基于WPF的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)ECU自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

石超　吳昊　付成偉

摘 要： 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，ECU的檢測(cè)技術(shù)也在不斷地進(jìn)步和完善。該系統(tǒng)是基于WPF上位機(jī)界面的ECU自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，硬件部分是基于SCPI指令的安捷倫設(shè)備。測(cè)試的對(duì)象是汽車發(fā)送機(jī)的ECU。測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)在WPF界面進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作，自動(dòng)生成包含SCPI標(biāo)準(zhǔn)命令的測(cè)試命令，對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)按需配置的自動(dòng)測(cè)試過(guò)程。由于WPF界面對(duì)SCPI命令的封裝隱藏，使得用戶不需要學(xué)習(xí)復(fù)雜的SCPI語(yǔ)法指令，只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)選擇就能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制操作，進(jìn)而生成測(cè)試代碼，從而實(shí)現(xiàn)ECU功能的自動(dòng)測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果保存。

關(guān)鍵詞： WPF； ECU； SCPI； 自動(dòng)測(cè)試

中圖分類號(hào)： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）19?0105?03

Design of automotive engine′s ECU test system based on WPF

SHI Chao， WU Hao， FU Cheng?wei

（School of Physics， Jilin University， Changchun 130012， China）

Abstract： With the development of the automotive industry， ECU detection technology is continuously improved. The ECU automatic test system is based on WPF interface and its hardware part is Agilent equipment based on the SCPI command. The object of test is the automotive engine′s ECU. By performing a simple operation in WPF interface， the test system can generate the testing commands including SCPI standard commands to execute coordination control to the equipments in the system and realize automatic configuration of the testing process according to the demands. Because of SCPI command package hiding caused by WPF interface， the user does not need to learn complex SCPI command syntax， but only by simple mouse selection operation， can the equipment control operations be achieved. Thereby， the test code is generated， and the automatic test of ECU functions and the preservation of the test results are realized

Keywords： WPF； ECU； SCPI； automatic test

0 引 言

電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）是汽車電控系統(tǒng)的核心，包含微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）以及整形、驅(qū)動(dòng)等大規(guī)模集成電路組成。其作用是根據(jù)其內(nèi)置的程序和數(shù)據(jù)以及汽車上各種傳感器輸入的信息進(jìn)行運(yùn)算、處理、判斷，然后輸出指令，向噴油嘴提供一定寬度的電脈沖信號(hào)，來(lái)達(dá)到控制噴油量的目的。

系統(tǒng)的測(cè)試對(duì)象為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU，測(cè)試系統(tǒng)的上位機(jī)程序是使用WPF（Windows Presentation Foundation）所設(shè)計(jì)的，具有良好的人機(jī)交互和美觀的界面顯示，而且實(shí)現(xiàn)了ECU測(cè)試的自動(dòng)化。安捷倫的測(cè)試設(shè)備為ECU提供各種需要的數(shù)據(jù)。用戶通過(guò)上位機(jī)程序向安捷倫設(shè)備發(fā)送SCPI指令，安捷倫設(shè)備根據(jù)這些指令向ECU發(fā)送各種測(cè)試量；ECU向上位機(jī)返回測(cè)試結(jié)果，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而得出ECU的狀態(tài)。

1 測(cè)試系統(tǒng)的硬件部分

測(cè)試系統(tǒng)的硬件連接簡(jiǎn)圖如圖1所示。

下面是對(duì)硬件部分進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹：

安捷倫34980A：多功能開(kāi)關(guān)/測(cè)量單元。包含3個(gè)34952A系統(tǒng)控制模塊（每個(gè)含有4個(gè)8 b數(shù)字I/O通道，2個(gè)模擬量輸出），用于輸出設(shè)定模擬量信號(hào)；3個(gè)34921A（40通道電樞多路轉(zhuǎn)換器）；3個(gè)34938A（20通道5AA型開(kāi)關(guān)）；3個(gè)34932A低頻開(kāi)關(guān)（雙4×16電樞矩陣）。

34411A：六位半數(shù)字萬(wàn)用表。

33220A：20 MHz的任意波形發(fā)生器。

MSO6014A：帶寬為100 MHz，4模擬通道+16邏輯混合信號(hào)示波器。

TCPA400：有源電流鉗。

N6674A：60 V/35 A的直流電源，功率為2 000 W。

2 測(cè)試信號(hào)的種類

測(cè)試信號(hào)包含輸入信號(hào)和輸出負(fù)載驅(qū)動(dòng)。輸入信號(hào)包括開(kāi)關(guān)量、模擬量、PWM信號(hào)；輸出負(fù)載驅(qū)動(dòng)包括開(kāi)關(guān)電磁閥、比例電磁閥、繼電器、噴油嘴、泵負(fù)載和點(diǎn)火線圈。

