车身控制器的自动化测试方法设计-中期报告

1毕业设计(论文)中期报告根据学校毕业论文设计进度安排，我在提交完前期报告之后，便开始论文初稿的前期准备工作，并针对在开题答辩中到时指出的问题对论文的总体结构框架和行文安排进行了更改。以达到理清论文设计思路、完善论文结构的目的，为下一步论文中期研究做好铺垫。在完善论文框架的同时，逐步开始论文相关数据资料的收集和整理，并着手论文初稿的撰写工作。具体情况如下：1、设计（论文）的进展状况1.在通过在中国汽车技术研究中心的实习我基本上了解到了车身控制器（BCM）的大致结构功能以及所能实现的控制功能。BCM从CAN总线，各个开关，传感器上接收信息，控制车辆上的各个电气部件工作；同时BCM还读取组合开关的灯光、转向、雨刮等开关的状态信号；并且作为一个网络节点，BCM还具备有信号传输功能，并且在电源开关关闭时具有减少电量消耗的电量节省控制功能；BCM还具有诊断功能，能通过CONSULT进行故障诊断以及各种设定。BCM具有以下发展趋势：越来越多的车身电子设备在车身得到应用，使得BCM控制对象更多；各电子设备的功能越来越多，各种功能都需要通过BCM来实现，使得BCM功能更加强大；各电子设备之间的信息共享越来越多，一个信息可同时供许多部件使用，要求BCM的数据通信功能越来越强；单一集中式BCM很难完成越来越庞大的功能，使得总线式、网络化BCM成为发展趋势。CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。由于其通信速率高，可靠性好以及价格低廉等特点，使其特别适合汽车系统，所以利用CAN总线技术总线式控制车身电子电器装置是BCM发展的必然趋势。Lin总线也常常应用于BCM通信中，在通信量不大，速率要求不高的低端控制，如自动雨刮及车门防夹功能的实现都是由lin线完成的，这样即满足了要求，又降低了成本。2BCM功能介绍简图2.车身控制系统的分类根据车身控制系统的总体架构，车身控制系统可分为分散式车身控制系统、集中式车身控制系统、分布式车身控制系统、以集中式为基础的混合式车身控制系统4种方式。这几种方式各有应用范围，当前，分散式偏重于经济型轿车的应用，分布式偏重中高档车型应用，集中式以及混合式偏重在经济型轿车与中高档车型之间的应用。我们来分析后3种形式的车身控制系统，首先对后3种形式车身控制系统在功能和成本方面作一个简单对比：3控制形式功能扩展性及配置灵活性成本集中式较强，可实现较多的交互功能较差最低集中为基础的混合式强，在配置合理的前提下可实现所有的交互功能较好相对集中式较高分布式强，在配置合理的前提下可实现所有的交互功能最好最高3.车身控制系统通讯本系统采用LIN/CAN总线通讯方式。LIN总线是基于通用SCI/UART接口的，其成本要低于CAN通讯。LIN可以作为CAN通讯网络的辅助。LIN总线主要应用于不需要CAN的性能、带宽及复杂性的低速系统，如开关类负载或位置型系统（包括车的后视镜、车锁、车座椅、车窗等）的控制。因此，LIN更有助于实现汽车与CAN网络连接的分布式控制系统。CAN总线特点：(1)数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他（一个或多个）节点发起数据通信，靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序，高优先级节点信息在134s通信;(2)多个节点同时发起通信时，优先级低的避让优先级高的，不会对通信线路造成拥塞;(3)通信距离最远可达10KM(速率低于5Kbps)速率可达到1Mbps(通信距离小于40M）；（4)CAN总线传输介质可以是双绞线，同轴电缆。CAN总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量，实时性要求比较高，多主多从或者各个节点平等的现场中使用。LIN总线的特点如下：（1）采用低成本的单线12V数据传输，线驱动和接收特性符合改进的ISO9141单线标准。（2）传输速率可达20kBit/s。（3）采用单主/多从的结构，不需要总线仲裁，由主节点来控制总线的访问。（4）基于通用UART/SCI的硬件接口，几乎所有的微控制器都有LIN必需的硬件。（5）从节点不需要晶振或陶瓷振荡器就可实现自同步，从而减少了从节点的硬件成本。（6）最差状况下的信号传送等待时间可得到充分保证，因此可避免总线访问冲突。4.车身控制器自动化测试硬件设施的搭建车身控制器的自动化测试的硬件设备主要是基于安捷伦的TS-8900（AgilentTS-8900），4AgilentTS-8900为面临重重压力的汽车电子制造商提供了一个经济高效的解决方案，帮助他们在不影响测试覆盖范围的前提下，以更快速度和更低成本生产质量合格的ECU，一举超越竞争对手。