[NI技术]利用LabVIEW和PXI为现代车辆的传感器盒创建一个自动化CAN通信测试系统.doc

[NI技术]利用LabVIEW 和PXI为现代车辆 的传感器盒创建一个 自动化CAN通信测 试系统 由于 National Instruments 公司的软件和硬件产 品有着强大的功能， 这使得我们实现测量 系统的工作能够毫不 费力。NI的产品非 常灵活、操作友好， 并且能够通过基于 LabVIEW的硬 件驱动集成第三方产 品，而这些驱动在网 上可以轻松的找 到。 - Joey Nino N. Aguila, Global Inventive Technologies Intl Inc. The Challenge: 开发一个针对分布式 控制器局域网总线 （CAN）信号的高 速测试测量系统，对 温控箱内多达六个传 感器盒实现自动化的 同步数据采集。 The Solution: 使用NI LabVIEW 软 件和PXI 硬件平 台通过CAN信号从 被测设备（DUT） 中获取数据，并且在 此平台上使用单一的 前端软件控制台式温 控箱的温度设定。 实际传感器盒DUT Author (s): Joey Nino N. Aguila - Global Inventive Technologies Intl Inc. 有了NI PXI 模块化仪器，我们不 需要担心高速的数据 采集和时序同步问 题，因为NI产品已 经替我们处理了这些 问题。这次测试设定 中，硬件的执行速率 达到了规定的 30ms。由于 LabVIEW使用了数据流机制， 同步和/或并行执行 代码现在已经可以用 来替代基于文本的顺 序编程机制。我们能 够同时控制和/或监 控多个仪器和设备。 仪器的集成已经变得 更方便，因为大多数 台式仪器（包括本测 试系统中所使用的这 台），都能在网络上 获取相应的 LabVIEW驱 动。有了这些优势， 我们便可以将精力集 中在我们系统功能的 开发上。 主要概念 该系统中的被测设备 是安装在现代车辆中 的传感器盒（见图 1），这个设备提供 了横纵向加速度、摇 摆率、滚转率以及 xyz方向的测量 值。在通过CAN总 线将这些测量值传递 给引擎控制模块 （ECU）之前，被 测设备的测量值需要 一些内部处理。 ECU在车辆中像人 脑一样解释信号以及 执行动作。 测试的原理是简单 的。一个分析工程师 将被测设备放置在温 控箱中，将其连接到 CAN仪器，并将温 度设置在设定值。然 后，工程师通过 CAN通信查看数据 值，并把数据记录在 本地硬盘的 Microsoft Excel文件上以 便今后的分析。因为 这个温控箱无法通过 编程实现两个或者多 个温度设定值，所以 工程师必须手动设 定。附加测试流程也 许包括在某个特殊的 时间执行上电复位并 观察待测设备的反应 情况，以及每 30ms读取一次数 据，这需要高速运转 的硬件支持。 测试的重要性 被测设备的主要功能 是在车的运行过程 中，尤其是以之字形 或者在斜坡上前进 时，提供关于车辆重 心和速度的信息。 ECU评估这些信 息，修正车辆轴或者 轮的位置，防止车辆 侧滑（见图2）。 该被测设备的功能还 会涉及到乘客的生命 安全，因此设备必须 永远精确的运行（甚 至在极端的温度 下），这一点十分重 要。这也是在批量生 产之前，我们要在实 验室里测试设备功能 的原因。 系统描述 我们的系统控制并监 视温控箱内温度的上 升和下降，提供并测 量被测装置的电压， 通过CAN通信获取 高速的数据（见图 3）。其它的系统特 性包括实时图像界面 和Excel数据记 录等。 分析工程师完成测试 设置（见图4），然 后点击OK开始获取 数据。该系统会自动 停止并将数据保存在 本地硬盘中，因此工 程师在测试中并不需 要干预。该系统还会 在测试完成后执行数 据分析。NI 软件 和硬件产品十分适合 我们系统的性能指标 和配置情况。因为所 有的这些硬件是被集 成在一个紧凑的机箱 中，包括控制器、 SMU和CAN接 口，因此减少了测试 实验室的空间占用， 这在小实验室里就是 一个巨大的优势。 系统设计 我们创建了一个自动 测量系统，这系统能 在可控温度下测试多 个盒装传感器设备。 它在自定义设置的测 试中能对多达六个设 备执行同步数据采 集。 我们选择2槽 NI PXI- 8101 嵌入式控制器来代 替商业PC ，其坚 固、高性能、模块化 的特点以及低价格方 面都具有优势。我们 使用NI PXI 解决方案实现CAN 数据采集。NI PXI-8513/2 是一个2端口，可通 过软件选择的 CAN PXI 接 口。它十分适合实 时、高速地控制数百 个CAN帧和信号， 在硬件在环仿真、快 速控制原型设计、总 线监控和自动控制都 需要使用这种技术。 模块的软件可选特性 为CAN的发展提供 了最好的灵活性，用 板载收发器来实现高 速、低速/容错、单