（1） 模擬量信號(hào)檢測(cè)

模擬量信號(hào)檢測(cè)示意圖如圖2所示。

工控機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信（Local Area Network，LAN）控制信號(hào)單元Agilent 34952A輸出設(shè)定模擬量信號(hào)，控制矩陣開(kāi)關(guān)34921A或者34932A按設(shè)定的連接方式將輸入信號(hào)依次接入ECU的模擬檢測(cè)通道，同時(shí)上位機(jī)通過(guò)TCP轉(zhuǎn)CAN向ECU發(fā)送A/D采集指令；ECU收到采集指令后將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)CAN轉(zhuǎn)TCP反饋給上位機(jī)，上位機(jī)將測(cè)試數(shù)據(jù)與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，并進(jìn)行報(bào)警和實(shí)時(shí)記錄處理，從而實(shí)現(xiàn)模擬量的順序掃描采集。

（2） 開(kāi)關(guān)量信號(hào)檢測(cè)

開(kāi)關(guān)量信號(hào)檢測(cè)示意圖如圖3所示。

工控機(jī)通過(guò)LAN控制矩陣開(kāi)關(guān)34921A或者34932A按設(shè)定的連接方式將輸入信號(hào)依次接入ECU的開(kāi)關(guān)檢測(cè)通道，同時(shí)上位機(jī)通過(guò)TCP轉(zhuǎn)CAN向ECU發(fā)送GPIO采集指令，ECU采集信號(hào)并將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)CAN轉(zhuǎn)TCP反饋給上位機(jī)；上位機(jī)將測(cè)試數(shù)據(jù)與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，并進(jìn)行報(bào)警和實(shí)時(shí)記錄處理，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量的順序掃描采集。

（3） 磁電、爆震、霍爾信號(hào)以及噴油嘴點(diǎn)火線圈信號(hào)的檢測(cè)和開(kāi)關(guān)量、模擬量信號(hào)的檢測(cè)同理。

3 測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

軟件部分是測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，因?yàn)樗尸F(xiàn)給用戶的是最直觀的界面，關(guān)系到用戶對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的使用感受。

WPF是基于.NET Framework編程語(yǔ)言（如C#，Visual Basic）的用戶界面框架。測(cè)試系統(tǒng)使用的是面對(duì)對(duì)象的C#語(yǔ)言。WPF提供了統(tǒng)一的編程模式和框架，實(shí)現(xiàn)了界面分離設(shè)計(jì)和后臺(tái)編程，提供了一種新的交互用戶圖形界面。

界面部分使用應(yīng)用程序標(biāo)記語(yǔ)言（EXtensible Application Markup Language，XAML）來(lái)編寫。XAML語(yǔ)言是基于XML語(yǔ)言所設(shè)計(jì)的，它和HTML語(yǔ)言很相似，只要懂得HTML語(yǔ)言就可用XAML語(yǔ)言進(jìn)行界面設(shè)計(jì)。通過(guò)XAML語(yǔ)言所設(shè)計(jì)的界面具有良好的人機(jī)交互性，編寫的程序非常適合使用者進(jìn)行ECU自動(dòng)測(cè)試。

后臺(tái)則使用C#語(yǔ)言進(jìn)行編程。后臺(tái)所要做的工作是進(jìn)行測(cè)試文件的建立、測(cè)試模式的選擇、SCPI指令的發(fā)送和測(cè)試結(jié)果的接收、顯示以及存儲(chǔ)。

測(cè)試系統(tǒng)的軟件流程圖如圖4所示。

下面對(duì)流程圖進(jìn)行簡(jiǎn)要的文字介紹：

（1） 軟件的初始化：軟件模塊配置初始化。

（2） 硬件初始化：Agilent各測(cè)試設(shè)備輸入、輸出接口初始化。

配置測(cè)試環(huán)境：包括配置測(cè)試流程及設(shè)置測(cè)試次數(shù)和周期。配置的測(cè)試次數(shù)和周期可以以XML格式的文件進(jìn)行保存，便于對(duì)以后的測(cè)試提供參考。