TS-8900是一款畅销的商用PXI平台，专门针对汽车电子功能测试而设计。其优势是支持测试开发工程师更快地进行测试开发、执行和生产线集成。使用专为汽车应用设计的仪器进行测试，可以满足以下3项关键要素:部署时间能够灵活适应多种ECU降低总体测试成本TS-8900实物效果图TS-8900是由一个标准平台以及硬件和软件测试系统组成，修改方便，可以适应您的特殊测试策略和ECM范围。安捷伦软件提供了超过400多个专为汽车应用而调整的程序库。使用这些程序库，客户将能够更快地完成其平台测试开发和部署，与使用单独器件构建测试系统相比，速度加快了3倍。汽车制造商希望在最初只是小规模地部署汽车生产5线末端测试系统，而后随着产能需求的增加逐步进行扩展，同时保持较低的测试成本。TS-8900具有出色的可扩展性，能够满足制造商的这一需求。TS-8900平台特征速度TS-8900专为汽车ECU而设计，在设计过程中考虑到了中高引脚数量。系统的负载、激励和仪器中内置了对高电压、大电流和大通道数的支持，使客户能够经济高效地采用新的测试方法(例如并行测试)，同时提高吞吐量。使用AgilentTestExecSL7.0提供的400多种专为汽车应用优化的程序库，客户能够更快地开发和部署其生产线末端测试系统。可扩展性TS-8900的模块化设计使客户能够设计和部署可扩展的系统，例如从单个被测件(DUT)功能测试系统扩展到4个DUT功能测试系统，可同时对4个DUT进行测试。因此，客户可以根据需求的增长灵活地扩展其功能测试系统。精度和可重复性测试测量过程中采用的设备稳定性和信号路径可根据已校准数据进行补偿(例如，SENSE输入特性)。这为客户提供了精确的负载、激励和测量，进而执行可重复的测试。TS-8900充分利用安捷伦仪器在测量速度、精度和可重复性上的优势，以创建可靠、高性能的汽车电子功能测试系统。TS-8900平台体系结构TS-8900包含7个关键的子系统:系统控制器(软件和I/O)串行通信电源测量/激励仪器(PXI、LXI、GPIB)指定的被测件连接(负载等)信号/负载切换(直流/交流)大容量互连5.车身控制器自动测试软件AgilentTestExecSL（安捷伦TestExecSL）是一种可定制的、高度灵活的测试程序，专为多种行业电子制造功能性测试应用而开发。AgilentTestExecSL商用测试程序具有完全定制的操作界面、用于多个仪器集成的开放式架构、灵活的测试序列、轻松的调试工具和用于大多数制造用测试环境中的线路集成工具，为测试开发人员提供了极大的帮助。AgilentTestExecSL能够提高生产率，为测试自动化提供独特的优势，并且具有出色的易用性。AgilentTestExecSL操作界面6AgilentTestExecSL主要特性与技术指标智能化体系结构（IntelligentArchitecture）支持C/C+、VB、C#、VB.NET、AgilentVEE等。开关管理器（SwitchManager）简化开关拓扑配置工作。后测试分析器（TestProfiler）评测并优化各个测试的吞吐量性能。吞吐量乘法器（ThroughputMultiplier）针对多个被测单元（UUT），通过分批测试提高吞吐量。可复用程序库（ReusableLibrary）提供代码复用框架（处理程序（handler）、操作（action）和测试序列）。操作系统WindowsXP专业版或家庭版，ServicePack2或更高版本。Windows2000专业版，ServicePack4或更高版本。车身控制器测试界面实例6.BCM放置夹具试验台基于车身控制器要进行自动化的测试，我们搭建了由气缸传动为动力的夹具，这台夹具是完全由铝合金搭建并且通过铣床铣出专门放置BCM盒的台子，这个设备采用了SIMATICS7的PLC程序软件进行操控以及功能的实现。SIMATICS7系列PLC是德国西门子公司在S5系列PLC基础上于1995年陆续推出的性能价格比较高的PLC系统。其中，微型的有SIMATICS7-200系列，最小配置为8DI/6DO，可扩展27个模块，最大I/O点数为64DI/DO、12AI/4AO；中小型的有SIMATICS7-300系列；中高档性能的有S7-400系列。SIMATICS7系列PLC都采用了模块化、无排风扇结构且具有易于用户掌握等特点，使得S7系列PLC成为各种从小规模到中等性能要求以及大规模应用的首选产品。SIMATICS7-300系列PLC是模块化结构设计，各种单独模块之间可进行广泛组合和7扩展。其系统构成如图3.1所示。