LabVIEW開(kāi)發(fā)自動(dòng)化CAN通信測(cè)試系統(tǒng)虛擬儀器

LabVIEW開(kāi)發(fā)自動(dòng)化CAN通信測(cè)試系統(tǒng)虛擬儀器

 北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司

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(shí)序同步問(wèn)題，因?yàn)?/span>NI產(chǎn)品已經(jīng)替我們處理了這些問(wèn)題。這次測(cè)試設(shè)定中，硬件的執(zhí)行速率達(dá)到了規(guī)定的30ms。由于LabVIEW使用了數(shù)據(jù)流機(jī)制，同步和/或并行執(zhí)行代碼現(xiàn)在已經(jīng)可以用來(lái)替代基于文本的順序編程機(jī)制。我們能夠同時(shí)控制和/或監(jiān)控多個(gè)儀器和設(shè)備。儀器的集成已經(jīng)變得更方便，因?yàn)榇蠖鄶?shù)臺(tái)式儀器（包括本測(cè)試系統(tǒng)中所使用的這臺(tái)），都能在網(wǎng)絡(luò)上獲取相應(yīng)的LabVIEW驅(qū)動(dòng)。有了這些優(yōu)勢(shì)，我們便可以將精力集中在我們系統(tǒng)功能的開(kāi)發(fā)上。

主要概念

該系統(tǒng)中的被測(cè)設(shè)備是安裝在現(xiàn)代車輛中的傳感器盒（見(jiàn)圖1），這個(gè)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(cè)量值。在通過(guò)CAN總線將這些測(cè)量值傳遞給引擎控制模塊（ECU）之前，被測(cè)設(shè)備的測(cè)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(hào)以及執(zhí)行動(dòng)作。

測(cè)試的原理是簡(jiǎn)單的。一個(gè)分析工程師將被測(cè)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(guò)CAN通信查看數(shù)據(jù)值，并把數(shù)據(jù)記錄在本地硬盤(pán)的Microsoft Excel文件上以便今后的分析。因?yàn)檫@個(gè)溫控箱無(wú)法通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或者多個(gè)溫度設(shè)定值，所以工程師必須手動(dòng)設(shè)定。附加測(cè)試流程也許包括在某個(gè)特殊的時(shí)間執(zhí)行上電復(fù)位并觀察待測(cè)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(yùn)轉(zhuǎn)的硬件支持。

測(cè)試的重要性

被測(cè)設(shè)備的主要功能是在車的運(yùn)行過(guò)程中，尤其是以之字形或者在斜坡上前進(jìn)時(shí)，提供關(guān)于車輛重心和速度的信息。ECU評(píng)估這些信息，修正車輛軸或者輪的位置，防止車輛側(cè)滑（見(jiàn)圖2）。

該被測(cè)設(shè)備的功能還會(huì)涉及到乘客的生命安全，因此設(shè)備必須永遠(yuǎn)精確的運(yùn)行（甚至在的溫度下），這一點(diǎn)十分重要。這也是在批量生產(chǎn)之前，我們要在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)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(cè)量被測(cè)裝置的電壓，通過(guò)CAN通信獲取高速的數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖3）。其它的系統(tǒng)特性包括實(shí)時(shí)圖像界面和Excel數(shù)據(jù)記錄等。

分析工程師完成測(cè)試設(shè)置（見(jiàn)圖4），然后點(diǎn)擊OK開(kāi)始獲取數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止并將數(shù)據(jù)保存在本地硬盤(pán)中，因此工程師在測(cè)試中并不需要干預(yù)。該系統(tǒng)還會(huì)在測(cè)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?yàn)樗械倪@些硬件是被集成在一個(gè)緊湊的機(jī)箱中，包括控制器、SMU和CAN接口，因此減少了測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的空間占用，這在小實(shí)驗(yàn)室里就是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

