基于LabVIEW診斷自動化實現(xiàn)

韓可強，裴軍偉，黃家剛，殷振華

（中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300300）

近幾年，隨著汽車技術(shù)不斷改進與更新，汽車市場進入了一個快速發(fā)展的階段，在追求價格日益下降的同時，還要求汽車的性能得到提高。為了滿足客戶的需求，不同功能單元的ECU運用在汽車上，ECU之間通過CAN線或者K線傳輸信號，速度更快、信號更穩(wěn)定，卻使汽車的系統(tǒng)變得越來越復雜。汽車控制的電子化增加了汽車診斷維修工作的難度，特別是對一些故障的測試，需要對故障的策略了解得很清楚，使用一些信號模擬設(shè)備，去制造相應的故障。由于傳統(tǒng)的測試方法已不能達到要求，為此很多主機廠迫切的需要改進診斷測試方法，從而提高效率和測試精度，節(jié)約開支。本文主要介紹通過CAPL語言程序的編寫，CANoe控制CAPL程序，LabVIEW用來實現(xiàn)上位，控制CANoe，使CAPL程序與LabVIEW相結(jié)合，實現(xiàn)診斷自動化。

1LabVIEW概述

1.1 LabVIEW簡單介紹

LabVIEW是通用的編程系統(tǒng)，有一個完成所有編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。LabVIEW還有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，比如設(shè)置斷點、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序 （子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等，便于程序的調(diào)試。LabVIEW提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器 （如示波器、萬用表）類似的控件，可用來方便創(chuàng)建用戶界面。

1.2 LabVIEW優(yōu)點

1）測試測量 LabVIEW最初就是為測試測量而設(shè)計的，因而測試測量也是現(xiàn)在LabVIEW最廣泛的應用領(lǐng)域。

2）控制 控制與測試是兩個相關(guān)度很高的領(lǐng)域，從測試起家的LabVIEW首先拓展至控制領(lǐng)域。LabVIEW擁有專門用于控制領(lǐng)域的模塊——LabVIEWDSC。除此之外，工業(yè)控制領(lǐng)域常用的設(shè)備、數(shù)據(jù)線等也帶有相應的Lab－VIEW驅(qū)動程序。使用LabVIEW能很方便地編制各種控制程序。

3）仿真 LabVIEW包含了各種各樣的數(shù)學運算函數(shù)，特別適合模擬、仿真、原型設(shè)計等工作。

4）快速開發(fā) 熟練使用LabVIEW去開發(fā)新的程序或項目，可以縮短開發(fā)時間。

5）跨平臺 LabVIEW具有良好的平臺一致性。Lab－VIEW的代碼不需做任何修改就能運行在三大臺式機操作系統(tǒng)上：Windows、Mac OS及Linux。并且LabVIEW還支持多種實時操作系統(tǒng)和嵌入式設(shè)備，比如常見的PDA、FPGA以及運行VxWorks和PharLap系統(tǒng)的RT設(shè)備。

本測試系統(tǒng)中，LabVIEW的應用使測試平臺更統(tǒng)一，各程序之間可以相互聯(lián)系，又不會相互沖突。LabVIEW建立的上位界面，實現(xiàn)一鍵式的選擇測試。

2 診斷自動化測試平臺

2.1 硬件的設(shè)計

由于診斷測試故障中主要測試幾大類故障，包括：①電源電壓過壓、欠壓故障；②報文丟失故障；③節(jié)點丟失故障；④極限電壓下ECU檢測故障的能力測試；⑤ECU診斷故障記錄能力的測試；⑥總線關(guān)閉故障；⑦Limphome故障（若節(jié)點有網(wǎng)絡(luò)管理）。

根據(jù)測試的故障，需要用到的硬件有程控電源 （控制15、30電，能夠控制電壓的變化，變化范圍一般在0～36 V），主要是針對電壓變化或者電源掉電下的測試，CANstress（通過干擾總線幀的傳輸，用來制造總線關(guān)閉故障），VTSystem（用來模擬負載，可以模擬電壓、電流以及許多模擬量），CANcase（信號的交互設(shè)備，用來DUT與CANoe的交互），各個硬件之間通過數(shù)據(jù)線相連接，合理布置在機柜上，而機柜通過接口與電腦結(jié)合，通過程序控制機柜里的每個硬件。圖1為診斷自動化測試硬件圖。

