纯电动汽车驱动系统测试台ETest的研究与开发

设备组成

Etest_CPS系统主要由硬件部分与软件部分构成。其中硬件系统主要包括PCI机箱作为基础平台，在此基础上集成了一台PCI控制器，并配备了多种类型的一体化 PCI 接口板卡以满足不同需求；而软件系统则涵盖了从测试设计到运行的一系列功能模块和辅助工具，在此基础上还整合了曲线数据处理、 CRC 插件生成与诊断等功能，并通过相应的数据记录与分析工具实现对实验过程的有效监控与评估；此外系统还提供了应用协议开发所需的必要支持环境，并具备完整的数据模板管理和自动生成报告的能力

各模块主要功能

（1）硬件部分

Etest 硬件部分 配置为 标准化 机柜布局；主机 配备 高性能 PCI 工业控制处理器；各类接口板块 配置 为 多种 PCI 总线 接口组件。主要硬件部分 的 指标如下：

① 机箱

官方标准19英寸4U高桌面机箱
该机箱配备PCI板卡插槽，并设有十个插槽
特别设计的通风槽采用直流风机及一字型风道
底部配备四个尺寸为80×80×25毫米的12V风扇

②控制器

芯片组采用Intel Enhanced Microchip Platform（ Gen Chi 45系列）+ Intrachip HyperTransport Module（ICH9M）架构设计

③ARINC429模块

通道配置支持每端口均配备两个发送与接收通道
提供多选标准波特率设置（包括但不限于100K、50K、48K及12.5KBPS）并允许用户定制任意波特率
可选择性启用FIFO或定时任务队列模式以优化数据传输效率
通过SDI或标签过滤可有效区分不同类型的数据输入
记录可被跟踪的时间戳信息以便后续追踪分析
系统响应中断事件以及外部触发信号确保稳定运行

④1553B模块

严格遵循MIL-STD-1553B协议

⑤ RS232/422/485串口模块

支持异步配置的RS232、RS422及RS485通信协议可进行软件参数设置
每条通信总线均提供8个通道
最大波特率可达8M，并可根据实际需求进行调整
配置选项包括数据字段长度、停止位及校验位的选择
系统可通过中断机制检测FIFO溢出或满载状态
在阻塞模式下允许用户指定接收到的数据包前缀信息
在非阻塞模式下允许对特定数据进行筛选处理
系统可通过中断机制检测FIFO溢出或满载状态
接收到的数据最多支持32M字节存储空间
单个信道最多允许传输大小不超过两KB的数据块
系统可通过中断机制检测FIFO溢出或满载状态

⑥ CAN模块

该设备能够兼容遵循CAN2.0A及CAN2.0B协议，并且能够处理包括标准帧与扩展帧在内的多种通信框架；
设备共有4个通信通道；
该系统不仅具备双向通信能力，并且同时支持具有独立控制功能的CAN发送端口与接收端口；
系统还提供了精确的时间戳标记能力，并能以微秒级精度进行时间基准设置；
设备配备了一种高效的DC 2500V电气隔离保护功能；
该系统能够处理包括数据帧与远程数据包两种不同类型的通信框架；
其波特率调节范围宽广，在5Kbps至1Mbps之间可任意选择配置参数以适应不同应用场景的需求；

⑦ AD模块

该设备支持两种不同的输入模式：64个单端输入通道或32个差分输入通道。其最大支持的单通道采样率为1 MSPS（兆样本每秒）。可调节的输入电压范围包括±10伏至±40伏及±10伏。该数字转换器的分辨率设定为16位。量程设置可通过内部调节实现。每个通道内置的循环队列容量为32千字节。该装置具备外部信号触发功能。

⑧ DA模块

该设备具备64个独立的输出端，并且每个端口均支持独立控制；DAC输出分辨率设置为16位；最大可调输出电压范围为±10伏；设备的最大测量精度可达FSR的0.2%；所有信号经由阻抗值设定为10欧姆的线路传递；每个通道的最大供电电流限制在10毫安。

⑨ 光隔离离散量I/O模块

64通道光隔离式离散量输入输出模块；每个通道均具备光电隔离特性；该装置能够有效应对开关量输入端在28伏特及地（GND）端均为开放状态的情况；可接受从-60伏特至+60伏特的宽幅输入电压；最大可承受±60伏特的开关电压；该设备具备自动恢复断路保护功能

