使用虹科模块化数字化仪进行车辆测试

引言

模块化仪器比传统仪器的尺寸大大减小，适合安装在电路卡上，同时也可以将多个卡插入具有通用计算机接口、电源和互连的框架中。模块化仪器框架包括使用标准 PCIe 接口的计算机、PXI 测试框架或基于 LXI 的盒子，工程师通常会使用多个卡并将其配置到测试系统中，系统可能包含多个仪器、具有多个通道的单一仪器类型或两者的组合。

上图显示了配备两个 PCIe 模块化数字化仪的便携式计算机。这种紧凑、独立的装置可在车辆内使用，允许车辆行驶时进行测量。基于 PXI 的模块化系统并不具有自主性，他们需要外部显示器和键盘才能工作，但可以在单个机箱内按需配置更多数量的模块化仪器。基于 LXI 的系统（例如虹科数字化仪和AWG二合一产品）非常适合实验室安装和移动使用，通过 LAN 提供大量通道和连接，以便与笔记本电脑或远程控制室监测和控制直接连接。

车载电子

车载电子子系统的基础是微处理器。

这些微处理器与标准微处理器的不同之处在于具有更高的环境和可靠性标准，以及添加了专用车辆总线和接口（例如 CAN、LIN 和 PSI5）。这些接口允许微处理器与其他处理器、传感器和执行器通信。

控制器局域网或 CANbus 是此处所示的最复杂的数据总线，也是许多汽车数据链路的骨干。在其基本形式中，它使用带有 8 字节数据包的差分信号通过两线总线以 20 kb/s 至 1 Mb/s 的速度交换数据。最新版本的 CAN 灵活数据速率 (CAN FD) 将数据内容扩展到以高达 12 Mb/s 的速度交换的 64 字节数据包。

本地互连网络或 LIN 总线是一种成本较低的总线，用于帮助降低非关键应用的成本。它使用两个、四个或八字节数据帧通过单线以高达 20 kb/s 的速度运行。

PSI 5 接口用于将多个传感器连接到电子控制单元，并已用作安全气囊和相关约束系统的主要传感器通信总线。它是一种两线总线，使用曼彻斯特编码，运行速度高达 189 kb/s。

数字化仪应用

最常用的模块化仪器是数字化仪。数字化仪是一种电子采集设备，它采集模拟波形、采样并通过模数转换器 (ADC) 将其数字化，并将数字化样本发送到缓冲区，以便在计算机处理之前将其保存。虹科数字化仪的ADC 分辨率为 8 至 16 位，模拟带宽高达 1.5 GHz，采样率高达每秒 5 Giga 样本 (GS/s)，每卡有 1 到 16 个通道。可以同步多个卡，每个系统最多可以有 16 个卡（或最多 256 个完全同步的通道）。这些仪器系统可以无限地重新配置，以采集、存储和测量车载嵌入式系统中的信号。

可以选择数字化仪来匹配每个接口以及更常见的处理器和相关操作的数据速率和带宽要求。

考虑监控 CANbus 接口的任务。用于此测量的数字化仪具有远程可配置输入，允许每个通道使用单端或差分输入。在本例中使用了差分输入。结果如上图所示。该采集结果使用 SBench 6 软件显示，该软件允许对接口的物理层进行分析。可以验证信号的幅度和时序，以确保符合 CANbus 标准。

信号幅度的基本测量（包括峰峰值、最大值和最小值）表征了数据包。对上升和下降时间进行额外的定时测量，以确保总线信号的完整性。

除了物理层之外，虹科数字化仪还可以与 LabVIEW 和 MATLAB 等第三方程序连接，在其中可以解码波形数据并探索协议层。经验丰富的程序员可以使用 Windows 和 Linux 驱动程序以 C、C++、Python 或类似语言创建自定义程序，以开发自定义解码操作。

模块化仪器非常适合车辆测试应用，它们提供大量分辨率从 8 位到 16 位的通道。高达 5 GS/s 的采样率允许选择与应用相匹配的快速或慢速采样，即使缺少组件，它们也可以进行测试。PCIe、PXI 或 LXI 配置的选择符合便携式或实验室测试的需求。

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审核编辑 黄宇