硬件在环（HIL）测验体系的架构

关键词：硬件在环测验体系,嵌入式操控体系,HIL

时刻：2016-08-26 09:34:53来历：中电网

HIL仿真是一种功用强大的测验办法，能够用于愈加有用的测验嵌入式操控体系。当测验嵌入式操控体系时，从安全性，可行性和合理的本钱上考虑，运用全体系进行一切必要的测验是不现实的。您能够运用HIL仿真来模仿部分体系以面临这些应战，在将整个体系进行实践测验之前使您能够在虚拟环境下测验嵌入式操控器材。有了这个功用，即便您要测验的体系变得愈加杂乱，您也能够以一种具有本钱效益的办法保持可靠性和商场投进。要更多地了解HIL测验怎么改进操控体系验证，请观看什么是HIL测验网上视频. 本教程评论了各种HIL测验体系架构和怎么去完成它们。

1.HIL测验体系的组成
HIL测验体系由三个首要部分组成：一个实时处理器、I/O接口和一个操作界面。实时处理器是HIL测验体系的中心。它供给大多数HIL测验体系的确认履行，例如硬件I/O通讯、数据记载、鼓励生成和模型履行。要准确地仿真测验体系中物理上并不存在的部分，一个实时体系是十分必要的。I/O接口是与被测部件交互的模仿，数字和总线信号。您能够用它们来发生鼓励信号，获取用于记载和剖析的数据，并供给被测的电子操控单元 (ECU)与模型仿真的虚拟环境之间的传感器/履行器交互。操作界面与实时处理器通讯，供给测验指令和可视化。在大多数状况下，这个部件也供给装备管理、测验自动化、剖析和陈述使命。

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图1. 一个HIL测验体系由三个首要部分组成：一个操作界面，一个实时处理器和I/O接口。

2. 硬件毛病刺进
许多HIL测验体系运用硬件毛病刺进在ECU和其他要测验的体系之间发生信号毛病，来测验，描绘和验证在这些状况下的器材功能。要做到这一点，您能够在I/O接口和ECU之间刺进毛病刺进单元(FIUs)，然后答应HIL测验体系在正常运转和比如对地短路或开路之类的毛病状况之间切换接口信号。

图3. 轿车，飞机和风力发电站运用多ECU

当测验一个多ECU操控体系时（乃至一些单ECU操控体系），常常出现两个需求：附加处理才能和简化连线。

4. 额定的处理才能-散布式处理
即便选用最新的多核处理才能，一些体系仍要求更多的，超越单底板的处理才能。为应对这种应战，您能够运用散布式处理技能来满意这些体系的履行要求。在高通道数的体系中，其需求超出了简略的添加处理才能，额定的I/O也是必不可少的。相比之下，选用大规模，消耗处理器规划的体系常常运用附加的底板，只是是为了供给额定的处理才能，然后答应那些处理器能以很高的功率应用于单个使命。依据仿真使命的散布状况，或许需要在底板之间同享触发和守时信号，并供给确认的数据镜像来进步协同运作的才能。

图4.当为得到附加处理才能选用多重底板时，在它们之间供给时刻和数据同步接口是很有必要的。

5. 简化连线-散布式I/O
完成和保护高通道数体系的连线会面临贵重和费时的应战。这些体系需要在ECU和HIL测验体系之间衔接成百上千个信号，常常为补偿空间要求跨过许多米。

走运的是，确认散布I/O技能能帮助您理顺这些杂乱的连线并供给与ECU的模块化衔接，一起答应高效体系装备的修正。无需将一切的衔接排布在单个机架里的一个或多个具有I/O接口的实时处理底板上，您能够运用确认散布I/O来供给模块化的I/O接口，这些接口坐落接近各个ECU的方位，然后不会献身准确仿真体系虚拟部分所有必要的高速确认性需求。

这种办法极大的减少了HIL测验体系连线的花费和杂乱程度，它使ECU和I/O接口之间的部分衔接（跨度小于1米）成为或许，一起，运用一个独自的总线电缆来扩展到实时处理底板的间隔。此外，由于这种办法的模块化特性，HIL测验体系能够毫不费力地逐渐扩展，从除一个以外其它都是仿真ECU的体系到彻底没有仿真ECU的完好HIL体系。

图5. 由于ECU和I/O接口选用部分衔接，确认散布I/O接口极大的降低了HIL测验体系的连线花费和杂乱性

6. 完成HIL测验体系
一旦您为您的HIL测验体系挑选了恰当的构架，创立一个HIL测验体系的第一步是挑选最能满意您新要求的实时处理元件。NI公司为履行HIL测验体系供给了广泛的实时处理挑选。由于它们都根据敞开的工业规范，所以它们能确保您总能将最新的PC技能发展用在您的HIL测验体系中，然后一直满意未来测验体系的要求。

PXI是一款根据PC的测验，丈量和操控的敞开渠道。它供给广泛的实时处理器挑选，包含数个高功能的双核和四核处理器。有超越70个供货商供给1200多种PXI产品，在世界范围内有数千公司挑选了PXI渠道。

PXI渠道能在许多同步技能下作业，包含经过IRIG-B, IEEE 1588, SCRAMNet以及反射内存来在多机箱HIL测验体系中用于同享守时，触发和数据。

NI公司也供给了数个用于低本钱，小体积的HIL测验体系供挑选。N%&&&&&%ompactRIO是一种低本钱的可重装备的操控和收集体系。体系选用由可重装备I/O(RIO)现场可编程门阵列(FPGA)技能组成一个小型的敞开式嵌入式架构。

这种技能将实时处理器和用户可编程FPGA结合起来。您能够运用FPGA创立自定义的I/O特性而且能够把模型履行和信号处理运算从实时处理器下放到FPGA上来进步HIL测验体系的功能。

7. 总结
在决议和挑选能满意您的HIL测验体系需求的，恰当的实时处理部件之后，您需要为您的ECU挑选所需的I/O接口。请阅览挑选硬件在环(HIL)测验体系 I/O接口以更多的了解可用于您的HIL测验体系的I/O接口。