作者：

Thomas J. Mangliers - DGE Inc.

Edward Frank - DGE Inc.

“我們使用LabVIEW獨立開發了數據采集系統和日志文件工具，我們的系統完全依賴于NI產品的速度和精度。” - Thomas J. Mangliers， DGE Inc.

挑戰：為發動機控制單元（ECU）開發一個多路信號的硬件在環（HIL）仿真系統，需要系統產生精確定時的凸輪軸和曲軸波形，并監測點火、噴射和其它定時信號，同時系統需要滿足極高的采樣率和非常小的誤差容限。

解決方案：使用NI PXI平臺和LabVIEW圖形化開發環境，開發一個高速數據采集系統（DAS）用以產生和監測復雜信號，以精確地模擬運行中的發動機/車輛環境，從而進行ECU測試。

DAS的最初目的是模擬車輛環境，以便在不方便或不可能使用實際車輛或實際發動機的實驗室條件下進行ECU測試。這就需要DAS產生和監測復雜的定時信號，如具有納秒分辨率的凸輪軸和曲軸信號。

典型的ECU模塊有一個復雜的I/O布局。ECU信號被定義在一個Excel工作表中，以識別現有信號的任何變化。有了這個工作表，用戶可以勾勒出信號的名稱、誤差容限和單位，以及使用DAS多階數學函數進行信號轉換或縮放。用戶不需要改變任何系統軟件就可以很容易地增加或刪除典型信號。

由于誤差容限很小，ECU信號要求DAS系統能識別出模塊間的輕微差異與測試設置的微小變化。為此，DAS基準設置會記錄指定時間內的所有ECU輸出，來動態調整用戶的誤差容限以符合當前的輸出。有了基準信息，用戶就可以在測試過程中立即察覺到微小的偏差。

由于系統以如此高的速率進行監測，所以記錄每一組讀數都會產生大量的數據。為了管理數據，DAS系統生成一份報告顯示記錄在基準中的讀數和任何超過用戶定義的誤差容限的讀數。DAS在監測ECU異常情況的同時，還可以為每一個獨立的測試快速生成一份詳細的模塊性能報告。

在測試過程中，DAS可以作為一個EMC測試的主機或從機、臺式HIL仿真系統、功能測試器使用，或用于以太網控制與現有測試控制軟件的簡單集成。

高速DAS的特征包括以下內容：

* 192條數字I/O通道

* 16條模擬I/O通道

* 任意波形發生器

* 兩個CAN端口

* 在Excel電子表格中很容易定義的測量標準（信號類型、參數、誤差容限以及更多）

* 用于測試自動化的以太網遠程指令接口

* 所有信號的自動化模塊基線，以更精確地檢測系統的異常情況

* 數據日志文件創建

* 使用LabVIEW開發的日志文件工具產生數據報告、測試總結和在Excel中用圖表表示

* 定時信號顯示

使用NI PXI平臺進行高速數據采集

National Instruments產品是我們系統的核心。NI為我們的DAS系統提供所有的I/O，包括復雜信號產生、高速采集和車輛總線仿真和監測。我們使用LabVIEW獨自開發了DAS和日志文件工具，我們的系統完全依賴于NI產品的速度和精度。我們無法為我們的應用使用標準的采集卡，這是由于ECU信號需要精確的定時。我們改為選擇使用NI R系列智能現場可編程門陣列（FPGA）DAQ模塊，來提供具有復雜定時的波形和仿真的傳感器輸出。NI PXI-7831R和PXI-7833R R系列智能DAQ模塊也使得我們能以更高的采樣率采集以及實時的ECU輸出信號。

DAS數據處理是我們所面臨的另一個問題。我們的解決方案是，使用LabVIEW中固有的并行處理機制開發一個日志文件工具，并使用一個多核的應用程序，充分利用主機的全部運算能力來處理我們的數據。

使用National Instruments平臺的優勢

該DAS系統在正常的實驗室環境下而不用在專門的整車實驗室里，就可以使用現成的工具進行測試，大大減少了我們客戶的成本。因為該DAS可以監測和控制所有的ECU信號，所以我們一次就完成了測試，而之前客戶的舊采集系統因為可用通道數有限，需要多次測試。現在用戶可以在短短三個星期里完成測試流程，而采用舊的采集系統則需要三個月。

由于系統以如此高的速率進行監測，所以記錄每一次讀取會產生大量的數據。

責任編輯：gt