是同類E⑶，也因廠商、車型不同功能有所差別，這使得ECU的診斷測試工作變得越來越復(fù)雜。
[0003]傳統(tǒng)的汽車ECU測試，需要將ECU安裝到實車上或臺架上進(jìn)行測試，在這樣的測試模式下，完成一個ECU的測試必須將與其相連的其他ECU的硬件電路和相關(guān)軟件全都實現(xiàn)出來。也就是說所有ECU測試都是順序進(jìn)行的，只有上一個ECU制作完成并測試通過，才能進(jìn)行下一個ECU的測試，這導(dǎo)致開發(fā)周期相對較長，整個測試工作不能并行進(jìn)行。而且多個ECU的互聯(lián)測試，很容易造成錯誤，并且錯誤來源很難查找；錯誤發(fā)現(xiàn)的階段越晚，付出的代價就越大，最后可能需要考慮設(shè)計是否合理，甚至打破原有設(shè)計從頭開始。這顯然不能滿足市場對產(chǎn)品的快速開發(fā)要求，而且，這樣的測試模式也大大的增加了測試的成本，使公司的產(chǎn)品競爭力明顯下降。并且有些測試是在汽車的極限狀況下進(jìn)行的，比較危險，所以必須找到一種高效的、安全的測試方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有汽車電子控制單元的測試模式造成測試成本高，錯誤來源不明確的問題，提供了一種基于硬件在環(huán)仿真的汽車電子控制單元測量系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明所述基于硬件在環(huán)仿真的汽車電子控制單元測量系統(tǒng)，它包括上位機(jī)、下位機(jī)和被測電子控制單元，
[0006]上位機(jī)通過運行控制程序?qū)y試用例通過USB總線發(fā)送給下位機(jī)；
[0007]下位機(jī)包括USB轉(zhuǎn)SPI模塊、微控制模塊、總線收發(fā)模塊、故障模擬模塊和負(fù)載模擬模塊，
[0008]下位機(jī)通過USB轉(zhuǎn)SPI模塊實現(xiàn)USB數(shù)據(jù)與SPI數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換，USB轉(zhuǎn)SPI模塊與微控制模塊通過SPI總線連接，
[0009]微控制模塊根據(jù)接收的測試用例通過總線收發(fā)模塊向被測電子控制單元發(fā)送請求報文、控制故障模擬模塊進(jìn)行通信故障模擬以及控制負(fù)載模擬模塊模擬電子控制單元的外部負(fù)載或負(fù)載故障；并處理上位機(jī)發(fā)送的命令或數(shù)據(jù)、控制總線數(shù)據(jù)的收發(fā)、設(shè)置負(fù)載模擬的參數(shù)、開啟或關(guān)閉故障模擬模塊的繼電器；
[0010]總線收發(fā)模塊遵循車輛診斷協(xié)議，用于檢測被測電子控制單元能否正確響應(yīng)請求報文；
[0011]故障模擬模塊用于控制繼電器的開啟或關(guān)斷，以模擬實車故障，并通過總線收發(fā)模塊讀取相應(yīng)的故障碼；
[0012]負(fù)載模擬模塊用于模擬被測電子控制單元的外部負(fù)載，并檢測被測電子控制單元的負(fù)載驅(qū)動能力、對外部負(fù)載短路處理能力及斷路故障處理能力；
[0013]總線收發(fā)模塊、故障模擬模塊和負(fù)載模擬模塊與被測電子控制單元的相應(yīng)接口連接。
[0014]負(fù)載模擬模塊包括DSP模塊、電源管理模塊、MOSFET功率驅(qū)動模塊、電流和電壓采樣模塊以及CAN通信模塊。
[0015]總線收發(fā)模塊包括CAN總線、K總線及LIN總線。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明采用硬件在環(huán)仿真技術(shù)將實際車輛的測試轉(zhuǎn)化為在“虛擬車輛”中對ECU的測試，它將實車的特性用上位機(jī)和下位機(jī)共同進(jìn)行仿真，方便高效的進(jìn)行測試，并且重復(fù)性好，還能模擬實車的很多危險情況。對于在汽車研發(fā)初期，并沒有完成整車的時候，有很重要的應(yīng)用價值，它通過模擬整車的特性來測試各個ECU的功能和性能，然后將測試通過的ECU組合起來構(gòu)成一個整車系統(tǒng)，而不是將各種未經(jīng)過測試的ECU互聯(lián)起來，更易于判斷錯誤來源；它大大降低了系統(tǒng)開發(fā)周期，節(jié)省了后期的測試開支。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明所述基于硬件在環(huán)仿真的汽車電子控制單元測量系統(tǒng)的原理框圖；