它的主要组成部分有导轨(RACK)、电源模块(PS)、中央处理单元模块(CPU)、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模块(FM)等。它通过MPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其它S7PLC相连。SIMATICS7-300基于PLC的控制模块7.安捷伦TS_8900与SIMATICS7-300之间的通讯联系系统组成触摸屏总线SIEMENSS7-30016DI/16DO模块SIEMENSS7-300CPU模块CPU313C-2DPSIEMENSS7-300通讯模块CP340RS232CTESTER总线RS2328输入定义输出定义总线SIEMENSS7-300CPU313C-2DP模块SIEMENSS7-30016DI/16DO模块I124.1I124.2I124.3I124.5I124.4I0.1I0.2I0.5I0.4I0.3启动信号急停信号光栅信号气缸上限位信号气缸下限位信号SIEMENSS7-300CPU313C-2DP模块SIEMENSS7-30016DI/16DO模块Q125.1Q125.2Q125.3Q125.4Q125.5总线Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5上行电磁阀线圈下行电磁阀线圈红色信号灯黄色信号灯绿色信号灯98.车身控制器自动化测试硬件效果图2、实际进度与任务要求的符合度1.熟悉汽车车身控制器硬件开发过程及原理，掌握测试要点前期主要是了解安捷伦TS-8900的测试硬件测试设备，通过安捷伦公司给的试验台以10及产品说明书了解到安捷伦TS-8900的主要功能、参数以及硬件特点；TS-8900是一个商用PXI功能测试平台，适用于中等至高针数的被测件（DUT）制造测试。相比目前全球广泛应用的测试系统，TS-8900可以提供更高的效率和扩展的测试覆盖范围。该解决方案可以为客户带来一个全球标准平台，并且测试效率和覆盖范围比现有的AgilentTS-5000系列功能测试系统提升了20%。TS-8900整合了32通道高电压采集模块、宽范围电压-电流V/I源、支持并行测试方法的高电压8/16通道DAC和针对400个应用特别调整的内置程序库（以加快部署速度）。主要特性与技术指标软件：TestExecSL7.0&TS-5000系统软件，配有超过400个内置测试程序库信号切换：高达256x4矩阵负载切换：高达32通道x30A、64通道x7.5A和192通道x2A电源：高达3500W模块化电源测量：6.5位数字万用表、2通道350MHz计数器、2/4通道20Msa/s数字转换器、32通道高电压数据采集模块激励：2通道20位ARB、8/16通道16-Bit数/模转换器（DAC）、隔离100V、200mA电压/电流（V/I）源。测试系统包含7个关键的子系统:-系统控制器(软件和I/O)-串行通信-电源-测量/激励仪器(PXI、LXI、GPIB)-指定的被测件连接(负载等)-信号/负载切换(直流/交流)-大容量互连测试系统控制器包含一台工业PC，该PC装有3.0GHzIntelCore2Duo处理器、2GBRAM、预装的TestExecSL7.0以及WindowsRXP。配有3个PCI插槽的可扩展的系统控制器，支持使用1个基于PCI的CAN模块和1个GPIB模块，同时提供1个PCI空闲插槽。-完全定制的操作用户界面-用于多个仪器集成的开放式体系结构-灵活的测试序列-轻松的调试工具和用于大多数制造测试环境中线路集成的工具测试主要构成部件：1N9377A是16通道的负载卡,可承受7A的电流。一般用于在被测物的输出端提供模拟负载。2N9379A是48通道的负载卡，可承受2A的电流，板卡内部有连到电源正负极的切换开关，所以可以用于数字输入的测试，同时还有特定用法用于测试模拟输入。3M9182A是6位半的数字万用表，在这里用于被测物静态电流的测试，输出端电压的测试，端口之间的阻抗测试。114PXISEDM9216A是安捷伦专门针对汽车电子，尤其是车身控制模块开发的一块多通道测试模块，可同时测量8个通道，最大支持4组8个通道的同时测量，可大大提升BCM的测量速度。5L4534A,Digitizer,20MS/s16位,主要用于测量PWM输出,以及一些特殊的输出信号,可以量取时间参数,峰值电压等.653220A,350MHZ,12Digit/s的计数器，主要用于测量时间参数及一些周期性信号。733522A，350MAZ，两通道的任意波形发生器，可以模拟车速信号或其他一些PWM输入信号。8N6700B模块化电源，最高可达1200W，用于提供被测物工作电压。