（2）测试设计软件模块

测试设计软件模块对待测系统及其对外接口进行建模，进行协议编辑及分析、创建测试监控、建立硬件规划、创建及管理测试用例，确定测试要准备的接口设备数量。其主要功能包括：
 进行测试方案管理，针对测试方案的操作有：新建方案、打开方案、保存方案。
 每个测试方案中，可以包含一个到多个测试项目，多个测试项目的存在使得每个测试方案可以完成多个测试项目的设计，便于开展多个配置项到系统的集成测试。
 测试项目有新建、重命名、删除和查看属性的操作。
 用图形化的方式对被测系统、外围系统及被测系统对外接口进行描述，包括接口数量和接口类型，包括RS422、1553B、CAN、AD、DA、DI、DO、CT、Freq-CT、TCP等类型；能够设定接口参数。
 创建接口协议，并使用协议描述语言进行协议描述，包括报文包头、包尾、校验等，描述各个字段类型及编码方式，以及分支、循环等结构。
 为了适应各种数据通信的需要，协议字段具有丰富的类型，包括：整形（无符号和有符号，8位/16位/32位/自定义长度）、浮点型、布尔类型、条件语句类型、分支语句类型、计算字段、校验字段、数组字段。
 创建测试监控，描述实时数据监控的监控内容和显示形式，并可设定报警条件。
 用户可以在测试监控模块添加测试监控并在监控面板上添加数据监控仪器，通过不同的类型监控仪器绑定协议字段或者字段按照某种公式运算的结果，从而在运行时通过监控仪器指针或数值的改变直观地显示出测试通讯时数据的变化。
 测试监控工具栏管理所有的测试监控仪表，包括数字表仪器，圆盘仪表，曲线图，枚举类型等。选择合适的监控仪表，将其拖拽到监控面板的合适的位置，即可添加该监控仪表到监控面板上。用鼠标拖拽监控仪表的边缘，即可调整其大小。
 打开“属性”标签页，可以修改测试仪表的属性。其中最重要的属性是“协议段”属性，表明了该监控仪表的数据来源。
 通过“协议段”属性右侧的展开按钮，可以打开“绑定数据协议”对话框，其中显示当前项目中的仿真模型中的所有的协议和协议段。
 测试仪表的数据源，既可以是一个协议字段，也可以是若干个协议字段组成的公式。
 在“绑定数据协议”对话框下部的输入框中输入协议字段，或协议字段组成的公式。双击需要的字段名称，可以添加该字段名称到自定义公式的光标所在位置。
 创建测试硬件规划，确定测试需要使用的接口板卡设备，以及接口板卡设备对应的资源。
 创建测试用例，并提供测试用例的管理方式，包括分组、删除、重命名等。
 创建测试用例的内容，包括使用测试脚本描述测试的过程，包括变量定义、条件语句、循环语句、输出语句、数学运算、函数定义等。
 提供测试脚本的扩展接口，能够实现向待测件的数据交互和数据自动解析，将比特流解析成具有意义的用户数据。
 提供时序控制的方式，能够按照一定的时序进行规定的操作。
 提供运行环境设置方式，设置测试运行期间的仿真模型服务器、数据中心服务器、测试执行服务器和客户端的IP地址和端口号。
 提供对标准输入输出监控进行配置的功能，确定标准输入输出监控的类别配置。
 提供测试脚本执行方式，能够运行用户选择的测试脚本；用户能够选择终止脚本运行。
 能够查看输出信息及错误信息。

（3）测试执行服务软件模块

测试执行软件模块是自动化测试执行软件的核心组件之一，并与客户端协同工作以驱动测试数据的生成与传输，在此基础之上实现自动化测试流程的执行。该模块主要承担以下功能：

1. 提供进程调度服务以支持后台运行多个进程（如测试执行器、客户端、服务器等），通过代理机制按照预先设计好的流程启动这些进程，并通过进程调度系统协调它们之间的运行逻辑关系；
2. 提供仿真模型服务器作为后端运行环境，在此环境中通过解析预先建立的仿真模型来模拟数据收发过程；
3. 实现数据中心服务器上的数据管理功能，在单元测试过程中对通道中的收发数据进行集中统一管理；
4. 解析并处理测试用例文件中的相关内容以支持其执行流程；
5. 提供调试信息显示窗口用于展示各子系统在运行过程中的状态信息；
6. 完成对测试脚本中各种语法元素（如变量定义、条件判断、循环操作等）的操作解析；
7. 实现对外部接口的支持以完成待测系统的数据发送接收及数据解析任务；
8. 按照预设的时间序列控制规则完成相关操作指令；
9. 向客户端发送注入数据包并接收客户端发送的数据包作为反馈输入；
10. 根据用户需求及时终止当前未完成的特定用例执行任务；
11. 记录并展示各用例的执行结果。

（4）测试执行客户进程及数据监控模块

该模块在PCI控制器上运行，并负责测试执行客户进程及数据监控的相关工作。其主要承担以下功能：

1. 提供设备驱动能力，并支持1553B、CAN、RS422、RS232、AD/DA/DI/DO等接口板卡的硬件开发。
2. 通过内存机制实现与客户软件之间的数据交换。
3. 采用预先配置好的通信参数完成与被测设备的交互。
4. 支持便捷的硬件扩展配置方式。
5. 接收并处理来自客户软件的数据注入包，并对其进行格式转换后发送至被测设备。
6. 收集并转发被测设备发送的数据输出包给客户软件。
7. 运行后可显示全部预设的测试监控界面，并允许选择多个面板进行实时观察。
8. 提供多种数据展示方式：包括协议解析型、二进制形式以及十六进制形式显示。
9. 支持设置特定条件下的过滤查询功能。
10. 可配置报警阈值条件并以明显提示显示触发结果。
11. 提供历史数据查询功能：包括报文回放和协议字段查询。
12. 具备统计数据分析功能：包括曲线图查看选项。

（5）设备资源管理软件模块

设备资源管理软件模块承担了系统支持下的测试设备及通道管理功能，并支持了系统的设备扩展接口。具体而言：该模块能够动态地完成以下操作：一是实现测试系统的设备添加与删除；二是调节系统的总设备数量；三是动态地完成对现有测试点所连接通道的增删操作；四是根据需求调整所连接通道的数量以及具体的类型配置；最后实现了将各测试点相关的信息存储至相应的资源文件中，并将其导入到测试设计软件中进行使用

（6）辅助工具

工具软件包含有嵌入式系统测试所需的若干常用软件工具包