（3） 設(shè)置配置模式：設(shè)置測(cè)試模式Mode0為空閑模式，鑰匙門開(kāi)關(guān)閉合，有信號(hào)輸入，無(wú)驅(qū)動(dòng)輸出，10個(gè)循環(huán)；Mode1為怠速模式，600 r/min，20個(gè)循環(huán)；Mode2為中速模式，1 500 r/min，50個(gè)循環(huán)；Mode3為高速模式，2 800 r/min，30個(gè)循環(huán)。

（4） 配置輸入信號(hào)及開(kāi)關(guān)矩陣：設(shè)置模擬量輸入值、PWM及正弦信號(hào)頻率、各個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，這些信息以SCPI指令的形式存儲(chǔ)在XML文件中。WPF界面將存儲(chǔ)這些信息的XML文件通過(guò)網(wǎng)口發(fā)送給安捷倫設(shè)備，安捷倫設(shè)備根據(jù)XML文件提取的SCPI指令產(chǎn)生波形、開(kāi)關(guān)量以及模擬量等，然后將這些量將發(fā)送給ECU進(jìn)行測(cè)試。

（5） 發(fā)送采集指令：上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)口轉(zhuǎn)CAN向ECU發(fā)送模擬量、開(kāi)關(guān)量采集指令及示波器觸發(fā)分析指令。

（6） 返回測(cè)量值：ECU接到采集指令后，通過(guò)CAN轉(zhuǎn)網(wǎng)口向上位機(jī)發(fā)送模擬量、開(kāi)關(guān)量、頻率量測(cè)量值，示波器通過(guò)LAN發(fā)送波形分析數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析得出測(cè)試結(jié)果，測(cè)試結(jié)果將以.csv格式的文件進(jìn)行保存。

整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中很多地方運(yùn)用了XML語(yǔ)言。XML語(yǔ)言是一種與平臺(tái)無(wú)關(guān)、與語(yǔ)言無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言；最大的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，而且可以描述復(fù)雜關(guān)系的數(shù)據(jù)，這也是測(cè)試系統(tǒng)選擇XML語(yǔ)言作為數(shù)據(jù)交互的原因；WPF的Dataset內(nèi)部的數(shù)據(jù)就是用XML語(yǔ)言進(jìn)行描述的。XML語(yǔ)言在很多編程系統(tǒng)中是通用的，它是各種應(yīng)用程序之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸最常用的工具語(yǔ)言。

測(cè)試系統(tǒng)的通信主要采用網(wǎng)絡(luò)通信，例如上位機(jī)與安捷倫設(shè)備之間的通信。網(wǎng)絡(luò)通信使用Socket編程，采用異步非阻塞的方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這種模式的效率比阻塞模式的效率要高，程序也不容易死。由于ECU的通信采用CAN總線通信，所以上位機(jī)跟ECU的通信要通過(guò)網(wǎng)口轉(zhuǎn)CAN進(jìn)行轉(zhuǎn)化；中間通過(guò)自制的模塊進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，模塊采用STM32單片機(jī)加上ENC28J60芯片；上位機(jī)接到的數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)化的CAN包，發(fā)送的數(shù)據(jù)也將以CAN包的形式給ECU。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)ECU的實(shí)際測(cè)試表明，測(cè)試系統(tǒng)可以有效便捷地對(duì)ECU進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)的人機(jī)交互性良好，實(shí)際操作感受良好；能準(zhǔn)確地辨別ECU是否能正常工作，并能捕捉ECU因各種原因產(chǎn)生的錯(cuò)誤信號(hào)并進(jìn)行記錄，真正實(shí)現(xiàn)了ECU的自動(dòng)測(cè)試。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉洋，付成偉，郭天嬌，等.SCPI與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合在ECU自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（15）：103?105.

[2] SHARP John. Visual C# 2008從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[3] 安博教育集團(tuán).XML程序開(kāi)發(fā)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

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[5] PETZOLD Charles. Programming microsoft windows with C# [M].北京：北京世界圖書出版公司，2001.

[6] ANDERSON Chris. WPF核心技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2009.