我們創(chuàng)建了一個(gè)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，這系統(tǒng)能在可控溫度下測(cè)試多個(gè)盒裝傳感器設(shè)備。它在自定義設(shè)置的測(cè)試中能對(duì)多達(dá)六個(gè)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(lái)代替商業(yè)PC ，其堅(jiān)固、高性能、模塊化的特點(diǎn)以及低價(jià)格方面都具有優(yōu)勢(shì)。我們使用NI PXI 解決方案實(shí)現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)采集。NI PXI-8513/2 是一個(gè)2端口，可通過(guò)軟件選擇的CAN PXI 接口。它十分適合實(shí)時(shí)、高速地控制數(shù)百個(gè)CAN幀和信號(hào)，在硬件在環(huán)仿真、快速控制原型設(shè)計(jì)、總線監(jiān)控和自動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)高速、低速/容錯(cuò)、單線的 CAN通訊。這種靈活性超過(guò)了此應(yīng)用30ms 數(shù)據(jù)采集要求。

我們使用NI PXI-4130源測(cè)量單元（SMU）為DUT（被測(cè)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(gè)CAN通道共享此供電電源。

ESPEC SU-241 臺(tái)式溫控箱使用了平衡溫度控制方式。這個(gè)系統(tǒng)使用平衡溫度來(lái)復(fù)現(xiàn)測(cè)試地區(qū)需要的溫度環(huán)境。這是通過(guò)不斷控制一個(gè)低熱負(fù)荷加熱器來(lái)完成的。每個(gè)單元通過(guò)實(shí)時(shí)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(lái)克服樣本的熱負(fù)荷。溫控箱通過(guò)RS232連接到控制器。

圖6展示了測(cè)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(gè)PXI機(jī)箱中，很大程度上減小了總尺寸。這種設(shè)置也通過(guò)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(dòng)測(cè)試的配置依靠前端軟件完成，此前端軟件是我們?cè)?/span>LabVIEW中開(kāi)發(fā)的。編程語(yǔ)言的數(shù)據(jù)流執(zhí)行模式能夠同時(shí)并行地讀取多個(gè)盒裝傳感器的數(shù)據(jù)。這個(gè)功能非常有用，因?yàn)樗沟密浖?不僅能讀取每個(gè)設(shè)備的多個(gè)CAN信號(hào)，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(yǔ)法、順序代碼編寫(xiě)以及對(duì)心理考驗(yàn)*的程序調(diào)試的過(guò)程成為過(guò)去?，F(xiàn)在，代碼的開(kāi)發(fā)變得容易多了，這為我們節(jié)省了時(shí)間和金錢(qián)。LabVIEW也讓我們有能力去重新使用以前的代碼來(lái)減少開(kāi)發(fā)時(shí)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(jiān)固以及高性能的特點(diǎn)，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(jì)支持長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，十分適合我們的應(yīng)用。

 北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司，是一家以LabVIEW（虛擬儀器）為主要技術(shù)手段的開(kāi)發(fā)公司，為您提供全套的系統(tǒng)集成服務(wù)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)、軟件與硬件的產(chǎn)品升級(jí)與改造。其服務(wù)領(lǐng)域包括：汽車、通信、航空、半導(dǎo)體、電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)、過(guò)程控制和生物醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域。涵蓋了從研發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)到服務(wù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)所有階段。

      北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司經(jīng)N認(rèn)證，已正式成為NI聯(lián)盟合作伙伴，為您提供運(yùn)動(dòng)控制、電子設(shè)計(jì)、視覺(jué)和射頻以及無(wú)線等諸多領(lǐng)域的解決方案，技術(shù)咨詢以及資源整合。所提供服務(wù)確保符合NI產(chǎn)品認(rèn)證和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更有效地使用NI資源，提供優(yōu)質(zhì)的NI產(chǎn)品及LabVIEW軟件服務(wù)。

    北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司不但代理NI全系列產(chǎn)品，更為您提供LabVIEW軟件服務(wù)。在NI產(chǎn)品使用過(guò)程中，或者由于時(shí)間關(guān)系，或者NI產(chǎn)品本身功能比較復(fù)雜，導(dǎo)致工作無(wú)法順利開(kāi)展。這些都可以交給我們來(lái)解決。我們不僅僅是代理，更為您提供技術(shù)解決方案。公司在設(shè)備開(kāi)發(fā)與集成方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，為您提供完整的解決方案?？梢蕴峁┙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、有機(jī)玻璃設(shè)計(jì)與加工、電路設(shè)計(jì)、機(jī)箱選型、開(kāi)孔與絲印、線纜及連接器選型與加工等服務(wù)。

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