AT-TCU下線檢測硬件臺(tái)自動(dòng)化測試設(shè)備設(shè)計(jì)

孫旭升，王雅薈，周宇晨

(中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安航空計(jì)算技術(shù)研究所，陜西 西安 710065)

0 引言

隨著汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，汽車控制器的集成度也越來越高。與普通零部件不同的是，控制器的檢測與驗(yàn)證一般需要借助專門的儀器設(shè)備進(jìn)行。如何為電子零部件提供一種高效的檢測手段，則成為汽車行業(yè)測試人員所關(guān)心的重點(diǎn)之一。

目前汽車控制器的硬件測試需要經(jīng)歷設(shè)計(jì)驗(yàn)證、生產(chǎn)驗(yàn)證以及整車驗(yàn)證。設(shè)計(jì)與生產(chǎn)階段由零部件廠家的技術(shù)保證產(chǎn)品的正常功能，而產(chǎn)品的交付整車后其對(duì)汽車電子器件的功能測試顯得力不從心。整車廠無法了解零部件的內(nèi)部設(shè)計(jì)原理與測試方法，同時(shí)也無法配備零部件廠商進(jìn)行專業(yè)的測試設(shè)備與專業(yè)的測試人員，導(dǎo)致整車廠商的測試人員無法獨(dú)立完成功能性能的測試與驗(yàn)證，而依賴于低效的設(shè)備，無法及時(shí)高效地完成整車廠的功能驗(yàn)證。

AT-TCU下線檢測設(shè)備可以幫助用戶高效完成產(chǎn)品的功能性能驗(yàn)證，并便捷地鎖定整車測試中難以判斷的控制器故障問題，通過人機(jī)交互界面反饋給用戶，高效地完成故障的檢測，縮短整車的測試時(shí)間。

1 設(shè)計(jì)需求

AT-TUC測試設(shè)備用于測試特定變速器控制器(Transmission Controller Unit，TCU)，需能夠保證至少同時(shí)完成兩種測試樣件[帶殼體總成和PCBA(無插接件和有插接件)]的程序燒錄及功能測試工作。同時(shí)，設(shè)備應(yīng)充分考慮生產(chǎn)節(jié)拍，提高設(shè)備效率，減少空等時(shí)間，提供更為科學(xué)合理的生產(chǎn)工藝[1-2]。

AT-TCU下線檢測臺(tái)整體設(shè)計(jì)為一臺(tái)19英寸控制臺(tái)機(jī)柜形式，由針床治具、測試調(diào)理箱、程控電源、工控機(jī)、顯示器、打印機(jī)、聲光報(bào)警器等組成。被測產(chǎn)品通過針床治具進(jìn)行裝夾，通過探針將測試接口引出，并轉(zhuǎn)為航插接口，測試調(diào)理箱與治具通過航插電纜連接，調(diào)理箱與工控機(jī)通過通信電纜連接，進(jìn)行相應(yīng)測試控制和數(shù)據(jù)交互。工作臺(tái)分為左右兩個(gè)獨(dú)立的通道，每個(gè)通道分別設(shè)計(jì)有指示燈、氣動(dòng)按鈕，用以指示各通道不同的測試狀態(tài)(測試合格、測試進(jìn)行中、測試不合格)。急停按鈕為紅色蘑菇頭按鈕，位置顯眼，確保設(shè)備和人員的安全。TCU自動(dòng)測試設(shè)備工作系統(tǒng)框圖與測設(shè)流程如圖1—2所示。

(1)工控機(jī)設(shè)備上安裝人機(jī)交互軟件，用戶可通該軟件控制調(diào)理箱進(jìn)行輸出激勵(lì)、采集信號(hào)、傳輸數(shù)據(jù)、程序燒寫等操作，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示；

(2)調(diào)理箱內(nèi)部安裝電源、主控板、霍爾電流傳感器、模擬負(fù)載等設(shè)備，提供TCU測試所需要的相關(guān)資源；

(3)測試設(shè)備供電由程控直流電源提供，同時(shí)給被測件供電；

(4)設(shè)計(jì)采用兩套相互獨(dú)立的資源，保證同時(shí)可進(jìn)行兩套TCU產(chǎn)品的測試，提高測試效率。

圖1 TCU自動(dòng)測試設(shè)備工作系統(tǒng)

2 硬件設(shè)計(jì)

測試調(diào)理箱選用1臺(tái)19英寸4U機(jī)架式結(jié)構(gòu)的機(jī)箱，適合機(jī)柜安裝。內(nèi)部安裝主控板、負(fù)載板、信號(hào)發(fā)生板、光電隔離板、二次電源等，用以滿足被測產(chǎn)品的測試要求[3]。