（2） 開(kāi)關(guān)量信號(hào)檢測(cè)

開(kāi)關(guān)量信號(hào)檢測(cè)示意圖如圖3所示。

工控機(jī)通過(guò)LAN控制矩陣開(kāi)關(guān)34921A或者34932A按設(shè)定的連接方式將輸入信號(hào)依次接入ECU的開(kāi)關(guān)檢測(cè)通道，同時(shí)上位機(jī)通過(guò)TCP轉(zhuǎn)CAN向ECU發(fā)送GPIO采集指令，ECU采集信號(hào)并將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)CAN轉(zhuǎn)TCP反饋給上位機(jī)；上位機(jī)將測(cè)試數(shù)據(jù)與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，并進(jìn)行報(bào)警和實(shí)時(shí)記錄處理，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量的順序掃描采集。

（3） 磁電、爆震、霍爾信號(hào)以及噴油嘴點(diǎn)火線圈信號(hào)的檢測(cè)和開(kāi)關(guān)量、模擬量信號(hào)的檢測(cè)同理。

3 測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

軟件部分是測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，因?yàn)樗尸F(xiàn)給用戶的是最直觀的界面，關(guān)系到用戶對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的使用感受。

WPF是基于.NET Framework編程語(yǔ)言（如C#，Visual Basic）的用戶界面框架。測(cè)試系統(tǒng)使用的是面對(duì)對(duì)象的C#語(yǔ)言。WPF提供了統(tǒng)一的編程模式和框架，實(shí)現(xiàn)了界面分離設(shè)計(jì)和后臺(tái)編程，提供了一種新的交互用戶圖形界面。

界面部分使用應(yīng)用程序標(biāo)記語(yǔ)言（EXtensible Application Markup Language，XAML）來(lái)編寫。XAML語(yǔ)言是基于XML語(yǔ)言所設(shè)計(jì)的，它和HTML語(yǔ)言很相似，只要懂得HTML語(yǔ)言就可用XAML語(yǔ)言進(jìn)行界面設(shè)計(jì)。通過(guò)XAML語(yǔ)言所設(shè)計(jì)的界面具有良好的人機(jī)交互性，編寫的程序非常適合使用者進(jìn)行ECU自動(dòng)測(cè)試。

后臺(tái)則使用C#語(yǔ)言進(jìn)行編程。后臺(tái)所要做的工作是進(jìn)行測(cè)試文件的建立、測(cè)試模式的選擇、SCPI指令的發(fā)送和測(cè)試結(jié)果的接收、顯示以及存儲(chǔ)。

測(cè)試系統(tǒng)的軟件流程圖如圖4所示。

下面對(duì)流程圖進(jìn)行簡(jiǎn)要的文字介紹：

（1） 軟件的初始化：軟件模塊配置初始化。

（2） 硬件初始化：Agilent各測(cè)試設(shè)備輸入、輸出接口初始化。

配置測(cè)試環(huán)境：包括配置測(cè)試流程及設(shè)置測(cè)試次數(shù)和周期。配置的測(cè)試次數(shù)和周期可以以XML格式的文件進(jìn)行保存，便于對(duì)以后的測(cè)試提供參考。

（3） 設(shè)置配置模式：設(shè)置測(cè)試模式Mode0為空閑模式，鑰匙門開(kāi)關(guān)閉合，有信號(hào)輸入，無(wú)驅(qū)動(dòng)輸出，10個(gè)循環(huán)；Mode1為怠速模式，600 r/min，20個(gè)循環(huán)；Mode2為中速模式，1 500 r/min，50個(gè)循環(huán)；Mode3為高速模式，2 800 r/min，30個(gè)循環(huán)。

（4） 配置輸入信號(hào)及開(kāi)關(guān)矩陣：設(shè)置模擬量輸入值、PWM及正弦信號(hào)頻率、各個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，這些信息以SCPI指令的形式存儲(chǔ)在XML文件中。WPF界面將存儲(chǔ)這些信息的XML文件通過(guò)網(wǎng)口發(fā)送給安捷倫設(shè)備，安捷倫設(shè)備根據(jù)XML文件提取的SCPI指令產(chǎn)生波形、開(kāi)關(guān)量以及模擬量等，然后將這些量將發(fā)送給ECU進(jìn)行測(cè)試。

（5） 發(fā)送采集指令：上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)口轉(zhuǎn)CAN向ECU發(fā)送模擬量、開(kāi)關(guān)量采集指令及示波器觸發(fā)分析指令。

（6） 返回測(cè)量值：ECU接到采集指令后，通過(guò)CAN轉(zhuǎn)網(wǎng)口向上位機(jī)發(fā)送模擬量、開(kāi)關(guān)量、頻率量測(cè)量值，示波器通過(guò)LAN發(fā)送波形分析數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析得出測(cè)試結(jié)果，測(cè)試結(jié)果將以.csv格式的文件進(jìn)行保存。

