车身电子系统测试技术研究
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摘 要
汽车车身电子系统作为汽车电子系统的重要组成部分，其综合性能直接关系
到人民的生命财产安全。为了提高汽车的产品质量，保证汽车行驶的安全性，就
要求汽车零部件生产厂家对产品要进行严格的质量检测。
为了模拟车身电子模块测试所需的真实状态,本课题利用工控机和相关数据
采集卡以及CAN总线智能接口，构建了一个集中式的车身电子试验台。系统输
出用于测试车身电子模块的各种信号和参数，包括开关量、电压、电阻、脉冲及
CAN等信号，驱动车身电子模块检测其性能。
本文首先分析了国内外汽车车身电子检测的现状和发展概况，提出了本文的
主要研究内容；其次，介绍了车身电子试检台测试功能的需求分析及开发中涉及
的硬件接口通讯、软件复用开发、XML数据处理等关键技术；第三，说明了车
身电子试检台所选用的硬件构成，详细说明了主要的硬件；第四，重点阐述了车
身电子试验台测试系统的软件开发。有系统的方案设计和整体架构、系统的测试
流程、系统数据输入输出所涉及的主要技术、系统用户界面模块设计、系统的数
据管理等；第五，介绍了测试系统防止数据干扰的方法，对实验结果进行分析；
最后，总结了完成的情况和经验，对设计提出了可以进一步完善的构想。
目前，该测试系统已投入实际运用。系统成本较低，结构实用，操作方便，
便于控制和掌握。系统具有良好的扩展性,便于二次开发，更好的满足实际的需
求。
关键词：车身电子 CAN 总线 通讯协议 XML
ABSTRACT
Auto body electronics system as an important part of automotive electronic
systems ,its comprehensive performance is directly related to people's lives and
property. In order to improve automotive product quality, to ensure the safety of
driving cars, auto parts manufacturers must undergo stringent quality testing.
In order to simulate the vehicle electronics module’s true state of testing, this
issue use industrial computer and related data acquisition cards, as well as intelligent
CAN bus interfaces, construction a centralized vehicle electronic test bench. System
output various signals and parameters for the vehicle electronic module required,
including switch, voltage, resistance, frequency, waveform signal, and CAN etc, drive
vehicle electronic module to detect its performance.
This paper first analyzes the domestic and foreign auto body electronics detect
the status quo and development of profiles, presented the main research contents of
this article; second, introduced the e-trial body platform testing functional
requirements analysis and development of hardware interface involved in
communications, software reuse development, XML data processing and other key
technologies; third, illustrates test inspection units for body electronics hardware
structure chosen, detailing the main hardware;Article 4, focusing on the body of
electronic test-bed test system software development. A systematic program design
and overall architecture, the system testing process, the main techniques involved in
the system data input and output , the system user interface, modular design, the
system's data management, etc.; 5th, introduced the test system to prevent data
interference method, Experimental results were analyzed; and finally, summed up the
experience of the situation and complete, the design put forward the idea could be
further refined.
At present, the test system has been put into practical use. Lower system cost,
structural and practical, easy to operate, which will help to control and master. System
has good scalability, ease of secondary development, and better meet the actual
demand.
Key words: body electronics, CAN bus, communication protocol, XML
目 录
摘 要
ABSTRACT
第一章 绪论 ...........................................................................................................................1
§1.1 课题的提出 ................................................................................................................. 1
§1.2 国内外汽车电子测试技术概述 ................................................................................. 1
§1.3 主要研发内容 .............................................................................................................. 2
第二章 系统需求分析与关键技术 .......................................................................................3
§2.1 系统需求分析 ............................................................................................................. 3
§2.1.1 汽车车身电子系统 ............................................................................................. 3
§2.1.2 系统测试功能 ..................................................................................................... 4
