PXI+TestStand測試平臺是基于CAN總線汽車測試的解決方案。本文以汽車收音機生產線的多點測試為案例說明這種嶄新的測試理念和解決方案。 基于PXI+TestStand測試平臺是NI公司提供的、基于CAN總線汽車測試的解決方案，它能幫助中國測試工程師提高汽車測試的效率，降低測試系統的成本，并能應對不斷升級的汽車測試需求，本文以汽車收音機生產線的多點測試為案例說明這種嶄新的測試理念和解決方案。 隨著中國汽車市場的快速發展和汽車電子的價值含量迅速提高，針對汽車電子的測試技術也變的日益復雜，在全球化的汽車設計和生產的趨勢下，中國本地的工程師越來越感覺到汽車電子測試所面臨的種種困難，其中主要包括： 無法滿足產品線不斷更新的需求，并希望減少產品投放市場的周期。 （1） 汽車電子產品的日益更新，要求測試系統以最快的速度滿足新的需求。而目前國外引進的專用測試系統往往升級周期較長，無法滿足本地瞬息萬變的產品測試需求。 （2） 專業汽車電子廠商往往生產多個不同型號的同類產品，并根據訂單、物流的條件，其生產計劃經常發生變化。如果不同型號的產品都采用不同的測試設備，將會導致測試設備重復利用率過低，大大降低投資效率。 目前汽車電子測試缺乏通用儀器的解決方案，如汽車音響及儀表盤的測試往往需要專門定制的儀器，而且這些儀器價格非常昂貴。 本地的售后服務和及時的故障響應。測試生產線上一切以生產線的持續運行為最高目標，當中國工程師不能掌握全面的故障診斷和維修技術時，就只能向國外的工程師求助，這樣容易導致響應速度慢，且代價昂貴。 復雜的汽車測試系統常常需要多種測量和控制任務的協同工作，一個用于集成的軟硬件同步平臺就顯得尤為的重要。 支持CAN協議的柔性測試設備 20世紀80年代Bosch公司為解決汽車系統中各個電子單元之間的通信問題開發了CAN總線標準。這種串行總線用2根或1根電線把汽車里的各個電子設備連接起來，相互可以傳遞信息。采用CAN總線避免了電子模塊間大量繁復的連線，比如儀表板上車速、發動機轉速、油量和發動機溫度的指示就不需要連接不同的線纜到對應的傳感器，而只需要接入CAN總線，就可以從總線上獲取相應信息。CAN的卓越表現使汽車制造商們紛紛開發并使用基于CAN和數據采集設備的測試系統。國際標準組織將CAN總線接納為ISO 11898標準。NI公司在其標準虛擬儀器測試平臺上推出CAN控制器系列，支持多種CAN總線的協議，其中包括高速CAN、低速容錯CAN和單線CAN。尤其是新推出的PXI-8464軟件可選類型的CAN控制器，可以讓你不用更改硬件連接，就適應各種CAN通信協議，同時既可以作為總線控制器，又可以作總線通信分析儀，使得測試設備可以在最大程度上適應柔性生產。 PXI+TestStand汽車測試平臺 在基于CAN總線的汽車電子測量領域，最為成功的測試平臺當屬基于PXI總線和TestStand軟件的虛擬儀器平臺。 PXI作為一個符合工業標準的測試平臺，它是建立在高速的CompactPCI總線基礎之上，并加入了類似VXI所具有的定時、觸發和同步功能。為了便于集成，PXI采用了開放的軟件標準，其中包括通用的操作系統，即插即用的驅動和網絡技術等。基于PXI的各種模塊化儀器不僅具有標準化的硬件外形和接口，即插即用的安裝方式，而且支持更高級別、更高兼容性的軟件協議，比如可互換虛擬儀器標準（IVI）和虛擬儀器軟件構架標準（VISA）等等。這樣使得任何測試都可以標準化為相同的層次結構模式。 被測單元的物理信號經過傳感器和信號調理接入測試測量硬件，這些模塊化儀器都插在PXI機箱內和PXI總線接口相連。驅動程序通過PXI底層通信和模塊化儀器交換測控數據。測控軟件包通過驅動程序實現通用的數據采集、儀器和被測單元控制。信號處理軟件包調用信號處理工具，實現通用信號分析功能。測試測量模塊調用測控軟件包和信號處理軟件包，實現和具體被測單元相關的測試測量。這些測試測量模塊構成整個檢測的單項步驟，被測試軟件平臺調用。NI公司的TestStand軟件是一個國際廣泛應用的測試管理軟件。它提供了每項測試所共有的內容，比如測試流程管理、結果存檔和報表、用戶權限管理、操作工界面等等。以這個軟件為平臺，向下可以調用各個測試模塊形成標準的測試流程，向上可以把數據記錄到數據庫，從而和硬件系統一起構成完整的測試測量系統（圖1）。 