專利名稱：一種用于發(fā)動機hils系統(tǒng)的ecu傳感器信號故障注入裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子產品測試技術，更具體的說，涉及一種用于發(fā)動機硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的E⑶傳感器信號故障注入裝置。
背景技術：
目前，汽車電子系統(tǒng)開發(fā)的主流方法是基于模型的現(xiàn)代開發(fā)流程——V模式開發(fā)流程，該流程保證開發(fā)人員在開發(fā)過程中的每一步都可以得到及時驗證。在產品上市之前， 需要對ECU進行全面綜合的測試，尤其是故障和極限條件下的測試，使用實際的控制對象進行測試，很難實現(xiàn)現(xiàn)實復雜情況，并且實現(xiàn)成本高，開發(fā)周期長。為解決這一難題，V模式中提出采用硬件在環(huán)仿真(Hardware In-the-Loop Simulation，HILS)的開發(fā)方法即為了測試ECU性能，在進行整體系統(tǒng)的仿真測試時，控制器采用真實的ECU，被控對象和系統(tǒng)運行環(huán)境可以全部或部分采用實時數(shù)學模型來模擬。發(fā)動機E⑶接收多個發(fā)動機傳感器參數(shù)信號。在E⑶的傳感器信號輸入引腳發(fā)生故障(如信號線端開、信號線對電源短接、信號線對地短接、信號線與信號線短接)時，ECU 必須根據(jù)控制策略，做出及時、合理的響應，保證行車的安全。發(fā)動機硬件在環(huán)仿真測試必須包含執(zhí)行器信號故障模擬環(huán)節(jié)，以測試ECU驅動級故障診斷以及解決故障的能力。

發(fā)明內容
針對上述技術問題，本發(fā)明提出一種一種用于發(fā)動機硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的ECU傳感器信號故障注入裝置。為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下；一種用于發(fā)動機HILS系統(tǒng)的E⑶傳感器信號故障注入裝置，包括上位機、傳感器信號輸入端口、傳感器信號輸出端口、多路通道選擇模塊、單片機最小系統(tǒng)模塊、RS485通信模塊，所述的傳感器信號輸出端口連接所述多路通道選擇模塊，所述多路通道選擇模塊連接傳感器信號輸入端口，所述的單片機最小系統(tǒng)模塊與所述的多路通道選擇模塊連接，所述的RS485通信模塊一端與所述的單片機最小系統(tǒng)模塊連接，另一端與所述上位機連接， 所述上位機通過所述RS485模塊的電平轉換電路向所述單片機最小系統(tǒng)模塊發(fā)送自定義的報文，所述單片機最小系統(tǒng)模塊完成報文接收、校驗、應答后，根據(jù)報文中的故障碼向多路通道選擇模塊輸出控制信號實現(xiàn)所需的故障注入。進一步的，所述故障包括正常狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸入端口與傳感器信號輸出端口相連，信號無故障輸入ECU中；故障1 :ECU傳感器信號輸入引腳斷開狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸出端口與傳感器信號輸入端口保持端開狀態(tài)；故障2 :ECU傳感器信號輸入引腳與5V電源短接狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸出端口只與5V電源短接而不與傳感器信號輸入端口連接；
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故障3 :E⑶傳感器信號輸入引腳與地短接狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸出端口只與地短接而不與傳感器信號輸入端口連接；故障4 :E⑶傳感器信號輸入引腳與引腳短接。進一步的，所述多路通道選擇模塊的數(shù)量取決于使用需求和所述單片機最小系統(tǒng)模塊的單片機I/O引腳數(shù)量。