摘要：基于虚拟仪器技术设计了用在车辆控制器开发中的道路试验测试系统，介绍了通过外部特征量和单片机内部运行信息的同步采集进行车辆控制器道路试验的方法、测试系统的硬件构成以及基于多线程技术的测试软件设计方法。该测试系统可以完成模拟信号、数字信号、串口数据的同步采集和分析，并在ABS控制器的道路试验中得到了验证。
关键词：虚拟仪器 数据采集 控制器开发 道路试验 ABS
随着人们对车辆性能要求的提高和电子技术的快速发展，车辆电子控制器的开发已经成为汽车制造业的热点。汽车整车道路试验是车辆控制器开发的最终阶段，是全面测试和鉴定车辆性能的一种重要手段。
由于控制器开发中数据采集要求及性能评价测试项目的多样化，功能单一、灵活性差、使用复杂、更新和维护成本高的传统仪器已经不能很好地满足车辆道路试验需要。而虚拟仪器技术的发展为车辆道路试验测试系统的设计和开发提供了新的思路。利用该技术，可以更好地发挥计算机强大的信息处理功能和图形界面功能，大大简化了测试设备，适合测试现场使用。
本文设计的基于虚拟仪器技术的车载道路试验测试系统，为实车试验性能测试和控制器开发提供了灵活、高效的测试平台。

1 测试系统总体介绍
1．1 车辆控制器开发中的道路试验测试方法
实车道路试验是车辆控制器开发中的最重要环节，根据信息来源和分析方法的不同，实车道路试验测试可以分为控制器外部特征量采集分析和单片机内部运行信息采集分析两类。例如，防抱死制动ABS系统的控制器实车道路试验数据采集框图如图1所示。
外部特征最采集是传统的实车测试的一种手段。将控制器视为一个黑盒子，对能够表征控制器控制效果的车辆信息进行采集处理，既可以得到控制器的控制效果的客观评价，又可以根据特征量的分析追溯到控制软件源程序的相关功能代码，对控制软件实现匹配。但是通过外部特征量只能间接推测控制内部运行情况，有时不能准确找到问题的实质所在。
而单片机内部运行信息的采集直接跟踪控制器控制程序运行信息，对控制程序的流程进行实时监控，是进行控制器程序调试和逻辑验证的有效手段。

控制器外部特征量和单片机内部运行信息对于控制器的开发匹配来说各有优势，均对控制器的道路试验测试有着重要意义。
1．2 测试系统总体结构
虚拟仪器技术的发展为测试系统的开发提供了良好平台。虚拟仪器利用计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，利用I/O接口设备完成信号的采集、测试和调理。
本文结合实际的车辆测试和车辆控制器开发经验，基于虚拟仪器技术了道路试验数据测试系统。该系统由计算机、仪器硬件和应用软件等组成，总体方案如图2所示。
系统主要功能为：（1）多通道模拟信号和数字信号的采集；（2）控制器内部运行信息的采集；（3）控制器外部特征量和单片机内部运行信息的同步采集；（4）在线数据监控显示、离线数据处理；（5）多种数据格式的保存和转换；（6）车辆测试性能的自动微型计算和评价。

2 测试系统硬件构成
系统硬件由带有串口的计算机和数据采集卡组成。计算机选用便携式微型计算机，便于车载测试使用。数据采集卡选用带有PCMCIA接口的采集卡，可以直接插在便携式计算机上。例如，可以选用NI公司的DAQ_700数据采集卡，它具有8路双端/16路单端模拟输入通道，采样速率为100kbps的12位A/D转换器，16路TTL可编程数字I/O口，三个独立的16位可编程定时/计数器。
用PCMCIA采集卡和信号调理仪为硬件而组成的PC-DAQ测试系统可以对控制器的外部特征量进行采集。
对于单片机内部运行信息的采集，采用单片机和上位机的串口通讯方式，将ECU单片机中的串口信息引出，经过电平转换芯片实现硬件通讯。在控制器控制软件中附加了程序变量监控模块，通过串口向上位机发送监控的变量值，实现控制器运行信息的监控。
本测试系统通过PC-DAQ测试系统和串口系统实现了控制器的道路试验数据采集功能，具有硬件简单、成本低、携带容易等优点，适于道路试验测试使用。

图4

3 测试系统软件设计
软件设计是测试系统设计的核心问题，本系统的软件开发采用虚拟仪器技术的LabWindows/CVI6.0软件平台。LabWindows/CVI以ANSI C为核心，将功能强大、使用灵活的C语言平台与数据采集和分析等测控专用工具有机地结合起来，具有很强的数据处理及分析功能。
测试系统的软件总体结构见图3。它主要分为数据采集、数据处理和离线分析三个模块。
3．1 数据采集模块
数据采集的测试软件的底层部分，数据采集的软件基础