成功案例 上海聚星儀器有限公司作為NI中國授權的系統聯盟商，是國內將PXI+TestStand平臺技術應用在基于CAN總線的汽車系統測試的倡導者之一，已為數家國際知名汽車電子生產廠提供了數十套基于該技術的測試系統。例如聚星公司開發的基于CAN總線的汽車音響測試系統，用于全自動汽車收音機流水線的測試，每條自動流水線配備了6個PXI測試站，對音響不同組裝階段中的不同的功能進行自動測試。當該流水線又承接了另一個全新的汽車收音機的項目，并要求根據訂單調配該流水線的生產計劃時，由于采用了PXI+TestStand的平臺技術，流水線改造無需購買新的測試儀器，只需修改相應的軟件程序既可快速投入新產品的測試中。這家廠商對新收音機的測試系統改造只花了1個多月的時間，而如果從國外系統集成公司進口測試儀器至少需要4-6個月的時間。提前3個月推出新產品不僅意味著提前盈利，更在很大程度上搶先占領了市場份額。 圖2顯示了一個典型的基于PXI+TestStand的收音機測試系統。其中1為采用Pentinum M的PXI-8196嵌入式控制器，控制器上提供了串口、并口、以太網口、USB和GPIB等接口，并且所有的軟件都在它上面運行；2為PXI-8664 CAN控制器，與收音機的CAN總線連接；3為PXI-4472動態信號采集卡，配合聚星的音頻分析軟件實現音頻分析儀的功能，它同時和收音機的喇叭輸出連接，8個輸入通道可以和4聲道平衡輸出匹配；4為PXI-5671射頻信號發生器，配合聚星的射頻軟件實現立體聲無線電信號源的功能，它和收音機的天線輸入連接；5為PXI-2565高性能繼電器，負責電源開關和其他開關切換，它的接觸電阻僅30毫歐姆，單路可承載5安培的電流；6為PXI-4070數字萬用表模塊，它和電源以及繼電器連接，測量電流和電壓，提供6位半的精度。以上是PXI+TestStand檢測平臺的一個典型應用。被測件-收音機的CAN、音頻、射頻和電源是物理的測控對象，它們和各自的模塊化儀器連接。模塊化儀器都和PXI總線連接，交換測控數據和指令。所有的模塊化儀器都有相應的軟件控制，形成功能獨立且可相互集成的測試軟件模塊。這些測試軟件模塊再由測試管理軟件TestStand有機地構建成統一的測試流程。 PXI+TestStand平臺的優勢 對于客戶而言，這種基于PXI+TestStand軟硬件平臺的測試系統具有集成度高、可靠性好、升級維護方便、開放徹底的優點。 首先，您可以使用一個標準3U的PXI機箱插上各種模塊來替代原來塞滿整個機柜的多個傳統儀器；對于基于CAN總線的被測單元，又往往需要多種測試模塊協同工作對被測單元的各種性能進行測試。比如一個汽車儀表板的功能測試就需要CAN控制器、模擬電壓和電流采集、指示燈的開關控制、夜間照明的PWM采集、LED的視頻檢測等，而所有這些檢測儀器都可以集成在一個PXI機箱里。這樣在減小設備體積和占地的同時，又大大簡化了檢測設備的復雜度和連線的復雜度，從而提高了設備的可靠性。 其次，由于采用了標準化的平臺結構，使得設備的檢修和升級被大大的簡化。比如一個工廠想更換現有的示波器或升級到PXI的示波器時，由于PXI的示波器和這些傳統示波器一樣都支持GPIB和IVI的標準，您只須在IVI驅動程序中配置相應的系統資源名稱，不需要更改任何的測試代碼，就可以輕松的完成替換和升級。這樣你可以在節約投資的同時大大減少維護和升級的代價，尤其是減少生產線的中斷時間。此外，從軟件角度講，由于所有的測試都采用相同的TestStand平臺軟件，當由于生產工藝變化或被測產品升級需要更改測試的流程或設置時，生產維護工程師只需要掌握一種軟件TestStand，即可以輕松維護所有的檢測站。 最后，對中國工程師可能也是最重要的，就是一個徹底開放的測試系統。它需要向測試工程師開放全部的測控信息，使得工程師有機會掌握自動測試測量的核心技術。這樣的測試系統構架將數據采集、信號分析、測試流程和數據管理分層次地開放，使得工程師可以輕松地獲取原始信號、調整分析方法和預處理參數、優化測試流程和定義數據報告結構格式等。比如在基于CAN總線的測試中，您可以用另一塊CAN控制卡監視被測單元和外界的通信時序，分析總線邏輯是否符合規范。又比如您可以獲取有問題的汽車音響的音頻輸出，作詳細的事后分析，找出問題所在。曾經有一款汽車收音機的信噪比較低，用標準的檢測方法無法診斷問題的原因。測試工程師對信噪比測試程序稍作修改后，將原始音頻記錄下來，再用FFT函數作頻譜分析，發現在超過20kHz的某個頻率有異常的峰值，改進設計后立刻就排除了故障。