進一步的，，所述多路通道選擇模塊包括MAX4617多路通道選擇芯片及其外圍電路，發(fā)動機ECU pin端連接傳感器信號輸出端口，串聯(lián)自恢復保險絲后接多路通道選擇芯片的輸出端口 X，輸入端口 XO串聯(lián)自恢復保險絲后連接發(fā)動機傳感器輸入端口，輸入端口 Xl 懸空實現(xiàn)信號輸入引腳斷開狀態(tài)故障，輸入端口 X2接5V電源實現(xiàn)信號輸入引腳與5V電源短接狀態(tài)故障，輸入端口 X4接地實現(xiàn)信號輸入引腳與地短接狀態(tài)故障，輸入端口 X3連接其他多路通道選擇芯片的輸出端入X3實現(xiàn)信號輸入引腳與引腳短接故障；所述MAX4617多路通道選擇芯片的A，B, C端口為控制信號端，連接所述單片機最小系統(tǒng)模塊的I/O引腳和連接下拉電阻Rl，R2，R3。進一步的，所述上位機可控制多個所述裝置，在每個裝置內部，所述單片機最小系統(tǒng)模塊包含一個唯一的ID號作為每個裝置的ID號，每個裝置上所有的多路通道選擇模塊都有一個唯一的編號，每個裝置中的所述單片機最小系統(tǒng)模塊只有在接受到由上位機發(fā)送的含有本裝置ID號、校驗、應答正確的報文后，才向報文所指明的多路通道選擇芯片輸出控制信號。進一步的，本裝置定義的報文格式由四個字節(jié)組成，字節(jié)1表示每個裝置的ID號； 字節(jié)2的故障碼表示四種狀態(tài)，用固定不變的字符表示；字節(jié)3當為正常、故障1、故障2、故障3這四種狀態(tài)時表示所選擇的多路通道選擇模塊號，當為故障4時，此時字節(jié)3包含了所選擇的兩個多路通道選擇模塊號，分別將這兩個模塊號放在字節(jié)3的高4位和低4位；字節(jié) 4是采用累加求和校驗后的值，其值是前三個字節(jié)的累加和，每個裝置的校驗結果都會發(fā)送至上位機。本發(fā)明的有益效果在于該裝置能對發(fā)動機ECU的傳感器信號輸入引腳進行常見的故障注入，同時具備電流過大時的保護功能，安全性高，且能模擬多種發(fā)動機傳感器信號的故障，處理的信號數(shù)多，保護性好，采用RS485總線通信，自定義了報文格式，實現(xiàn)多裝置、多通道執(zhí)行器控制信號故障的注入功能。


圖1為本發(fā)明裝置的結構框圖；圖2為本發(fā)明裝置多通道選擇模塊的電路原理圖；圖3為本發(fā)明裝置的通信方式示意圖；圖4為本發(fā)明裝置定義的報文格式圖。
具體實施例方式下面將結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。如圖1所示，一種用于發(fā)動機HILS系統(tǒng)的E⑶傳感器信號故障注入裝置，包括上位機、傳感器信號輸入端口、傳感器信號輸出端口、多路通道選擇模塊、單片機最小系統(tǒng)模塊、RS485通信模塊，所述的傳感器信號輸出端口連接所述多路通道選擇模塊，所述多路通道選擇模塊連接傳感器信號輸入端口，所述的單片機最小系統(tǒng)模塊與所述的多路通道選擇模塊連接，所述的RS485通信模塊一端與所述的單片機最小系統(tǒng)模塊連接，另一端與所述上位機連接，所述上位機通過所述RS485模塊的電平轉換電路向所述單片機最小系統(tǒng)模塊發(fā)送自定義的報文，所述單片機最小系統(tǒng)模塊完成報文接收、校驗、應答后，根據(jù)報文中的故障碼向多路通道選擇芯片輸出控制信號實現(xiàn)所需的故障注入。本裝置上的多路通道選擇模塊的數(shù)量取決于使用需求和單片機最小系統(tǒng)模塊的單片機I/O引腳數(shù)量。如圖2所示，是兩個對稱的多路通道選擇模塊的電路原理圖，以圖2 中的一個多路通道選擇模塊進行說明，發(fā)動機ECU的傳感器信號輸入引腳連接本裝置的傳感器信號輸出端口，傳感器信號輸出端口連接多路通道選擇模塊的MAX4617多路通道選擇芯片的輸出端口 X即引腳3，發(fā)動機傳感器信號線連接傳感器信號輸入端口，傳感器信號輸入端口連接多路通道選擇芯片的輸入端口 XO即引腳13，多路通道選擇模塊由MAX4617多路通道選擇芯片及其外圍電路組成，每片多路通道選擇芯片的三個控制端引腳連接單片機最小系統(tǒng)模塊的I/O引腳，根據(jù)單片機最小系統(tǒng)模塊I/O引腳輸出的控制信號，多路通道選擇芯片的輸出端口與不同的輸入端口連通，以此實現(xiàn)傳感器信號輸出端口的不同故障注入1.正常狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸入端口與傳感器信號輸出端口相連，信號無故障輸入ECU中；2.故障1 :ECU傳感器信號輸入引腳斷開狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸出端口與傳感器信號輸入端口保持端開狀態(tài)；3.