§2.2 系统主要关键技术 ..................................................................................................... 5
§2.2.1 接口通讯技术 ..................................................................................................... 5
§2.2.2 COM 组件对象模型 ............................................................................................ 8
§2.2.3 XML 技术 .......................................................................................................... 11
第三章 系统硬件结构 .........................................................................................................14
§3.1 系统硬件组成与配置 ............................................................................................... 14
§3.2 系统硬件的主要模块 ............................................................................................... 16
§3.2.1 CAN 总线接口 ...................................................................................................16
§3.2.2 RS-485 接口 .......................................................................................................19
§3.2.3 输入/输出接口 ...................................................................................................21
第四章 系统软件设计 .........................................................................................................26
§4.1 软件开发工具 ........................................................................................................... 26
§4.2 测试系统设计方案 ................................................................................................... 27
§4.2.1 汽车车身电子测试系统的性能指标 ............................................................... 27
§4.2.2 测试系统可选方案 ........................................................................................... 29
§4.2.3 测试系统的架构 ............................................................................................... 30
§4.2.4 系统软件流程的设计 ....................................................................................... 31
§4.3 系统测试流程 ............................................................................................................ 32
§4.3.1 校验模式测试流程 ............................................................................................ 33
§4.3.2 声像模式测试流程 ............................................................................................ 34
§4.3.3 性能模式和耐久模式测试流程 ........................................................................ 35
§4.4 系统数据采集模块设计 ............................................................................................ 35
§4.4.1 系统的多线程设计 ............................................................................................ 35
§4.4.2 动态链接库技术实现数据采集 ........................................................................ 37
§4.4.3 定时器实现精确定时 ........................................................................................ 39
§4.5 测试系统的界面模块设计 ........................................................................................ 42
§4.5.1 具体文件选择 .................................................................................................... 42
§4.5.2 输入电压设置 .................................................................................................... 42
§4.5.3 输入电阻设置 .................................................................................................... 43
§4.5.4 开关量和脉冲信号设置 .................................................................................... 44
§4.6 系统数据管理 ........................................................................................................... 45
§4.6.1 存储 XML 格式数据文件 ................................................................................. 46
§4.6.2 MFC 与EXCEL 进行通信 ...............................................................................47
