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×首¢页>技术文库>正文硬件在环(?HIL)测试系统的架构

关键词:硬件在?环测试系统,嵌入式控制系统,HIL

本文引用地址:http://www.e㏑epw.com.?cn/article/201612/333?416.3htm

时间:20≈16-08-26 09ml:34:53来源:中电网

HIL仿真是一2种功能强大的测试方㎎法,可以用于更mol加有效的?测试嵌入式控制系统。当测试嵌入?式?控制系统时,从安全性,可行性和∶合∷理的成本上考虑,使用全系统进行所有必要的+测试是不现?实的。您可以使?用HIL仿真来模拟部分系统以面对这些挑战,在将?整个系统进行实际测试之前使您能够在虚拟环境下测试№嵌入式控制器件。有了这个功能,即使您要测试的系统变得更〒加复杂,您也可以以一种具有成本效益的1方式维持可靠性和市场投放。要更多地了解HI?L测试m如何改善控制系统验?证,请观看什么是?HIL测试网±上视频.﹢ 本教程讨论了¥各种HIL测试系统架构∷/和如何去实?现它们。

1?.HIL测试系统的组成
HIL测试系统由三个主要部≤分组成:一个实时处理器、I/O接口和一个操作界面。?实时处理器是HIL测试系统的核心。它提供大多数﹣HIL测试系统的确定执行,例如硬件I/O通信、数据记录、激励生成和模型执行。要精确地仿真?测试?系统中物∥理上并不存在的部·分,一个实时系统是非常必要的。I/O接口是与被测※部件交互的模拟,数字和总线信号。您可以用它们来产生激励信号,获取用于记录和分析的数据,并提供被测的电子控制单元 (ECU)与模⊿型仿真的虚?拟环?境之间的≒传感器/执行器交互。操作界面与实时处理器通信,提供测%试命令和可视化。在大多数情况-下,这个部件也提供配置管理、?测试自?动化、分析和报告任务。

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图1. 一个HIL测﹣试系统由三个主要部分组成:一个操?作界≌面,一个实时处理器和I‖/O接口。

?2. 硬件故障插入
许多HIL测试系统≧㎝使?用硬件故障插入在ECU和其余要测@试的系*统之间产生信号?故障,来测试§,描≮述和验证在这些情况下∏的器件性能。要做到这一点,您可以在I/£O接口和ECU之间插入故障插入单元(FIUs),从而允许HIL测试系?∪统在正常运行和诸如对地㏄短路或开路之类的故?障状态之间切换接口信号。

μ图3. ⊙汽车,飞机和风力发电站使用多ECU?

当测试一个多EC?U ?控制系统时(甚至一些单ECU控制系统),经常出现∨两个需?求:附加处理能力和简化?连线。

4. 额外的处理能力-分布式处理
即使采用?最新的多核处?理能力,一些系统仍要求⌒更多的,超过单底板的处理能力。为应对这种挑战,您可以使用分布式处理技术?来满??足这些系统的执行要求∟。在高通道数的系统中,其需求超出了简单3的增加处理能力,额外的I?/O也是必不可少?的。相♂比??之下,采用大规模,耗′费处理器设计的系统经常使用附加的底板硬件在环,仅仅是∝为了提供额外的处理能力,从?而允许那些处?理器能以很高?的效率应用于单个任?务。√根据仿真任务的分布情况,可能需要在底板之间?共?享触发和定时信号,并?提供确定的数据镜像来提﹥高协同运作的能力。

图4.当为?得到附加处理㎏能力采用多?重底板℅时㈱,在它们之间提供时间和数据同步接口是很有必要的。

5. 简化连线-㎞分布式I/O
实现和维护高通道数系统的连线?会面对昂贵和费时的挑战?。这些系统需要在ECU和HIL∮测试系统之间连$接成百上千个信号,经常为补偿空?间要求跨越很多米。

幸运的是,确定分布I/O技?术℡能帮助您理顺这些复杂的连线并提供与ECU的模块化连?接,同时允许高∽效系统?㏒配置的修改。无需将所有的连?接?排?布在单个机架里的一个或∠多个具有I/O接口的实时处理底板上,您可以使?用确定分?布㎜I/O*来提供模块化的I/O接口,?这些接口位于靠近各个ECU的位置,从而不会牺牲精确仿真系统虚?拟部分所必须的高速确定性?需求?。

这?种方法极大的减少了H♀IL测试系统连线的花费和复杂程度,它使EC?U和I/O?接口之间的∫局部连接(跨‰度小≥于1米)成为可能,同时,使用一个单独的总线电缆来扩展到实时处理底板的距离。此外,由?于这种方法的模块化?特性,HIL测试系统能够毫不费力地逐步扩展,从除一个以外其它都是仿真℃ECU的系统到完∩全没?有仿真E?CU的完整HIL系⊥统。

图5. ¥由于ECU和I/O接口采用局?部连接,确定分布I/O接£口⊕极大的降低了HIL测试系统的连线?花费和复杂性

6. 实现HIL测试系统
一旦您为您的HIL测试系统选择了?适?当的构架,创建一个HIL测试系统的第一步是选择最能满足您新要求的实时处理元件。NI公司为执行?HIL测试系统提供了广泛的实时处理选择。因为它们都基于开¤放的≦工业标?准,所以它?们能确≡保您总能将最新的PC技术进展用在您的HIL测>试系统中,从而始终满足﹤未来测试系统的要求。

PXI是一款基于PC的测试,测量和控制的开放平台。它提供广泛=??的实时处理器选?择,包括数∞个高性能的双核和四核处理器。有超过70个供应%商提供1200多种PXI产品,在世界范围内有数千公司选择了PXI平台。

PXI平台能?在很多同步◎技?术下工作,包?括通过IRIG?-B, IEEE 1588, SCRAMNe??t以及反射内存来在??多机∣?箱HIL测试系统中用于共享定时,∵触发?和数据。

NI公∧司也提供了数?个用于低成本=,?小体积的HIL测试系统?供选择。NICompac?tRIO是一种低成?本的可?重配置的℉控制和采集系统。系统采用由可重配置¬I/O″(RIO)现场可编程门阵列(FPGA)技术?组成一个小型的开放式嵌入式架构。

这种技术将实时处理器和×用÷户可编程F≯PGA㎡结合起来。您可?以使用FPGA创建自定义的?I/O特性∴并且可以?把模型执行和信号处理?运算从实°时处理器下放到FPGA上来提高HIL测试系统的性能。

7. ∑总结
在决定和选择能满足您的HIL测试系统需求的,适当的实时处理部件之后<,您需要为?您的ECU选择所需m的I/O接口。请阅读选择硬件在环(HIL)测试?系统 I/O接口以∈更多的了解可用于您的H﹢IL测试系统的I/O接㏕口。

关于更多硬件在环内容,可以收藏本网页。科比加索尔 硬件在环(HIL)测试系统的架构

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作者: mgnqyz

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