主控板由本公司自行研制開發(fā)，實(shí)現(xiàn)離散量信號(hào)采集、離散量信號(hào)輸出、模擬量信號(hào)采集、模擬量信號(hào)輸出、波形采集等功能，主控板通過10/100M以太網(wǎng)與外部計(jì)算機(jī)等設(shè)備連接，完成數(shù)據(jù)交互和控制指令的傳輸。主控板由FPGA芯片、ARM控制器、AD芯片、DA芯片等組成，板卡采用FPGA+ARM控制器結(jié)構(gòu)；板卡外聯(lián)網(wǎng)絡(luò)接口利用FPGA實(shí)現(xiàn)MAC功能，通過外部配置PHY完成以太網(wǎng)連接；CAN接口、模擬量接口、離散量采集等接口通過FPGA與ARM控制連接；ARM控制器完成系統(tǒng)總體控制，調(diào)試串口通過ARM控制器外聯(lián)。主控板采用無操作系統(tǒng)機(jī)制，使用標(biāo)準(zhǔn)C語言實(shí)現(xiàn)；開發(fā)環(huán)境為KEIL For ARM；FPGA開發(fā)環(huán)境選用Altera公司Quartus II 8.1。

3 軟件設(shè)計(jì)

AT-TUC測試設(shè)備方案軟件包含上位機(jī)測試軟件。上位機(jī)測試軟件采用層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由人機(jī)交互層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層和硬件操作層組成。

圖2 TCU自動(dòng)化測試設(shè)備測設(shè)流程

軟件運(yùn)行環(huán)境包括操作系統(tǒng)和儀器設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件，操作系統(tǒng)選用WindowsXP或Win7，具有兼容性好、穩(wěn)定性高、系統(tǒng)安全穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

測試軟件的開發(fā)秉承“高效、易用、穩(wěn)定、美觀、可擴(kuò)展”的設(shè)計(jì)原則，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，按照功能將程序劃分為啟動(dòng)、系統(tǒng)管理、測試功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等幾大模塊。

(1)啟動(dòng)功能中的啟動(dòng)界面、系統(tǒng)登錄和啟動(dòng)自檢模塊，系統(tǒng)管理功能中的用戶管理、日志、關(guān)于等功能模塊，采用軟件設(shè)計(jì)規(guī)范要求的通用模塊進(jìn)行集成。

(2)對(duì)于測試過程中的測試用例數(shù)據(jù)和測試結(jié)果數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)記錄的形式存儲(chǔ)，方便后期查詢。

(3)通過點(diǎn)擊程序界面右上角的關(guān)閉按鈕，可以退出測試軟件。用戶點(diǎn)擊退出操作后，程序會(huì)彈出確認(rèn)窗口，即用戶需要進(jìn)行“退出確認(rèn)”，確認(rèn)退出后，程序自動(dòng)執(zhí)行資源釋放操作，如復(fù)位板卡、清空串口并關(guān)閉等，最后退出程序。

(4)灌裝前可根據(jù)配置，對(duì)HEX文件進(jìn)行校驗(yàn)，通過文件大小，或者其他方法，確保燒寫文件的正確性。

燒寫接口支持JTAT和CAN，通過軟件進(jìn)行選擇。進(jìn)行程序灌裝時(shí)為了保證程序灌裝環(huán)節(jié)的可靠性，增加程序回讀驗(yàn)證功能，以確保程序的正確性及完整性，測試環(huán)節(jié)嚴(yán)格按照測試用例逐一測試樣件，并記錄每個(gè)步驟的數(shù)據(jù)，建立可追溯的產(chǎn)品下線檔案。

程序灌裝其中燒寫配置項(xiàng)為是否加密配置和每個(gè)HEX文件對(duì)應(yīng)的燒寫地址配置。啟動(dòng)加密配置時(shí)，將對(duì)該型號(hào)MCU實(shí)現(xiàn)硬件加密解密，該功能可為配置項(xiàng)，由設(shè)備使用方?jīng)Q定是否啟用。多個(gè)HEX文件和其對(duì)應(yīng)燒寫地址用于實(shí)現(xiàn)分段程序燒寫功能。

4 結(jié)語

文章設(shè)計(jì)了一種AT-TUC測試設(shè)備，通過對(duì)硬件、TCU程序灌裝軟件和交互界面測試軟件進(jìn)行了優(yōu)化，該設(shè)備使用效果表明可以滿足變速控制器硬件平臺(tái)使用要求，可用于工藝生產(chǎn)、驗(yàn)收、調(diào)試和試驗(yàn)環(huán)境等場合。