第五章 系统测试与应用 .....................................................................................................49
§5.1 系统测试数据滤波 .................................................................................................... 49
§5.2 测试系统应用 ............................................................................................................ 52
第六章 结束语 .....................................................................................................................56
参考文献 ...............................................................................................................................58
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ...................................................60
致 谢 .....................................................................................................................................61
第一章 绪论
1
第一章 绪 论
§1.1 课题的提出
汽车电子是指应用在汽车之上的有利于增加汽车驾驶安全性、减少燃料消耗、
减少废气排放以及增加乘用舒适性和便捷性的电子装置。汽车电子化[1]的程度被看
作是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型，提高汽车性能重要的技
术措施。目前，我国正处于自主开发汽车电子产品的加速发展阶段。汽车电子系
统[2]的开发与应用已逐步从过去的院校和研究机构的研发转向以企业为主导并以
产业化发展为目标。国家的政策支持和国内汽车市场的巨大潜力将给汽车电子系
统开发商带来难得的发展机遇。
随着电子技术与测控技术的迅速发展，在传统检测方法的基础上，逐步发展
了现代汽车诊断与检测技术。汽车电子系统[3,4]检测通常指使用现代检测技术和设
备，结合计算机、自动控制等高新技术来检测汽车技术[5,6]状况，以工程数学、电
子学和电子技术、可靠性理论、故障物理、信息控制理论等为基础的一门综合性
应用科学。汽车电子系统检测对于加强环境保护，保证交通安全，提高运输能力
和降低生产成本都具有重要意义。
开发车身电子系统试验台是用于测试车身电子控制系统的性能指标与逻辑功
能的试验系统。本系统具有处理多种波形频率信号、电阻信号、电压信号、开关
信号、系统电源、CAN总线和信号采集等功能。实现对于车身电子系统相关ECU
（电子控制单元）良好的检测。在汽车电子模拟试验台上开发一套功能齐全、性
能良好，使用方便，具有高精度和高可靠性的车身电子测试的系统，这对于降低
车身电子检测成本、提高检测效率和提高对汽车电子产品检验能力具有重要的意
义。
§1.2 国内外汽车电子测试技术概述
国外对汽车电子性能的研究和检测发展较早，从上世纪七十年代起，已经开
始运用现代设计方法，如计算机数字仿真、优化设计、可靠性设计CAD/CAE/CAM
等取代传统设计方法。上世纪七十年代初，美国密歇根大学的学者们就将计算机
模拟技术应用到汽车电子研究中。目前，国外生产的汽车电子系统性能试验台达
车身电子系统测试技术研究
2
到了较高的现代化水平。如德国的博世 (BOSCH)公司、法国的萨基姆(SAG)公司、
申克(SCHENCK)公司、意大利的马哈(MAHA)公司等等。
我国的汽车工业起步比较晚，研发能力还较落后。汽车电子系统检测技术也
经历了从引进技术、引进检测设备到自主研究开发、推广应用的阶段，并发布实
施了有关的汽车电子检测国家标准和行业标准，取得了很大的进步。
§1.3 主要研发内容
本课题主旨是进行车身电子系统试验台测试研究。主要是通过在已经配置好
的车身电子系统的硬件基础上，开发出进行测试的软件平台。通过波形频率信号、
电阻信号、电压信号、开关信号、系统电源等信号的输入和输出，连接到车身电
子设备，通过硬件设备对信号反映的稳定性、有效性来检测硬件的性能。
具体研究内容包括以下几方面:
一．测试系统的需求分析与设计
测试车身电子控制系统的性能指标与逻辑功能，将具体所要求测试的内容细
化。分析车身电子系统试验台关键的一些硬件接口，示波器卡，具体的总线，对
比各种软件开发工具，并确定软件开发的工具。
二．测试系统的软件设计
软件分模块设计，包括数据采集，主要指计算机和试验台的相关通讯的实现；
数据存储与管理，主要是将接收的数据保存并在需要的时候能进行提取，相关数
据结构的设计和存储的数据表的设计；需要仔细遵循硬件接口所提供的动态链接
库的规范，采用多线程技术和其它一些技术。
三．软件的测试和优化
测试系统必须达到所要求的相关技术指标。实现数据采集的实时性和稳定性。
数据应防止来自硬件和软件的干扰，保证数据的真实性。实现数据在要求的误差
范围内。用户操作，本着简明、实用的原则，界面的设计必须是对用户友好和易
于操作的。
第二章 系统需求分析与关键技术
3
第二章 系统需求分析与关键技术
§2.1 系统需求分析
§2.1.1 汽车车身电子系统
近年来，汽车电子已经开始了将一些传统的机械结构转变为性能优良、技术
高精的机电一体化装置。现代汽车上出现了很多各种各样的电子产品，电子技术
的应用越来越广泛，今天的汽车已经进入了微电脑控制的时代。汽车电子化[7,8]的
程度可以看作是衡量现代汽车生产水平的重要标志，是用来开发新车型，改进汽
车性能的重要技术措施。
现代汽车已变成一个移动的信息中心，在汽车里也像在办公室或家里一样，
能通过电话、传真、电子邮件、数字广播、电视传输等与外界保持联系，对提高
人们的工作效率、生产率来说都是十分重要的。信息化使现代汽车变成一个移动
的信息中心，未来汽车将是一个移动的多媒体终端。将传统的汽车技术与现代信
息技术高度结合的产品就是网络汽车，其显著的特征是将汽车和网络高度整合。
网络在汽车上的高度应用，不仅可以大大减轻驾驶员的操作负担，而且还可以使
驾驶员与外界始终保持密切的联系。随之而发展的智能控制汽车，其关键技术是
计算机代替了人的操作，因为它附带有道路识别系统、信号接收系统、自动制动
系统和自动变速系统等。随着电子技术的发展，许多智能化技术被广泛应用到汽
车上。智能化使人、车、路能够密切配合，进一步提高了汽车的安全性和舒适性。
现代汽车电子化、信息化、多媒体化、网络化和智能化的应用，提高了汽车的动
力性、经济性、安全和环保性，改进了行驶的稳定性和舒适性。安全、节能、环
保、电子化、信息化、多媒体化、网络化和智能化是汽车工业的发展趋势。
汽车电子系统主要分成三个部分：动力电子系统、安全与底盘电子系统、车
身电子系统。动力电子系统主要包括发动机管理和传动装置，这是汽车的核心。
汽车数量的剧增促使世界各国对于环境污染问题愈加重视，各国政府对于汽车尾
气排放颁布了严格的规定。随之带来的就是发动机系统越来越复杂，需要收集分
布在汽车各处传感器发出的信息，使用微处理器进行实时计算。安全与底盘电子
系统包括ABS(Anti-lock Braking System)和安全气囊等，在各种档次的汽车中应用
相当普遍，而不仅局限于高档汽车。如今，这些系统应用需要进行更加复杂的运
摘要：
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摘要汽车车身电子系统作为汽车电子系统的重要组成部分，其综合性能直接关系到人民的生命财产安全。为了提高汽车的产品质量，保证汽车行驶的安全性，就要求汽车零部件生产厂家对产品要进行严格的质量检测。为了模拟车身电子模块测试所需的真实状态,本课题利用工控机和相关数据采集卡以及CAN总线智能接口，构建了一个集中式的车身电子试验台。系统输出用于测试车身电子模块的各种信号和参数，包括开关量、电压、电阻、脉冲及CAN等信号，驱动车身电子模块检测其性能。本文首先分析了国内外汽车车身电子检测的现状和发展概况，提出了本文的主要研究内容；其次，介绍了车身电子试检台测试功能的需求分析及开发中涉及的硬件接口通讯、软件复用开...
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