[0018]圖2是仿真主板的電路原理框圖。

【具體實施方式】
[0019]【具體實施方式】一:下面結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述基于硬件在環(huán)仿真的汽車電子控制單元測量系統(tǒng)，它包括上位機(jī)1、下位機(jī)2和被測電子控制單元3，
[0020]上位機(jī)I通過運行控制程序1-1將測試用例1-2通過USB總線發(fā)送給下位機(jī)2 ；
[0021]下位機(jī)2包括USB轉(zhuǎn)SPI模塊2_1、微控制模塊2_2、總線收發(fā)模塊2_3、故障模擬模塊2-4和負(fù)載模擬模塊2-5，
[0022]下位機(jī)2通過USB轉(zhuǎn)SPI模塊2_1實現(xiàn)USB數(shù)據(jù)與SPI數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換，USB轉(zhuǎn)SPI模塊2-1與微控制模塊2-2通過SPI總線連接，
[0023]微控制模塊2-2根據(jù)接收的測試用例1-2通過總線收發(fā)模塊2-3向被測電子控制單元3發(fā)送請求報文、控制故障模擬模塊2-4進(jìn)行通信故障模擬以及控制負(fù)載模擬模塊2-5模擬電子控制單元的外部負(fù)載或負(fù)載故障；并處理上位機(jī)I發(fā)送的命令或數(shù)據(jù)、控制總線數(shù)據(jù)的收發(fā)、設(shè)置負(fù)載模擬的參數(shù)、開啟或關(guān)閉故障模擬模塊2-4的繼電器；
[0024]總線收發(fā)模塊2-3遵循車輛診斷協(xié)議，用于檢測被測電子控制單元3能否正確響應(yīng)請求報文；
[0025]故障模擬模塊2-4用于控制繼電器的開啟或關(guān)斷，以模擬實車故障，并通過總線收發(fā)模塊2-3讀取相應(yīng)的故障碼；
[0026]負(fù)載模擬模塊2-5用于模擬被測電子控制單元3的外部負(fù)載，并檢測被測電子控制單元3的負(fù)載驅(qū)動能力、對外部負(fù)載短路處理能力及斷路故障處理能力；
[0027]總線收發(fā)模塊2-3、故障模擬模塊2-4和負(fù)載模擬模塊2_5與被測電子控制單元3的相應(yīng)接口連接。
[0028]本實施方式中，下位機(jī)即指測試設(shè)備。所述測量系統(tǒng)主要實現(xiàn)了總線通信測試、報文監(jiān)聽、故障模擬和E⑶外部負(fù)載模擬。
[0029]下位機(jī)2由仿真主板和負(fù)載模擬組成，仿真主板主要負(fù)責(zé)與上位機(jī)通信、報文監(jiān)聽、總線通信測試及ECU故障模擬；負(fù)載模擬包含兩部分:負(fù)載模擬單元和USB轉(zhuǎn)CAN模塊，負(fù)載模擬單元可以由仿真主板通過CAN總線進(jìn)行控制，也可以通過USB轉(zhuǎn)CAN模塊由上位機(jī)I直接控制，負(fù)載模擬單元用來模擬ECU的外部負(fù)載及負(fù)載的一些常見故障，如負(fù)載短路及負(fù)載斷路。實際測試中，可能需要負(fù)載模擬單元同時模擬多個負(fù)載，所以將負(fù)載模擬模塊和仿真主板模塊分開設(shè)計，這種模塊化設(shè)計具有較強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)測試需要，連接多個負(fù)載模擬單元。負(fù)載模擬單元是通過DA轉(zhuǎn)換和電壓驅(qū)動電路輸出MOSFET的柵源電壓Ugs，通過電流檢測模塊采集漏電流Id，通過電壓采集模塊采集漏源電壓Uds，通過CAN收發(fā)模塊與仿真主板或者是PC機(jī)進(jìn)行通信。電子負(fù)載要求可調(diào)漏電流在0-15A之間變化，精度為0.1A ;漏源電壓在0-30V之間變化，精度為0.1V ;電能消耗功率在0-180W之間變化，精度為 0.5ff0
[0030]仿真主板主要包含七部分:電源管理、MCU控制、USB通信、故障模擬、LED指示、總線數(shù)據(jù)收發(fā)及接插件，如圖2所示。
