LabVIEW开发自动化CAN通信测试系统

有了NI PXI 模块化仪器，我们不需要担心高速的数据采集和时序同步问题，因为NI产品已经替我们处理了这些问题。这次测试设定中，硬件的执行速率达到了规定的30ms。由于LabVIEW使用了数据流机制，同步和/或并行执行代码现在已经可以用来替代基于文本的顺序编程机制。我们能够同时控制和/或监控多个仪器和设备。仪器的集成已经变得更方便，因为大多数台式仪器（包括本测试系统中所使用的这台），都能在网络上获取相应的LabVIEW驱动。有了这些优势，我们便可以将精力集中在我们系统功能的开发上。

主要概念

该系统中的被测设备是安装在现代车辆中的传感器盒（见图1），这个设备提供了横纵向加速度、摇摆率、滚转率以及xyz方向的测量值。在通过CAN总线将这些测量值传递给引擎控制模块（ECU）之前，被测设备的测量值需要一些内部处理。ECU在车辆中像人脑一样解释信号以及执行动作。

测试的原理是简单的。一个分析工程师将被测设备放置在温控箱中，将其连接到CAN仪器，并将温度设置在设定值。然后，工程师通过CAN通信查看数据值，并把数据记录在本地硬盘的Microsoft Excel文件上以便今后的分析。因为这个温控箱无法通过编程实现两个或者多个温度设定值，所以工程师必须手动设定。附加测试流程也许包括在某个特殊的时间执行上电复位并观察待测设备的反应情况，以及每30ms读取一次数据，这需要高速运转的硬件支持。

测试的重要性

被测设备的主要功能是在车的运行过程中，尤其是以之字形或者在斜坡上前进时，提供关于车辆重心和速度的信息。ECU评估这些信息，修正车辆轴或者轮的位置，防止车辆侧滑（见图2）。

该被测设备的功能还会涉及到乘客的生命安全，因此设备必须永远精确的运行（甚至在的温度下），这一点十分重要。这也是在批量生产之前，我们要在实验室里测试设备功能的原因。

系统描述

我们的系统控制并监视温控箱内温度的上升和下降，提供并测量被测装置的电压，通过CAN通信获取高速的数据（见图3）。其它的系统特性包括实时图像界面和Excel数据记录等。

分析工程师完成测试设置（见图4），然后点击OK开始获取数据。该系统会自动停止并将数据保存在本地硬盘中，因此工程师在测试中并不需要干预。该系统还会在测试完成后执行数据分析。NI 软件和硬件产品十分适合我们系统的性能指标和配置情况。因为所有的这些硬件是被集成在一个紧凑的机箱中，包括控制器、SMU和CAN接口，因此减少了测试实验室的空间占用，这在小实验室里就是一个巨大的优势。

系统设计

我们创建了一个自动测量系统，这系统能在可控温度下测试多个盒装传感器设备。它在自定义设置的测试中能对多达六个设备执行同步数据采集。

我们选择2槽 NI PXI-8101 嵌入式控制器来代替商业PC ，其坚固、高性能、模块化的特点以及低价格方面都具有优势。我们使用NI PXI 解决方案实现CAN数据采集。NI PXI-8513/2 是一个2端口，可通过软件选择的CAN PXI 接口。它十分适合实时、高速地控制数百个CAN帧和信号，在硬件在环仿真、快速控制原型设计、总线监控和自动控制都需要使用这种技术。模块的软件可选特性为CAN的发展提供了的灵活性，用板载收发器来实现高速、低速/容错、单线的 CAN通讯。这种灵活性超过了此应用30ms 数据采集要求。

我们使用NI PXI-4130源测量单元（SMU）为DUT（被测装置）提供电源。利用辅助电源接口，该设备能提供zui大 ±20V、2A 的输出。六个CAN通道共享此供电电源。

ESPEC SU-241 台式温控箱使用了平衡温度控制方式。这个系统使用平衡温度来复现测试地区需要的温度环境。这是通过不断控制一个低热负荷加热器来完成的。每个单元通过实时控制，以便平衡温度。接着，制冷器的能力不断更新，以zui少的能量逐渐提高来克服样本的热负荷。温控箱通过RS232连接到控制器。

图6展示了测试系统zui终的PXI硬件配置。所有需要的模块被安装在一个PXI机箱中，很大程度上减小了总尺寸。这种设置也通过PXI的背板连接到了所有必要的仪器，以便获得更高的速度和吞吐量。

关于CAN、SMU以及温控箱的自动测试的配置依靠前端软件完成，此前端软件是我们在LabVIEW中开发的。编程语言的数据流执行模式能够同时并行地读取多个盒装传感器的数据。这个功能非常有用，因为它使得软件*不仅能读取每个设备的多个CAN信号，也能同步地（而不是顺序地）控制和监视温控箱的温度设定以及SMU的供电电压。

总结

幸亏有了LabVIEW，让编程语法、顺序代码编写以及对心理考验*的程序调试的过程成为过去。现在，代码的开发变得容易多了，这为我们节省了时间和金钱。LabVIEW也让我们有能力去重新使用以前的代码来减少开发时间。

我们挑选的NI硬件能够满足十分苛刻的工业应用需求。它的模块化、坚固以及高性能的特点，是我们挑选它作为以PXI为基础的工业应用的主要原因。PXI模块和控制器的设计支持长时间运行，十分适合我们的应用。

LabVIEW开发自动化CAN通信测试系统

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