LabVIEW開發(fā)自動化CAN通信測試系統(tǒng)

有了NI PXI 模塊化儀器，我們不需要擔(dān)心高速的數(shù)據(jù)采集和時序同步問題，因為NI產(chǎn)品已經(jīng)替我們處理了這些問題。這次測試設(shè)定中，硬件的執(zhí)行速率達到了規(guī)定的30ms。由于LabVIEW使用了數(shù)據(jù)流機制，同步和/或并行執(zhí)行代碼現(xiàn)在已經(jīng)可以用來替代基于文本的順序編程機制。我們能夠同時控制和/或監(jiān)控多個儀器和設(shè)備。儀器的集成已經(jīng)變得更方便，因為大多數(shù)臺式儀器（包括本測試系統(tǒng)中所使用的這臺），都能在網(wǎng)絡(luò)上獲取相應(yīng)的LabVIEW驅(qū)動。有了這些優(yōu)勢，我們便可以將精力集中在我們系統(tǒng)功能的開發(fā)上。

主要概念

該系統(tǒng)中的被測設(shè)備是安裝在現(xiàn)代車輛中的傳感器盒（見圖1），這個設(shè)備提供了橫縱向加速度、搖擺率、滾轉(zhuǎn)率以及xyz方向的測量值。在通過CAN總線將這些測量值傳遞給引擎控制模塊（ECU）之前，被測設(shè)備的測量值需要一些內(nèi)部處理。ECU在車輛中像人腦一樣解釋信號以及執(zhí)行動作。

測試的原理是簡單的。一個分析工程師將被測設(shè)備放置在溫控箱中，將其連接到CAN儀器，并將溫度設(shè)置在設(shè)定值。然后，工程師通過CAN通信查看數(shù)據(jù)值，并把數(shù)據(jù)記錄在本地硬盤的Microsoft Excel文件上以便今后的分析。因為這個溫控箱無法通過編程實現(xiàn)兩個或者多個溫度設(shè)定值，所以工程師必須手動設(shè)定。附加測試流程也許包括在某個特殊的時間執(zhí)行上電復(fù)位并觀察待測設(shè)備的反應(yīng)情況，以及每30ms讀取一次數(shù)據(jù)，這需要高速運轉(zhuǎn)的硬件支持。

測試的重要性

被測設(shè)備的主要功能是在車的運行過程中，尤其是以之字形或者在斜坡上前進時，提供關(guān)于車輛重心和速度的信息。ECU評估這些信息，修正車輛軸或者輪的位置，防止車輛側(cè)滑（見圖2）。

該被測設(shè)備的功能還會涉及到乘客的生命安全，因此設(shè)備必須永遠精確的運行（甚至在的溫度下），這一點十分重要。這也是在批量生產(chǎn)之前，我們要在實驗室里測試設(shè)備功能的原因。

系統(tǒng)描述

我們的系統(tǒng)控制并監(jiān)視溫控箱內(nèi)溫度的上升和下降，提供并測量被測裝置的電壓，通過CAN通信獲取高速的數(shù)據(jù)（見圖3）。其它的系統(tǒng)特性包括實時圖像界面和Excel數(shù)據(jù)記錄等。

分析工程師完成測試設(shè)置（見圖4），然后點擊OK開始獲取數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)會自動停止并將數(shù)據(jù)保存在本地硬盤中，因此工程師在測試中并不需要干預(yù)。該系統(tǒng)還會在測試完成后執(zhí)行數(shù)據(jù)分析。NI 軟件和硬件產(chǎn)品十分適合我們系統(tǒng)的性能指標(biāo)和配置情況。因為所有的這些硬件是被集成在一個緊湊的機箱中，包括控制器、SMU和CAN接口，因此減少了測試實驗室的空間占用，這在小實驗室里就是一個巨大的優(yōu)勢。

系統(tǒng)設(shè)計

我們創(chuàng)建了一個自動測量系統(tǒng)，這系統(tǒng)能在可控溫度下測試多個盒裝傳感器設(shè)備。它在自定義設(shè)置的測試中能對多達六個設(shè)備執(zhí)行同步數(shù)據(jù)采集。

我們選擇2槽 NI PXI-8101 嵌入式控制器來代替商業(yè)PC ，其堅固、高性能、模塊化的特點以及低價格方面都具有優(yōu)勢。我們使用NI PXI 解決方案實現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)采集。NI PXI-8513/2 是一個2端口，可通過軟件選擇的CAN PXI 接口。它十分適合實時、高速地控制數(shù)百個CAN幀和信號，在硬件在環(huán)仿真、快速控制原型設(shè)計、總線監(jiān)控和自動控制都需要使用這種技術(shù)。模塊的軟件可選特性為CAN的發(fā)展提供了的靈活性，用板載收發(fā)器來實現(xiàn)高速、低速/容錯、單線的 CAN通訊。這種靈活性超過了此應(yīng)用30ms 數(shù)據(jù)采集要求。

我們使用NI PXI-4130源測量單元（SMU）為DUT（被測裝置）提供電源。利用輔助電源接口，該設(shè)備能提供zui大 ±20V、2A 的輸出。六個CAN通道共享此供電電源。

ESPEC SU-241 臺式溫控箱使用了平衡溫度控制方式。這個系統(tǒng)使用平衡溫度來復(fù)現(xiàn)測試地區(qū)需要的溫度環(huán)境。這是通過不斷控制一個低熱負荷加熱器來完成的。每個單元通過實時控制，以便平衡溫度。接著，制冷器的能力不斷更新，以zui少的能量逐漸提高來克服樣本的熱負荷。溫控箱通過RS232連接到控制器。

圖6展示了測試系統(tǒng)zui終的PXI硬件配置。所有需要的模塊被安裝在一個PXI機箱中，很大程度上減小了總尺寸。這種設(shè)置也通過PXI的背板連接到了所有必要的儀器，以便獲得更高的速度和吞吐量。

關(guān)于CAN、SMU以及溫控箱的自動測試的配置依靠前端軟件完成，此前端軟件是我們在LabVIEW中開發(fā)的。編程語言的數(shù)據(jù)流執(zhí)行模式能夠同時并行地讀取多個盒裝傳感器的數(shù)據(jù)。這個功能非常有用，因為它使得軟件*不僅能讀取每個設(shè)備的多個CAN信號，也能同步地（而不是順序地）控制和監(jiān)視溫控箱的溫度設(shè)定以及SMU的供電電壓。

總結(jié)

幸虧有了LabVIEW，讓編程語法、順序代碼編寫以及對心理考驗*的程序調(diào)試的過程成為過去?，F(xiàn)在，代碼的開發(fā)變得容易多了，這為我們節(jié)省了時間和金錢。LabVIEW也讓我們有能力去重新使用以前的代碼來減少開發(fā)時間。

我們挑選的NI硬件能夠滿足十分苛刻的工業(yè)應(yīng)用需求。它的模塊化、堅固以及高性能的特點，是我們挑選它作為以PXI為基礎(chǔ)的工業(yè)應(yīng)用的主要原因。PXI模塊和控制器的設(shè)計支持長時間運行，十分適合我們的應(yīng)用。

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