[0031]電源管理模塊將12V轉(zhuǎn)為5V ；MCU通過USB數(shù)據(jù)收發(fā)模塊與上位機(jī)I通信，接收上位機(jī)指令和數(shù)據(jù)，或向上位機(jī)發(fā)送反饋信息；MCU通過指令分析，得到上位機(jī)發(fā)送的指令碼，并根據(jù)指令碼進(jìn)行相應(yīng)操作，或控制繼電器進(jìn)行通信故障模擬，或點亮熄滅LED燈，或通過總線收發(fā)器向被測ECU發(fā)送請求報文；需要外接的信號通過接插件引出。
[0032]車輛診斷協(xié)議如ISO制定的15765和14230協(xié)議。故障模擬模塊2_4相對較簡單，可用來模擬實車的總線短路或斷路故障；負(fù)載模擬模塊2-5用于部分模擬ECU的外部負(fù)載，如車燈、電機(jī)等。
[0033]【具體實施方式】二:本實施方式對實施方式一作進(jìn)一步說明，負(fù)載模擬模塊2-5包括DSP模塊、電源管理模塊、MOSFET功率驅(qū)動模塊、電流和電壓采樣模塊以及CAN通信模塊。
[0034]本實施方式通過調(diào)整MOSFET的柵源電壓Ugs來控制漏電流Id，使漏電流跟蹤預(yù)定的曲線。假定漏源電壓為Uds，若保持Uds/Id為常值，則為恒阻負(fù)載；若保持Id為常值則為恒流負(fù)載；若保持Uds不變，則為恒壓負(fù)載；若保持Uds*Id為常值，則為恒功率負(fù)載。
[0035]【具體實施方式】三:本實施方式對實施方式一或二作進(jìn)一步說明，總線收發(fā)模塊2-3包括CAN總線、K總線及LIN總線。
【權(quán)利要求】
1.一種基于硬件在環(huán)仿真的汽車電子控制單元測量系統(tǒng)，其特征在于，它包括上位機(jī)(1)、下位機(jī)(2)和被測電子控制單元(3)， 上位機(jī)(I)通過運行控制程序(1-1)將測試用例(1-2)通過USB總線發(fā)送給下位機(jī)(2)； 下位機(jī)(2)包括USB轉(zhuǎn)SPI模塊(2-1)、微控制模塊(2-2)、總線收發(fā)模塊(2_3)、故障模擬模塊(2-4)和負(fù)載模擬模塊(2-5)， 下位機(jī)(2)通過USB轉(zhuǎn)SPI模塊(2-1)實現(xiàn)USB數(shù)據(jù)與SPI數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換，USB轉(zhuǎn)SPI模塊(2-1)與微控制模塊(2-2)通過SPI總線連接， 微控制模塊(2-2)根據(jù)接收的測試用例(1-2)通過總線收發(fā)模塊(2-3)向被測電子控制單元(3)發(fā)送請求報文、控制故障模擬模塊(2-4)進(jìn)行通信故障模擬以及控制負(fù)載模擬模塊(2-5)模擬電子控制單元的外部負(fù)載或負(fù)載故障；并處理上位機(jī)(I)發(fā)送的命令或數(shù)據(jù)、控制總線數(shù)據(jù)的收發(fā)、設(shè)置負(fù)載模擬的參數(shù)、開啟或關(guān)閉故障模擬模塊(2-4)的繼電器； 總線收發(fā)模塊(2-3)遵循車輛診斷協(xié)議，用于檢測被測電子控制單元(3)能否正確響應(yīng)請求報文； 故障模擬模塊(2-4)用于控制繼電器的開啟或關(guān)斷，以模擬實車故障，并通過總線收發(fā)模塊(2-3)讀取相應(yīng)的故障碼； 負(fù)載模擬模塊(2-5)用于模擬被測電子控制單元(3)的外部負(fù)載，并檢測被測電子控制單元(3)的負(fù)載驅(qū)動能力、對外部負(fù)載短路處理能力及斷路故障處理能力； 總線收發(fā)模塊(2-3)、故障模擬模塊(2-4)和負(fù)載模擬模塊(2-5)與被測電子控制單元(3)的相應(yīng)接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硬件在環(huán)仿真的汽車電子控制單元測量系統(tǒng)，其特征在于，負(fù)載模擬模塊(2-5)包括DSP模塊、電源管理模塊、MOSFET功率驅(qū)動模塊、電流和電壓采樣模塊以及CAN通信模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于硬件在環(huán)仿真的汽車電子控制單元測量系統(tǒng)，其特征在于，總線收發(fā)模塊(2-3)包括CAN總線、K總線及LIN總線。
【文檔編號】G05B23/02GK104076814SQ201410325679
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】王獻(xiàn)林, 龐博升, 劉志遠(yuǎn) 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)