基于LabVIEW和PXI的汽车数字仪表测控系统设计

　　1.界面模块

　　测试平台左侧是各种模块功能测试的切换按键，可以切换到单个功能模块的测试项目。右侧主界面模拟汽车仪表板的显示界面，如车速表、转速表、水温表、燃油表、里程指示以及各种报警和开关信号等信息显示。在进行测试实验中，工作 人员通过主界面即可观测到仪表测试的整体功能。主界面前面板如图3所示，控制框图如图4所示。

图3主界面前面板

图4 主界面功能控制框图

　　2.模块测试设计

　　车速表的测试需要预先了解设定目标车型的特征参数，如车辆特征系数、车速传感器的传感系数等，然后通过数据通信卡（CAN总线信号）将特征参数下载到被测仪表，按照测试要求产生脉冲信号，信号的幅值、频率可以通过手动／自动进行调整，车速信号具备超速报警提示功能，根据设定的超速门限值，高于该门限值时，通过主界面前面板上的超速报警灯闪烁来提示。测试过程也可以手动／自动进行，测试结果存档以备查询。

图5 模块软件测试状态转移图

　　车速表测试模块的设计采用状态机设计模式，如图5所示。主要分为开始、获取参数、手动／自动选择、采集（手动）、检查时间（自动）、输出信号和停止等状态。其中参数的获取主要是获取前面板上特征系数和传感系数的参数值。通常，这两个值在仪表参数标定的时候需要在线修改。检查时间是指按照程序规定的时间输出规定的信号，本系统中采取三角波模式的车速变化趋势对仪表进行测试，它的控制框图如下图6所示。

　　发动机转速表测试模块类似于车速表测试模块，区别在于它的特征参数不同。根据特定车型的情况，通过数据通信卡（CAN总线信号）将发动机转速比下载到被测仪表，然后对其进行测试。

　　燃油表的测试需要预先设定目标车型的燃油测试范围以及燃油门限报警值，通过数据通信卡（CAN总线信号）将参数值下载到被测仪表，然后按照测试要求开始测试。根据设定的燃油门限值，低于该门限值时，通过主界面前面板上的燃油报警灯闪烁提示。测试过程可以手动／自动进行。

　　燃油表的测试采用状态机的设计模式，主要分为开始、获取参数、手动／自动、采集、检查报警、输出信号等状态。水温表的测试同燃油表，在此不做具体说明。

图6 车速测试模块控制窗口

　　3.CAN通信测试模块

　　所有的模块测试之前首先需要对该模块的参数进行初始化，如进行特征系数、传感系数、发动机速比、超速门限、燃油门限、水温门限以及测量范围等参数的设置。数据通信采用CAN协议，鉴于成本方面的考虑，我们在LabVIEW上对串口进行操作，然后通过数据转换板卡输出CAN信号，CAN信号直接与被测仪表进行数据通信，因此，需要定义一个简单的CAN通信协议。测试系统作为CAN网络上的一个节点，节点ID号可以根据需求自行设定，数据区域由命令字、数据长度、数据、校验位组成。以下图7为CAN通信前面板图，表1是仪表参数设定CAN通信简单协议。

图7 CAN通信测试前面板

表1仪表测试参数设定CAN协议

　　测试结果分析

　　通过对现有车辆安装的数字仪表进行测试，各项关键指标如速度传感器和发动机转速传感器的测量误差均满足国标QC/T 727-2004的要求。同时作为CAN节点，根据特定的CAN应用协议，能够有效实现汽车仪表的参数设定及CAN网络通信。

　　总结

　　采用NI的PXI平台以及灵活方便的LabVIEW软件系统，使得我们在短期内构建了一套汽车数字仪表产品开发、测试、评估多功能于一体的测试平台。通过对实际仪表的测试，结果表明该套测试系统能够快速准确的完成对被测仪表的各项功能测试，并且该系统具备可扩展性，可以很方便的移植到其他产品的测试方案中，为我们后续汽车电子产品的研发积累了测试经验。

　　参考文献：

　　[1] 雷振山. LabVIEW 7 Express 实用技术教程[M]. 北京：中国铁道出版社，2004.

　　[2] 周浩敏，王睿.测试信号处理技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

　　[3] 杨乐平,李海涛，赵勇等. LabVIEW高级程序设计[M].北京：清华大学出版社，2005.

　　[4] National Instrument Co. LabVIEW Programmer Reference Manual[Z]. 1998.