圖1 診斷自動化測試硬件圖

從圖1中可以看出：測試的時候，主要是測試機柜與臺架、電腦、DUT之間的連接，通過LabVIEW的上位程序，控制CANoe的運行，達到測試的目的。

2.2 軟件設(shè)計

1）首先是通過CANdelastudio編寫診斷數(shù)據(jù)庫，可以只編寫診斷測試中與讀故障相關(guān)的服務(wù)和診斷故障，此CDD編寫好后，導入到CANoe中，作為一個數(shù)據(jù)庫，在編寫程序時，可以調(diào)用里面的參數(shù)，讀每一種故障在CDD中都有相對應的故障碼，引用到程序中。

2）編寫好通信矩陣的數(shù)據(jù)庫DBC。需要發(fā)送和接收的信號，在DBC都應該編寫，導入到CANoe中，也是作為一個數(shù)據(jù)庫，可以通過建立仿真節(jié)點，調(diào)用DBC的報文，通過功能函數(shù)，直接控制報文的停止和發(fā)送。

3）程控電源的功能函數(shù)。每個程控電源都有屬于它本身的功能函數(shù)，通過CAPL編程，用程序?qū)崿F(xiàn)電源的開關(guān)和調(diào)節(jié)電壓的大小，生成相應的CIN函數(shù)庫，導入到相對應的測試主程序中，就能直接控制程控電源。

4）CANstress通過與CAPL相兼容的功能函數(shù)，編寫程序，控制CANstress的運行以及其干擾的參數(shù)，在哪個診斷測試用例中，需要用到，直接添加。

5）診斷配置表。需要測試哪幾類故障，通過診斷配置表，提取相對應的CIN，導入主程序，測試不同的單節(jié)點，可以使用通用的配置表。在主控界面，選擇好配置表后，就能生成相應的CIN。在測試中，可以根據(jù)需要選擇測試用例。這些測試用例在主程序中和配置表中位置是相互對應的，所以在測試前，先要對配置表進行完善，需要測試哪些故障。

6）CIN函數(shù)庫，主要是針對不同的硬件，需要建立相應的CIN，導入到CAPL主程序中，實現(xiàn)各硬件間的交互，以及與LabVIEW上位的交互，從而滿足要求。

在診斷測試主程序中，主要是集合每個CIN函數(shù)庫，每個故障的制造產(chǎn)生，讀取，怎樣恢復，判斷的條件，生成相應的報告，都可以通過程序控制。

總之，上位需要的函數(shù)，所有硬件自控的函數(shù)，都可以通過主程序結(jié)合在一起，需要什么，在相應的位置處添加，從而實現(xiàn)不同的功能，程序可調(diào)節(jié)性比較大。

3 測試過程及結(jié)果驗證

先根據(jù)要求，將各硬件連接正確，根據(jù)測試的單節(jié)點編制CDD和DBC，在CANoe中導入，根據(jù)需要測試的故障，配置好診斷的配置表。由于提取配置表的CIN，所以每一個故障都是以變量的形式在程序中定義的，只要上位提取的是什么故障，都可以測試，通用性比較強。當所有需要的配置已完成，對硬件通電，打開LabVIEW的主界面，通過LabVIEW的運行，打開上位的界面，在界面中選擇好配置表，生成CIN函數(shù)，其他的配置好以后，點擊開始運行按鈕，整個測試只需要十幾分鐘。測試完成后，自動生成測試報告，報告存放的路徑前期已設(shè)定好，根據(jù)報告，分析故障是否符合主機廠的要求。圖2為診斷自動化工作流程圖，圖3為診斷自動化測試平臺，圖4為診斷上位界面。

圖2 診斷自動化工作流程圖

圖3 診斷自動化測試平臺

圖4 診斷上位界面

4 結(jié)束語

隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，越來越多的診斷測試方法應運而生。選擇一種方法，提高測試效率和精度是每個主機廠所要求的。此診斷測試自動平臺的建立，是建立在以前診斷故障測試的基礎(chǔ)上，充分應用CANoe中CAPL編程，通過程序控制各硬件的運行，模擬不同的故障條件，運用Lab－VIEW 來實現(xiàn)上位，通過一鍵式啟動，實現(xiàn)不同類型的故障測試。此平臺最大的優(yōu)勢就是節(jié)約成本，提高效率，對于初學者，也可以測試，不需要過多地了解協(xié)議。測試后的報告，簡單明了，易于分析。相信在不久的將來，更多合理的診斷自動化測試方法會更好地運用到汽車行業(yè)中。