基于TestStand 的BCM 自動化測試平臺設計與應用

張燕雯

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 511370）

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，汽車包含的功能越來越豐富。作為汽車中的核心組成部分，車身控制模塊BCM的設計愈加復雜，由此帶來了許多安全性和可靠性問題，為了降低系統(tǒng)失效帶來的風險，需要對BCM進行安全性和可靠性測試。目前大多數(shù)BCM的生產(chǎn)廠家更多的是采用人工方式進行BCM的功能測試驗證，投入的人力成本高、耗時久，容易出現(xiàn)漏測甚至誤測等問題［1］，并且傳統(tǒng)的人工測試更適用在BCM的開發(fā)試驗階段，無法滿足已經(jīng)進入批量生產(chǎn)階段的測試要求。

汽車車身控制模塊（Body Control Module，簡稱BCM），是實現(xiàn)車身控制的模塊，可以實現(xiàn)離散的控制功能。某車型BCM主要包括后除霜功能、外部燈光控制、內(nèi)部燈光控制、電動窗管理、RKE管理、防盜報警、尾門開鎖管理、門狀態(tài)管理、解閉鎖、雨刮及洗滌管理、鑰匙未拔報警管理、后視鏡折疊、點火鑰匙狀態(tài)、PEPS報警、天窗控制等功能。

本文提出的一種BCM自動化測試平臺由測試管理軟件TestStand、實時測試與仿真軟件LabVIEW、BCM測試用例和自動化測試腳本構成，針對BCM模塊控制軟件需求定制開發(fā)，將功能規(guī)范的描述進行具體化形成測試數(shù)據(jù)，導入到自動化測試平臺中執(zhí)行，覆蓋功能、可靠等類型測試用例，可以進行BCM自動化測試，降低人工執(zhí)行成本，大大提升汽車產(chǎn)品的安全性和可靠性。

1 BCM自動化測試平臺的結構

該平臺的硬件部分包含工業(yè)控制PC、數(shù)據(jù)采集卡（NI PCIe-6363/NI PXIe-6363多功能I/O設備）、接線盒、待測BCM、供電電源等。圖1為BCM自動化測試平臺的結構圖。測試人員通過測試機發(fā)送測試數(shù)據(jù)激勵工控主機產(chǎn)生模擬信號/數(shù)字信號，模擬信號/數(shù)字信號經(jīng)過信號調理電路加載到待測BCM中，BCM根據(jù)輸入的信號經(jīng)過邏輯判斷處理產(chǎn)生控制信號，該控制信號可以控制繼電器進行相應動作，其中繼電器是用于實際中連接車窗、轉向燈、雨刮、后除霜、車門等負載的中介，在本文的自動化測試平臺中利用數(shù)據(jù)采集卡采集BCM的所有輸出信號［2］，并與期望的結果進行對比，以判斷BCM的功能是否正確實現(xiàn)。

1）BCM可以控制車窗、轉向燈、雨刮、后除霜、車門等。

2）便攜式計算機用于監(jiān)視BCM 控制信號發(fā)送到繼電器響應的時間，并且可以發(fā)送CAN/LIN總線測試數(shù)據(jù)。

3）繼電器是用于連接車窗、轉向燈、雨刮、后除霜、車門等負載的中介。

圖1 BCM自動化測試平臺結構圖

4）接線盒用于連接模擬信號的輸入輸出以及數(shù)字信號的輸入輸出。

5）程控電源用于給BCM控制設備供電。

BCM自動化測試平臺基于CAN/LIN網(wǎng)絡通信，由后除霜功能測試模塊、外部燈光功能測試模塊、內(nèi)部燈光功能測試模塊、電動車窗功能測試模塊、RKE管理功能測試模塊、防盜報警功能測試模塊等組成。為了降低模塊之間的耦合程度，本系統(tǒng)采用結構化的設計方法。系統(tǒng)通過接收RS232總線數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)可以根據(jù)隨機抽樣方式和邊界值分析自動化生成測試用例數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過導入自動生成的測試數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動化執(zhí)行測試用例數(shù)據(jù)。系統(tǒng)根據(jù)用戶的選擇，自動完成CCITT、MODBUS等形式CRC-16校驗值的自動生成。

2 BCM自動化測試平臺的軟件設計

BCM自動化測試平臺實現(xiàn)的是自動化執(zhí)行測試用例數(shù)據(jù)，而其軟件設計主要是把BCM測試用例轉換成自動化測試腳本。將每一個BCM測試用例分解成多個測試步驟，各個測試步驟之間相對獨立，每個步驟進行最基礎的操作，如：初始化、延時等待、信號輸入、信號讀取、結果比對等。

首先完成底層搭建，編寫動態(tài)鏈接庫，將測試過程中涉及的所有變量進行封裝。使用LabVIEW完成BCM相關聯(lián)模塊的虛擬化，開發(fā)測試序列中調用的代碼vi，在這個過程中，主要是根據(jù)測試步驟來編寫對應的測試代碼模塊［3］。最后利用TestStand軟件建立測試序列，從用戶使用角度，設計出符合實際工況要求的自動化測試腳本，測試內(nèi)容覆蓋電動門窗控制、中控門鎖控制、遙控防盜、燈光系統(tǒng)控制、電源分配等功能。

