基于LabVlEW和PXl的汽車數字儀表測控系統(tǒng)設計

引言
在汽車智能數字儀表的開發(fā)過程中，數字儀表所需要采集的信息量比較多，各種車型的信息參數又差別較大，這些問題的存在給儀表的實車測試和參數標定帶來了困難。為了在開發(fā)過程中能夠快速有效地測試系統(tǒng)的各項功能，提高系統(tǒng)開發(fā)效率，我們設計了一套測試系統(tǒng)，它能夠模擬產生汽車上的各種參數信息，快速地對設計儀表進行全面的測試，節(jié)約臺架或實車測試時間，降低測試風險。
系統(tǒng)設計
汽車智能數字儀表測試系統(tǒng)的開發(fā)要求針對不同的車型，能夠模擬產生出儀表所需的各種采集信號信息，并且能夠通過CAN接口與被測儀表進行通信。本文介紹的測試系統(tǒng)包括以下主要功能： 車速里程表的脈沖信號模擬產生；
發(fā)動機轉速表的脈沖信號模擬產生；
車輛燃油表信號模擬產生；
車輛水溫表信號模擬產生；
各種車燈、車窗、車門等車身開關信號模擬產生。
數字儀表具有CAN通信接口，作為一個CAN節(jié)點，可以與車上CAN網絡上的其他節(jié)點進行通信。
系統(tǒng)硬件設計
數字儀表測試系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要包括主控制器、PXI板卡、信號接線盒、數據通信轉換板卡、供電電源以及被測試儀表等主要部分。NI提供的PXI模塊化板卡設備具有體積小、速度快、易擴展等特點，因此在硬件設計方面我們采用了PxI板卡發(fā)生汽車儀表所需的各種信號。汽車數字儀表的里程表和發(fā)動機轉速表需要采集的是數字脈沖信號，不同的車型由于采用的傳感器不同，所輸出的脈沖信號高電平從3V～12V不等，為了能夠測試設計儀表的信號范圍適用性，采用PXI一6624板卡，配合外部供電電路，能夠產生儀表所需采集的數字脈沖信號。PXI一6624是工業(yè)級隔離的32位定時器／計數器：PXI接口板卡，具有8路隔離的通道，我們采用C o u t e r 0和Counterl作為車速表和轉速表的脈沖信號提供通道。燃油表和水溫表采集的是模擬信號，PXI一6233能夠輸出4路10V模擬電平信號，PXI一6713能夠輸出8路10V模擬電平信號，我們選擇PXI一6713的2個模擬輸出通道作為信號提供通道。由于儀表上的開關量信號比較多，他們之間產生的干擾隨著也比較大，我們選用PXI一8528R對儀表的開關量進行控制，PXI一6528是高速隔離的數字I／O通道，輸入和輸出通道分別獨立，有效的抑制了信號之間的干擾。
儀表參數的標定以及作為CAN節(jié)點與車上其他CAN節(jié)點的數據通信，采用一塊數據通信轉換卡來完成，該卡的主要功能是完成串口信號一CAN信號之間的轉換功能，開發(fā)數據通信轉換卡的目的一是為了節(jié)約成本，二是考慮到大多數PC沒有CAN接口。通過這個板卡對被控儀表的特征參數，如車輛的特征系數、傳感器的傳感系數、發(fā)動機的速比以及儀表的一些標定參數等進行設定。由于目標車型不確定，儀表的一些特征參數需要實車測試才能最后標定，所以該板卡可作為以后儀表參數標定用。整個測試系統(tǒng)硬件功能框圖如圖1所示。

系統(tǒng)軟件設計
儀表測試系統(tǒng)軟件采用N I公司的LabVIEW 8．20平臺進行設計，本系統(tǒng)采用LabVIEW的圖形化程序語言，以一種很直觀的方法建立前面板人機界面和程序框圖。前面板是用戶可見的，類似傳統(tǒng)儀器的操作面板，利用工具模板從控制模板中添加輸入控制器和輸出指示器，控制器和指示器種類可選擇。程序框圖是支持虛擬儀器實現其功能的核心，對程序框圖的設計涉及節(jié)點、數據端口和連線的設計。連線代表數據走向，節(jié)點則是函數、Ⅵ子程序、結構或代碼接口。本測試系統(tǒng)考慮到儀表整體功能測試和模塊功能測試的需要，整個系統(tǒng)主要包括界面模塊和各個功能測試模塊，根據信號類型將儀表功能測試分為：車速表測試模塊、發(fā)動機轉速表測試模塊、燃油表測試模塊、水溫表測試模塊、開關量測試模塊、CAN通信測試模塊以及參數設置模塊等主要功能模塊。汽車儀表測試系統(tǒng)的軟件總體功能框圖如圖2所示。
界面模塊
測試平臺左側是各種模塊功能測試的切換按鍵，可以切換到單個功能模塊的測試項目。右側主界面模擬汽車儀表板的顯示界面，如車速表、轉速表、水溫表、燃油表、里程指示以及各種報警和開關信號等信息顯示。在進行測試實驗中，工作人員通過主界面即可觀測到儀表測試的整體功能，主界面如圖3所示。