9VectorCANcase,用于上位机与被测物之间的CAN通信，考虑到测量时间，要求被测物软件支持快速进入休眠的诊断模拟。三、面临的问题现在面临的主要问题是CAN协议的结合，我们的BCM的CAN协议主要是基于KW2000的通信协议，车身控制器（BCM）的自动化测试主要是运用安捷伦TS-8900的应用软件TestExecSL7.0，实现批量的以及快速的自动化测量。测试信息统计CAN和LIN引脚定义：ConnectorC1-BCMsideSignal40way,0.64X0.64,TopviewFemale:Harness（线束端）ConnectorpinNo.引脚号I/O输入/输出Active有效电平PinDescription引脚描述备注C1-19IFrequencyCANHighCAN高C1-20IFrequencyCANLowCAN低C1-21IFrequencyLIN1LIN1输入信号如位置灯近光灯远光灯挑灯左转向灯右转向灯前雾灯后雾灯前雨刮低12第一次测量开关输入信息统计ConnectorC1-BCMsideSignal40way,0.64X0.64,TopviewFemale:Harness（线束端）Housing:1379671-2Keying2greyTerminal:1674298-1Supplier:Tyco(AMP)ConnectorpinNo.引脚号I/O输入/输出Active有效电平PinDescription引脚描述备注输出关联C1-7ILOWCDLUnlockSwitch中控解锁信号入输入信号C3-18中控锁开输出HIGH（脉冲）C111保留IHIGHIgnitionSwitch2点火钥匙IG2信号入输入信号无C1-13ILOWGATEDOORINPUT遥控尾门信号入输入信号C215尾门锁开输出HIGH（脉冲）C1-17ILOWHazardSwitch警示灯信号入输入信号C2-1左转向灯输出high(脉冲)C24右转向灯输出high(脉冲)C1-18ILOWDriverDoorKnobSW司机侧门开门信号入输入信号C3-21中控锁闭输出（可能影响）C124保留ILOWMirrorFoldingSwitch后视镜折叠信号入输入信号C3-11后视镜折叠继电器驱动输出highC3-13后视镜展开继电器驱动输出highC1-28ILOWBackUpSwitch倒车开关信号入输入信号C3-4倒车灯继电器输出highC1-33ILOWFrontLeftDoorcontactSwitch左前门门碰信号入输入信号C2-19内饰灯控制输出LOW和中控锁C1-34ILOWRearRightDoorcontactSwitch右后门门碰信号入输入信号C2-19内饰灯控制输出LOW和中控锁C1-35ILOWRearLeftDoorcontactSwitch左后门门碰信号入输入信号C2-19内饰灯控制输出LOW和中控锁C1-36ILOWFrontRightDoorcontact右前门门碰信号入C2-19内饰灯控制输出速前雨刮高速前洗涤后洗涤13Switch输入信号LOW和中控锁C1-39ILOWGateDoorSwitch尾门门碰信号入输入信号C2-19内饰灯控制输出LOW和为，尾门锁C1-40IHIGHACCACC信号入输入信号无C3-16PVbat/I-IgnitionSwitch(KL15)点火钥匙IG1信号入无第一次测量LIN输入信息统计信息名称来源有效位置灯LIN高C39位置灯输出HIGH白昼灯CAN高C123位置灯输出LOW近光灯LIN高C226近光灯输出LOW远光灯LIN高C227远光灯输出LOW前雾灯LIN脉冲（上升沿）C126前雾光灯输出LOW前雨挂低速LIN高C220前雨挂低速输出HIGH前洗涤LIN高C210前洗涤输出LOW后雨挂低速LIN高C31后雨挂低速输出HIGH后洗涤LIN高C211后洗涤输出HIGH第二次测量开关输入信息统计ConnectorC1-BCMsideSignal40way,0.64X0.64,TopviewFemale:Harness（线束端）ConnectorpinNo.引脚号I/O输入/输出Active有效电平PinDescription引脚描述备注C1-8ILOWCDLLockSwitch中控闭锁信号入输入信号C321中控闭锁输出HIGH（脉冲）C1-38ILOWHazardFlashingWarningSwitch遥控闪灯入输入信号C2-1左转向灯输出high(脉冲)C24右转向灯输出high(脉冲)C2-2IH/LFrontWiperParkSwitch(bigcurrentparkswitch)前雨刮回位信号入输入信号无C3-2IH/LRearWiperParkSwitch(bigcurrentparkswitch)后雨刮回位信号入无