摘要：基于虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了用在車輛控制器開(kāi)發(fā)中的道路試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，介紹了通過(guò)外部特征量和單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)行信息的同步采集進(jìn)行車輛控制器道路試驗(yàn)的方法、測(cè)試系統(tǒng)的硬件構(gòu)成以及基于多線程技術(shù)的測(cè)試軟件設(shè)計(jì)方法。該測(cè)試系統(tǒng)可以完成模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、串口數(shù)據(jù)的同步采集和分析，并在ABS控制器的道路試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：虛擬儀器 數(shù)據(jù)采集 控制器開(kāi)發(fā) 道路試驗(yàn) ABS
隨著人們對(duì)車輛性能要求的提高和電子技術(shù)的快速發(fā)展，車輛電子控制器的開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為汽車制造業(yè)的熱點(diǎn)。汽車整車道路試驗(yàn)是車輛控制器開(kāi)發(fā)的最終階段，是全面測(cè)試和鑒定車輛性能的一種重要手段。
由于控制器開(kāi)發(fā)中數(shù)據(jù)采集要求及性能評(píng)價(jià)測(cè)試項(xiàng)目的多樣化，功能單一、靈活性差、使用復(fù)雜、更新和維護(hù)成本高的傳統(tǒng)儀器已經(jīng)不能很好地滿足車輛道路試驗(yàn)需要。而虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展為車輛道路試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供了新的思路。利用該技術(shù)，可以更好地發(fā)揮計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的信息處理功能和圖形界面功能，大大簡(jiǎn)化了測(cè)試設(shè)備，適合測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)使用。
本文設(shè)計(jì)的基于虛擬儀器技術(shù)的車載道路試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，為實(shí)車試驗(yàn)性能測(cè)試和控制器開(kāi)發(fā)提供了靈活、高效的測(cè)試平臺(tái)。

1 測(cè)試系統(tǒng)總體介紹
1．1 車輛控制器開(kāi)發(fā)中的道路試驗(yàn)測(cè)試方法
實(shí)車道路試驗(yàn)是車輛控制器開(kāi)發(fā)中的最重要環(huán)節(jié)，根據(jù)信息來(lái)源和分析方法的不同，實(shí)車道路試驗(yàn)測(cè)試可以分為控制器外部特征量采集分析和單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)行信息采集分析兩類。例如，防抱死制動(dòng)ABS系統(tǒng)的控制器實(shí)車道路試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集框圖如圖1所示。
外部特征最采集是傳統(tǒng)的實(shí)車測(cè)試的一種手段。將控制器視為一個(gè)黑盒子，對(duì)能夠表征控制器控制效果的車輛信息進(jìn)行采集處理，既可以得到控制器的控制效果的客觀評(píng)價(jià)，又可以根據(jù)特征量的分析追溯到控制軟件源程序的相關(guān)功能代碼，對(duì)控制軟件實(shí)現(xiàn)匹配。但是通過(guò)外部特征量只能間接推測(cè)控制內(nèi)部運(yùn)行情況，有時(shí)不能準(zhǔn)確找到問(wèn)題的實(shí)質(zhì)所在。
而單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)行信息的采集直接跟蹤控制器控制程序運(yùn)行信息，對(duì)控制程序的流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，是進(jìn)行控制器程序調(diào)試和邏輯驗(yàn)證的有效手段。

控制器外部特征量和單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)行信息對(duì)于控制器的開(kāi)發(fā)匹配來(lái)說(shuō)各有優(yōu)勢(shì)，均對(duì)控制器的道路試驗(yàn)測(cè)試有著重要意義。
1．2 測(cè)試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展為測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了良好平臺(tái)。虛擬儀器利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理，利用I/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集、測(cè)試和調(diào)理。
本文結(jié)合實(shí)際的車輛測(cè)試和車輛控制器開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，基于虛擬儀器技術(shù)了道路試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、儀器硬件和應(yīng)用軟件等組成，總體方案如圖2所示。
系統(tǒng)主要功能為：（1）多通道模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的采集；（2）控制器內(nèi)部運(yùn)行信息的采集；（3）控制器外部特征量和單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)行信息的同步采集；（4）在線數(shù)據(jù)監(jiān)控顯示、離線數(shù)據(jù)處理；（5）多種數(shù)據(jù)格式的保存和轉(zhuǎn)換；（6）車輛測(cè)試性能的自動(dòng)微型計(jì)算和評(píng)價(jià)。

2 測(cè)試系統(tǒng)硬件構(gòu)成
系統(tǒng)硬件由帶有串口的計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡組成。計(jì)算機(jī)選用便攜式微型計(jì)算機(jī)，便于車載測(cè)試使用。數(shù)據(jù)采集卡選用帶有PCMCIA接口的采集卡，可以直接插在便攜式計(jì)算機(jī)上。例如，可以選用NI公司的DAQ_700數(shù)據(jù)采集卡，它具有8路雙端/16路單端模擬輸入通道，采樣速率為100kbps的12位A/D轉(zhuǎn)換器，16路TTL可編程數(shù)字I/O口，三個(gè)獨(dú)立的16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器。
用PCMCIA采集卡和信號(hào)調(diào)理儀為硬件而組成的PC-DAQ測(cè)試系統(tǒng)可以對(duì)控制器的外部特征量進(jìn)行采集。
對(duì)于單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)行信息的采集，采用單片機(jī)和上位機(jī)的串口通訊方式，將ECU單片機(jī)中的串口信息引出，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)硬件通訊。在控制器控制軟件中附加了程序變量監(jiān)控模塊，通過(guò)串口向上位機(jī)發(fā)送監(jiān)控的變量值，實(shí)現(xiàn)控制器運(yùn)行信息的監(jiān)控。
本測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)PC-DAQ測(cè)試系統(tǒng)和串口系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了控制器的道路試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集功能，具有硬件簡(jiǎn)單、成本低、攜帶容易等優(yōu)點(diǎn)，適于道路試驗(yàn)測(cè)試使用。

圖4

3 測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)是測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題，本系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)采用虛擬儀器技術(shù)的LabWindows/CVI6.0軟件平臺(tái)。LabWindows/CVI以ANSI C為核心，將功能強(qiáng)大、使用靈活的C語(yǔ)言平臺(tái)與數(shù)據(jù)采集和分析等測(cè)控專用工具有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理及分析功能。
測(cè)試系統(tǒng)的軟件總體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。它主要分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和離線分析三個(gè)模塊。
3．1 數(shù)據(jù)采集模塊
數(shù)據(jù)采集的測(cè)試軟件的底層部分，數(shù)據(jù)采集的軟件基礎(chǔ)