整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中很多地方運(yùn)用了XML語(yǔ)言。XML語(yǔ)言是一種與平臺(tái)無(wú)關(guān)、與語(yǔ)言無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言；最大的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，而且可以描述復(fù)雜關(guān)系的數(shù)據(jù)，這也是測(cè)試系統(tǒng)選擇XML語(yǔ)言作為數(shù)據(jù)交互的原因；WPF的Dataset內(nèi)部的數(shù)據(jù)就是用XML語(yǔ)言進(jìn)行描述的。XML語(yǔ)言在很多編程系統(tǒng)中是通用的，它是各種應(yīng)用程序之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸最常用的工具語(yǔ)言。

測(cè)試系統(tǒng)的通信主要采用網(wǎng)絡(luò)通信，例如上位機(jī)與安捷倫設(shè)備之間的通信。網(wǎng)絡(luò)通信使用Socket編程，采用異步非阻塞的方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這種模式的效率比阻塞模式的效率要高，程序也不容易死。由于ECU的通信采用CAN總線通信，所以上位機(jī)跟ECU的通信要通過(guò)網(wǎng)口轉(zhuǎn)CAN進(jìn)行轉(zhuǎn)化；中間通過(guò)自制的模塊進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，模塊采用STM32單片機(jī)加上ENC28J60芯片；上位機(jī)接到的數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)化的CAN包，發(fā)送的數(shù)據(jù)也將以CAN包的形式給ECU。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)ECU的實(shí)際測(cè)試表明，測(cè)試系統(tǒng)可以有效便捷地對(duì)ECU進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)的人機(jī)交互性良好，實(shí)際操作感受良好；能準(zhǔn)確地辨別ECU是否能正常工作，并能捕捉ECU因各種原因產(chǎn)生的錯(cuò)誤信號(hào)并進(jìn)行記錄，真正實(shí)現(xiàn)了ECU的自動(dòng)測(cè)試。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉洋，付成偉，郭天嬌，等.SCPI與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合在ECU自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（15）：103?105.

[2] SHARP John. Visual C# 2008從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[3] 安博教育集團(tuán).XML程序開(kāi)發(fā)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[4] 石義賢，楊維俊.電控發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理及典型故障案例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[5] PETZOLD Charles. Programming microsoft windows with C# [M].北京：北京世界圖書出版公司，2001.

[6] ANDERSON Chris. WPF核心技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2009.

（2） 開(kāi)關(guān)量信號(hào)檢測(cè)

開(kāi)關(guān)量信號(hào)檢測(cè)示意圖如圖3所示。

工控機(jī)通過(guò)LAN控制矩陣開(kāi)關(guān)34921A或者34932A按設(shè)定的連接方式將輸入信號(hào)依次接入ECU的開(kāi)關(guān)檢測(cè)通道，同時(shí)上位機(jī)通過(guò)TCP轉(zhuǎn)CAN向ECU發(fā)送GPIO采集指令，ECU采集信號(hào)并將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)CAN轉(zhuǎn)TCP反饋給上位機(jī)；上位機(jī)將測(cè)試數(shù)據(jù)與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，并進(jìn)行報(bào)警和實(shí)時(shí)記錄處理，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量的順序掃描采集。

（3） 磁電、爆震、霍爾信號(hào)以及噴油嘴點(diǎn)火線圈信號(hào)的檢測(cè)和開(kāi)關(guān)量、模擬量信號(hào)的檢測(cè)同理。

3 測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

軟件部分是測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，因?yàn)樗尸F(xiàn)給用戶的是最直觀的界面，關(guān)系到用戶對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的使用感受。

WPF是基于.NET Framework編程語(yǔ)言（如C#，Visual Basic）的用戶界面框架。測(cè)試系統(tǒng)使用的是面對(duì)對(duì)象的C#語(yǔ)言。WPF提供了統(tǒng)一的編程模式和框架，實(shí)現(xiàn)了界面分離設(shè)計(jì)和后臺(tái)編程，提供了一種新的交互用戶圖形界面。

界面部分使用應(yīng)用程序標(biāo)記語(yǔ)言（EXtensible Application Markup Language，XAML）來(lái)編寫。XAML語(yǔ)言是基于XML語(yǔ)言所設(shè)計(jì)的，它和HTML語(yǔ)言很相似，只要懂得HTML語(yǔ)言就可用XAML語(yǔ)言進(jìn)行界面設(shè)計(jì)。通過(guò)XAML語(yǔ)言所設(shè)計(jì)的界面具有良好的人機(jī)交互性，編寫的程序非常適合使用者進(jìn)行ECU自動(dòng)測(cè)試。

