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艾克賽普 硬件在環(huán)(HIL)測試系統(tǒng)介紹
2024-01-18
一、系統(tǒng)概述
艾克賽普借助開放、靈活的HIL解決方案，可以進(jìn)行自定義以滿足特定需求。使用模塊化架構(gòu)，您可以輕松升級平臺，增加功能，以便將來驗(yàn)證測試系統(tǒng)，并滿足最苛刻的嵌入式軟件測試應(yīng)用要求。
圖1顯示了各種硬件和軟件組件如何組裝到HIL系統(tǒng)中。除HIL測試執(zhí)行和接口外，該系統(tǒng)還包含用于數(shù)據(jù)管理器和測試自動化的軟件。軟件下方是兩個用于模塊化I/O的不同硬件平臺，第三個平臺用于特定應(yīng)用的開關(guān)、負(fù)載和信號調(diào)理。最后一個平臺通過各種連接選項(xiàng)連接到待測設(shè)備（DUT，具體取決于設(shè)備。
圖1.由于該系統(tǒng)采用模塊化的現(xiàn)成組件，因而這一基于NI組件的HIL系統(tǒng)提供了極大的靈活性。
二、交鑰匙 HIL 仿真系統(tǒng)
如果需要可立即部署并且可以完全滿足您應(yīng)用需求的交鑰匙系統(tǒng)，艾克賽普的 HIL專家和合作伙伴可以幫助您構(gòu)建和交付HIL仿真系統(tǒng)。這些合作伙伴在集成硬件和軟件以及汽車、航空航天和其他行業(yè)的垂直HIL應(yīng)用方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。這些系統(tǒng)是使用NI組件，完全根據(jù)NI定義的規(guī)范和架構(gòu)構(gòu)建而成，可確保在世界任何地方提供一致的質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。
憑借可定制性，HIL仿真系統(tǒng)可幫助您輕松適應(yīng)各種應(yīng)用領(lǐng)域不斷變化的測試要求，包括ASAS、電氣化，以及與攝像頭、雷達(dá)和超聲波的高級傳感器集成。此外，這些仿真系統(tǒng)提供了更簡單的測試系統(tǒng)調(diào)試和系統(tǒng)集成，因此您可以更快地找到更多的發(fā)動機(jī)控制單元（ECU）缺陷。
HIL仿真系統(tǒng)可以集成到您現(xiàn)有的工作流程中，同時具有以下功能，使您可以靈活地適應(yīng)未來的需求：
集成使用20多個仿真環(huán)境開發(fā)的模型，包括The MathWorks，Inc.Simulink?軟件 Simulink? software
網(wǎng)絡(luò)和電氣系統(tǒng)故障注入
電氣負(fù)載集成
RF和相機(jī)I/O，以跟上最新的行業(yè)趨勢
用于高級模型的基于FPGA的可編程I/O
靈活的總線支持，包括CAN、LIN、FlexRay、ARINC、AFDX和MIL-STD-1553
通過多系統(tǒng)連接實(shí)現(xiàn)無限擴(kuò)展功能
圖2. HIL仿真系統(tǒng)是基于NI開放平臺構(gòu)建的交鑰匙HIL系統(tǒng)
三、軟件 VeriStand
VeriStand是一款用于配置實(shí)時測試和HIL應(yīng)用程序的軟件環(huán)境。現(xiàn)成即用的VeriStand可以幫助您構(gòu)建一個支持多核的實(shí)時引擎，以執(zhí)行諸實(shí)時激勵生成、高速和調(diào)理測量數(shù)據(jù)采集、計(jì)算通道和自定義通道換算等任務(wù)。
圖3. VeriStand是一款 HIL測試軟件，提供模型執(zhí)行、激勵生成、數(shù)據(jù)采集、可自定義UI以及數(shù)據(jù)記錄等功能。
四、硬件-PXI
PXI為測量和自動化系統(tǒng)提供了一個堅(jiān)固耐用且基于PC的平臺。PXI結(jié)合了PCI的電氣總線特性與 CompactPCI的模塊化及Eurocard機(jī)械封裝的特性，并增加了專門的同步總線和主要軟件特性。PXI是一個 高性能低成本的部署平臺，適用于廣泛的應(yīng)用，包括HIL測試。PXI于1997年開發(fā)，并在1998年發(fā)布，其 公開的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由PXI系統(tǒng)聯(lián)盟（PXISA）所管理。該聯(lián)盟由70多家公司組成，它們共同推廣PXI標(biāo)準(zhǔn)，確 保PXI的互通性，并維護(hù)PXI規(guī)范。