3 自動化測試腳本設計

自動化測試腳本的設計主要由測試管理軟件TestStand和實時測試與仿真軟件LabVIEW來實現(xiàn)。TestStand作為測試流程的管理調度軟件，負責測試流程、數(shù)據(jù)流的控制調配；LabVIEW負責開發(fā)具體的測試項，包括數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲等細節(jié)工作。

在TestStand軟件中，針對每個測試功能點，在“Sequence Editor”窗口編寫獨立的自動化測試序列，每個測試序列文件包括多個需要測試的步驟“Step”［4］。如圖2所示，以門狀態(tài)管理測試功能為例，該序列名為“Door status-12V”，指該序列實現(xiàn)電源電壓12V狀態(tài)下的門狀態(tài)管理功能測試。該序列中包含所有門狀態(tài)管理功能相關的測試用例，每個測試用例在序列中由一條或多條步驟“Step”實現(xiàn)，每一條“Step”對應一個測試代碼模塊vi。圖2中，在TestStand軟件中完成對“Step”的設置，設置所調用的vi的路徑，并對此處調用的vi模塊設置好輸入?yún)?shù)的默認值，同時設置預期輸出參考值，模擬測試人員的手動測試。

圖2 TestStand窗口界面

圖3 LabVIEW程序框圖界面

在自動化測試序列中調用的vi是由LabVIEW軟件開發(fā)的測試代碼模塊。在LabVIEW軟件中，針對經(jīng)常執(zhí)行的操作和步驟，開發(fā)相應的代碼vi，以便測試序列調用［4］。如圖3所示，以門狀態(tài)管理功能測試vi模塊為例，在程序框圖窗口按照功能的實現(xiàn)邏輯完成程序的編輯，首先判斷點火開關狀態(tài)、門開關狀態(tài)，由于該vi可由多個用例調用使用，所以這里先判斷輸入變量的狀態(tài)，接著等待1000ms，獲取門狀態(tài)輸出。在測試序列調用該vi時，獲取的輸出與預期輸出參考值一致則該用例通過，否則不通過。另外，在軟件的前面板窗口創(chuàng)建用戶界面，可以使程序運行時的效果更為直觀。同時，用戶也可通過該界面實現(xiàn)對測試內(nèi)容的配置，實現(xiàn)單獨執(zhí)行某條測試用例的目的。

4 BCM自動化測試平臺的測試應用

打開TestStand軟件，輸入登錄信息進行登錄，打開Test－Stand Sequence文件，選中想要運行的步驟，右鍵選擇“Run Selected Steps”，軟件首先分析Sequence文件，根據(jù)實現(xiàn)功能的不同，步驟運行的時間會有所不同，運行結束的狀態(tài)也會有所不同。如圖4所示，第一步運行的是改變電壓的步驟，這一步實現(xiàn)供電電源電壓值的修改，沒有相應的輸出，因此運行完成后狀態(tài)為“Done”，當執(zhí)行步驟有輸出時，狀態(tài)為“Passed”或“Failed”，分別對應實際輸出和預期參考值一致和不一致。

圖4 自動化測試平臺運行界面

當點擊菜單欄中的綠色三角形按鈕，可運行Sequence文件中的所有用例。如需單獨執(zhí)行某條用例，也可以右鍵選擇執(zhí)行選中的步驟。

運行結束后，可以瀏覽此次運行的結果報告，如圖5所示，同時在Sequence文件所在目錄下會自動生成此次的運行報告，方便后期查看和整理。

圖5 報告查看界面

作為一款圖形化編程軟件，LabVIEW的編程過程非常直觀且容易上手。當用例需要修改時，用戶可以在文件中找到項目文件雙擊打開或者在LabVIEW軟件中瀏覽找到項目文件打開，彈出項目瀏覽器對話框，點擊“vi”可以查看到自動化用例調用的各個vi，打開后可以進行修改。

經(jīng)過對某車型的BCM的測試，原本人工測試需要一位測試工程師測一個半月的工作，利用該自動化測試平臺可實現(xiàn)兩天完成全部的測試，測試效率極大提高，同時最大程度避免了人為操作帶來的誤差。此外，該平臺操作簡單，在執(zhí)行自動化測試腳本之前已經(jīng)設置好了每條測試用例的初始狀態(tài)、輸入以及預期參考值，那么在平臺運行的全過程都無需測試人員再進行進一步的操作。該平臺的維護也比較方便，對于功能升級的BCM的測試，只需修改或新增相應的vi模塊和測試序列即可。因此，對于處于研發(fā)生產(chǎn)階段的BCM測試以及具有批量測試需求的BCM測試，該平臺具有很大的優(yōu)勢。

5 結論

隨著工業(yè)4.0的發(fā)展，自動化測試將成為未來汽車行業(yè)測試的趨勢，面對更加復雜的汽車功能其優(yōu)勢愈加突顯［5］，具有更為廣闊的市場前景。本文提出的基于TestStand的BCM自動化測試平臺，操作簡單，具有良好的兼容性和可擴展性，可以縮短測試的周期，節(jié)省人力成本，提高測試效率，同時將BCM的測試流程化，避免漏測、誤測和人為引入的誤差等問題。