后臺(tái)則使用C#語(yǔ)言進(jìn)行編程。后臺(tái)所要做的工作是進(jìn)行測(cè)試文件的建立、測(cè)試模式的選擇、SCPI指令的發(fā)送和測(cè)試結(jié)果的接收、顯示以及存儲(chǔ)。

測(cè)試系統(tǒng)的軟件流程圖如圖4所示。

下面對(duì)流程圖進(jìn)行簡(jiǎn)要的文字介紹：

（1） 軟件的初始化：軟件模塊配置初始化。

（2） 硬件初始化：Agilent各測(cè)試設(shè)備輸入、輸出接口初始化。

配置測(cè)試環(huán)境：包括配置測(cè)試流程及設(shè)置測(cè)試次數(shù)和周期。配置的測(cè)試次數(shù)和周期可以以XML格式的文件進(jìn)行保存，便于對(duì)以后的測(cè)試提供參考。

（3） 設(shè)置配置模式：設(shè)置測(cè)試模式Mode0為空閑模式，鑰匙門開(kāi)關(guān)閉合，有信號(hào)輸入，無(wú)驅(qū)動(dòng)輸出，10個(gè)循環(huán)；Mode1為怠速模式，600 r/min，20個(gè)循環(huán)；Mode2為中速模式，1 500 r/min，50個(gè)循環(huán)；Mode3為高速模式，2 800 r/min，30個(gè)循環(huán)。

（4） 配置輸入信號(hào)及開(kāi)關(guān)矩陣：設(shè)置模擬量輸入值、PWM及正弦信號(hào)頻率、各個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，這些信息以SCPI指令的形式存儲(chǔ)在XML文件中。WPF界面將存儲(chǔ)這些信息的XML文件通過(guò)網(wǎng)口發(fā)送給安捷倫設(shè)備，安捷倫設(shè)備根據(jù)XML文件提取的SCPI指令產(chǎn)生波形、開(kāi)關(guān)量以及模擬量等，然后將這些量將發(fā)送給ECU進(jìn)行測(cè)試。

（5） 發(fā)送采集指令：上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)口轉(zhuǎn)CAN向ECU發(fā)送模擬量、開(kāi)關(guān)量采集指令及示波器觸發(fā)分析指令。

（6） 返回測(cè)量值：ECU接到采集指令后，通過(guò)CAN轉(zhuǎn)網(wǎng)口向上位機(jī)發(fā)送模擬量、開(kāi)關(guān)量、頻率量測(cè)量值，示波器通過(guò)LAN發(fā)送波形分析數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析得出測(cè)試結(jié)果，測(cè)試結(jié)果將以.csv格式的文件進(jìn)行保存。

整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中很多地方運(yùn)用了XML語(yǔ)言。XML語(yǔ)言是一種與平臺(tái)無(wú)關(guān)、與語(yǔ)言無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言；最大的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，而且可以描述復(fù)雜關(guān)系的數(shù)據(jù)，這也是測(cè)試系統(tǒng)選擇XML語(yǔ)言作為數(shù)據(jù)交互的原因；WPF的Dataset內(nèi)部的數(shù)據(jù)就是用XML語(yǔ)言進(jìn)行描述的。XML語(yǔ)言在很多編程系統(tǒng)中是通用的，它是各種應(yīng)用程序之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸最常用的工具語(yǔ)言。

測(cè)試系統(tǒng)的通信主要采用網(wǎng)絡(luò)通信，例如上位機(jī)與安捷倫設(shè)備之間的通信。網(wǎng)絡(luò)通信使用Socket編程，采用異步非阻塞的方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這種模式的效率比阻塞模式的效率要高，程序也不容易死。由于ECU的通信采用CAN總線通信，所以上位機(jī)跟ECU的通信要通過(guò)網(wǎng)口轉(zhuǎn)CAN進(jìn)行轉(zhuǎn)化；中間通過(guò)自制的模塊進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，模塊采用STM32單片機(jī)加上ENC28J60芯片；上位機(jī)接到的數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)化的CAN包，發(fā)送的數(shù)據(jù)也將以CAN包的形式給ECU。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)ECU的實(shí)際測(cè)試表明，測(cè)試系統(tǒng)可以有效便捷地對(duì)ECU進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)的人機(jī)交互性良好，實(shí)際操作感受良好；能準(zhǔn)確地辨別ECU是否能正常工作，并能捕捉ECU因各種原因產(chǎn)生的錯(cuò)誤信號(hào)并進(jìn)行記錄，真正實(shí)現(xiàn)了ECU的自動(dòng)測(cè)試。

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