PXI平臺用于HIL仿真的主要優(yōu)點(diǎn)是提供了可以集成到測試系統(tǒng)的各種I/O選項(xiàng)。隨著汽車行業(yè)不斷集成新 技術(shù)，如汽車?yán)走_(dá)、帶有板載圖像處理的攝像頭、V2X和實(shí)時GNSS位置跟蹤，HIL系統(tǒng)也必須不斷發(fā)展以 驗(yàn)證這些技術(shù)的安全運(yùn)行。基于廣泛的視覺產(chǎn)品、高性能FPGA和滿足最新汽車標(biāo)準(zhǔn)（如77-82 GHz雷達(dá)） 需求的RF模塊，PXI平臺成為滿足這些新測試要求的不二之選。
在大多數(shù)情況下，PXI是HIL測試的最佳解決方案。它提供高通道數(shù)和密度、最廣泛的I/O選項(xiàng)和最高的處 理能力。除了高性能硬件之外，PXI還為HIL測試提供最佳軟件體驗(yàn)，因?yàn)樗С执蠖鄶?shù)建模環(huán)境，并提 供無縫DAQ硬件支持。
PXI是一個業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的高性能I/O平臺，內(nèi)置有實(shí)時處理器、用戶可訪問的FPGA和模塊化I/O，包括網(wǎng)絡(luò)總線、模擬和數(shù)字I/O以及攝像頭和雷達(dá)I/O和仿真功能。
五、硬件-CompactRIO
CompactRIO采用堅(jiān)固的硬件設(shè)計(jì)，外形緊湊，非常適合大多數(shù)惡劣環(huán)境以及需要較小物理占用空間的實(shí) 驗(yàn)。盡管CompactRIO的計(jì)算性能通常比PXI低，但卻提供了高性能處理和異構(gòu)運(yùn)算元件，包括基于ARM的 Xilinx Zynq SoC以及四核Intel Atom處理器和Xilinx Kintex-7 FPGA。CompactRIO還提供了特定測量的信號調(diào) 理、內(nèi)置隔離和工業(yè)I/O。
CompactRIO非常適合臺式HIL系統(tǒng)。雖然它不像PXI提供那么多的I/O選項(xiàng)，但其緊湊的外形和更低的價格 使其成為需要集成處理和FPGA性能的ECU單元測試（如ECU測試）的絕佳選擇。
圖5. CompactRIO是一個小巧的模塊化I/O平臺，非常適合臺式HIL測試。它還內(nèi)置有實(shí)時處理、用戶可訪問的FPGA和模塊化I/O。
六、硬件-SLSC
SLSC擴(kuò)展了PXI和CompactRIO測量硬件，具有高功率繼電器，用于信號切換、電源負(fù)載和額外的內(nèi)聯(lián)信號 調(diào)理功能。該系統(tǒng)由一個內(nèi)置主動冷卻的機(jī)箱組成，可以容納12個模塊。SLSC插入式模塊可以在機(jī)箱中 以三種不同的方式運(yùn)行：獨(dú)立運(yùn)行、直連運(yùn)行和級聯(lián)運(yùn)行。級聯(lián)模式可用于實(shí)現(xiàn)信號故障插入等功能。您可以從各種NI和第三方模塊中進(jìn)行選擇，也可以根據(jù)NI提供的詳細(xì)硬件和軟件開發(fā)規(guī)范套件自行創(chuàng)建模塊。
SLSC硬件旨在通過信號積累和使用標(biāo)準(zhǔn)電纜來減少系統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)布線，進(jìn)而簡化整體系統(tǒng)的集成。每個 SLSC機(jī)箱都包含一條SLSC數(shù)字總線，用于識別、配置和設(shè)置各個模塊的參數(shù)。信號通過前端連接器或后 端轉(zhuǎn)換接口(RTI)連接器傳輸?shù)絊LSC模塊。您可以靈活地自行設(shè)計(jì)輔助背板，以使用集成信號流的自定義 特定應(yīng)用專用背板來減少系統(tǒng)布線。
圖6. SLSC是為標(biāo)準(zhǔn)化開關(guān)、負(fù)載和信號調(diào)理提供了一個開放式架構(gòu)，可針對每個HIL應(yīng)用進(jìn)行自定義。
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