故障2 :ECU傳感器信號輸入引腳與5V電源短接狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸出端口只與5V電源短接而不與傳感器信號輸入端口連接；4.故障3 :E⑶傳感器信號輸入引腳與地短接狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸出端口只與地短接而不與傳感器信號輸入端口連接；5.故障4 :E⑶傳感器信號輸入引腳與引腳短接此狀態(tài)下本發(fā)明裝置上任意兩個多路通道選擇芯片的通道X3即引腳12連通。上位機通過RS485模塊的電平轉換電路向單片機最小系統(tǒng)模塊發(fā)送自定義的報文，單片機最小系統(tǒng)模塊完成報文接收、校驗、應答后，根據(jù)報文中的故障碼向多路通道選擇芯片輸出控制信號實現(xiàn)所需的故障注入。進一步的，發(fā)動機E⑶pin端連接傳感器信號輸出端口，串聯(lián)自恢復保險絲后接多路通道選擇芯片的輸出端口 X機即引腳3，輸入端口 XO即引腳13串聯(lián)自恢復保險絲后連接傳感器輸入端口，輸入端口 Xl即引腳14懸空實現(xiàn)故障1，輸入端口 X2即引腳15接5V電源實現(xiàn)故障2，輸入端口 X4即引腳1接地實現(xiàn)故障3，輸入端口 X3即引腳12連接其他多路通道選擇芯片的輸出端入X3即引腳12實現(xiàn)故障4。A，B，C端口為控制信號端，連接單片機最小系統(tǒng)模塊的I/O引腳和連接下拉電阻Rl，R2，R3。如圖3所示，本發(fā)明裝置的通信方式圖，上位機與本裝置通過RS485總線連接，本裝置的RS485通信模塊實現(xiàn)了點對多的通信方式。每個本發(fā)明裝置的單片機最小系統(tǒng)模塊都必須包含一個與其他裝置不同的ID號，每個裝置上所有的多路通道選擇模塊都有一個唯一的編號。每個裝置只有在接受到由上位機發(fā)送的含有本裝置ID號、校驗、應答正確的報文后，才向報文所指明的多路通道選擇芯片輸出控制信號。
圖4為本裝置定義的報文格式。由四個字節(jié)組成，字節(jié)1表示ID號，每個裝置的 ID號不同，字節(jié)2的故障碼表示四種狀態(tài)(正常、故障1、故障2、故障3、故障4)，用固定不變的字符表示，字節(jié)3對于正常、故障1、故障2、故障3這四種狀態(tài)表示所選擇的多路通道選擇模塊號，對于故障4，由于其表示任意兩個ECU引腳的短接，因此此時字節(jié)3包含了所選擇的兩個多路通道選擇模塊號，分別將這兩個模塊號放在字節(jié)3的高4位和低4位，字節(jié) 4是采用累加求和校驗方式，其值是前三個字節(jié)的累加和，每個裝置的校驗結果都會發(fā)送至上位機。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明保護范圍內。
權利要求
1.一種用于發(fā)動機HILS系統(tǒng)的E⑶傳感器信號故障注入裝置，其特征在于，包括上位機、傳感器信號輸入端口、傳感器信號輸出端口、多路通道選擇模塊、單片機最小系統(tǒng)模塊、 RS485通信模塊，所述的傳感器信號輸出端口連接所述多路通道選擇模塊，所述多路通道選擇模塊連接傳感器信號輸入端口，所述的單片機最小系統(tǒng)模塊與所述的多路通道選擇模塊連接，所述的RS485通信模塊一端與所述的單片機最小系統(tǒng)模塊連接，另一端與所述上位機連接，所述上位機通過所述RS485模塊的電平轉換電路向所述單片機最小系統(tǒng)模塊發(fā)送自定義的報文，所述單片機最小系統(tǒng)模塊完成報文接收、校驗、應答后，根據(jù)報文中的故障碼向多路通道選擇模塊輸出控制信號實現(xiàn)所需的故障注入。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于發(fā)動機HILS系統(tǒng)的ECU傳感器信號故障注入裝置， 其特征在于，所述故障包括正常狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸入端口與傳感器信號輸出端口相連，信號無故障輸入ECU中；故障1 :ECU傳感器信號輸入引腳斷開狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸出端口與傳感器信號輸入端口保持端開狀態(tài)；故障2 :ECU傳感器信號輸入引腳與5V電源短接狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸出端口只與5V電源短接而不與傳感器信號輸入端口連接；故障3 :E⑶傳感器信號輸入引腳與地短接狀態(tài)，此狀態(tài)下傳感器信號輸出端口只與地短接而不與傳感器信號輸入端口連接；故障4 :ECU傳感器信號輸入引腳與引腳短接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種用于發(fā)動機HILS系統(tǒng)的ECU傳感器信號故障注入裝置， 其特征在于，所述多路通道選擇模塊的數(shù)量取決于使用需求和所述單片機最小系統(tǒng)模塊的單片機I/O引腳數(shù)量。
4.根據(jù)權利要求1 3任意一項所述的一種用于發(fā)動機HILS系統(tǒng)的ECU傳感器信號故障注入裝置，其特征在于，所述多路通道選擇模塊包括MAX4617多路通道選擇芯片及其外圍電路，發(fā)動機ECU pin端連接傳感器信號輸出端口，串聯(lián)自恢復保險絲后接多路通道選擇芯片的輸出端口 X，輸入端口 XO串聯(lián)自恢復保險絲后連接發(fā)動機傳感器輸入端口，輸入端口 Xl懸空實現(xiàn)信號輸入引腳斷開狀態(tài)故障，輸入端口 X2接5V電源實現(xiàn)信號輸入引腳與5V 電源短接狀態(tài)故障，輸入端口 X4接地實現(xiàn)信號輸入引腳與地短接狀態(tài)故障，輸入端口 X3連接其他多路通道選擇芯片的輸出端入X3實現(xiàn)信號輸入引腳與引腳短接故障；所述MAX4617 多路通道選擇芯片的A，B, C端口為控制信號端，連接所述單片機最小系統(tǒng)模塊的I/O引腳和連接下拉電阻Rl，R2，R3。
5.根據(jù)權利要求1 3任意一項所述的一種用于發(fā)動機HILS系統(tǒng)的ECU傳感器信號故障注入裝置，其特征在于，所述上位機可控制多個所述裝置，在每個裝置內部，所述單片機最小系統(tǒng)模塊包含一個唯一的ID號作為每個裝置的ID號，每個裝置上所有的多路通道選擇模塊都有一個唯一的編號，每個裝置中的所述單片機最小系統(tǒng)模塊只有在接受到由上位機發(fā)送的含有本裝置ID號、校驗、應答正確的報文后，才向報文所指明的多路通道選擇芯片輸出控制信號。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種用于發(fā)動機HILS系統(tǒng)的ECU傳感器信號故障注入裝置， 其特征在于，本裝置定義的報文格式由四個字節(jié)組成，字節(jié)1表示每個裝置的ID號；字節(jié)2的故障碼表示四種狀態(tài)，用固定不變的字符表示；字節(jié)3當為正常、故障1、故障2、故障3這四種狀態(tài)時表示所選擇的多路通道選擇模塊號，當為故障4時，此時字節(jié)3包含了所選擇的兩個多路通道選擇模塊號，分別將這兩個模塊號放在字節(jié)3的高4位和低4位；字節(jié)4是采用累加求和校驗后的值，其值是前三個字節(jié)的累加和，每個裝置的校驗結果都會發(fā)送至上位機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于發(fā)動機HILS系統(tǒng)的ECU傳感器信號故障注入裝置，包括上位機、傳感器信號輸入端口、傳感器信號輸出端口、多路通道選擇模塊、單片機最小系統(tǒng)模塊、RS485通信模塊，傳感器信號輸出端口連接所述多路通道選擇模塊，多路通道選擇模塊連接傳感器信號輸入端口，單片機最小系統(tǒng)模塊與所述的多路通道選擇模塊連接，RS485通信模塊一端與單片機最小系統(tǒng)模塊連接，另一端與上位機連接，上位機通過所述RS485模塊的電平轉換電路向所述單片機最小系統(tǒng)模塊發(fā)送自定義的報文，單片機最小系統(tǒng)模塊完成報文接收校驗應答后，根據(jù)報文中的故障碼向多路通道選擇模塊輸出控制信號實現(xiàn)所需的故障注入，該裝置能對發(fā)動機ECU的傳感器信號進行常見的故障注入等功能。
文檔編號G05B23/02GK102566567SQ20121003819
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月20日 優(yōu)先權日2012年2月20日
發(fā)明者馮元, 吳朝暉, 吳鋒, 姚棟偉, 方正, 李紅, 袁浦豪, 謝煌 申請人:浙江大學