汽车仪表组合（IPC）软件测试知识梳理

ECU之间的通信基于控制器局域网(CAN)总线。每个ECU都可以通过CAN总线广播自己的消息，并可以监听来自其他ECU的特定消息。通常，ECU控制发动机的直接燃油喷射和节气门、制动器(ABS)、主动悬架、灯光、动力转向、导航、气候、停车辅助、收音机、电话等。根据从不同类型的传感器收集的各种类型的输入数据，每个ECU实现自己的软件控制算法，并将计算结果（输出）应用于受控硬件。输入和输出数据都可以被视为CAN报文或包含在这些消息中的信号。

一个特定的ECU是仪表板组合（IPC），它以各种格式向驾驶员显示大量信息-指示灯（信号灯）、仪表（指针）和界面，如图2所示。

用于控制发动机、制动器、动力转向等的ECU软件很少更改，而IPC软件是一个大量修改、更新和频繁变化的对象。事实上，即使是一种型号的汽车，也有各种各样的IPC硬件类型。例如，大众汽车的IPC有三种型号-黑白显示屏-一种是低分辨率的，另一种是高分辨率的，第三种是彩色显示屏。客户可以根据自己的喜好或特定需求为自己的汽车选择一个。

由于IPC的频繁硬件变化，组合软件也是密集测试的对象。

本文旨在介绍测试IPC的功能，以及特定系统软件的测试需求、测试环境（CANoe）以及对测试人员的要求。

PC视觉信息以多种方式呈现：

- 带指针的仪表（步进电机），如车速表、转速计、机油、冷却剂和温度计等。

- 指示不同汽车单元和系统的状态或使用情况的信号灯，例如灯的使用（远光灯/近光灯、左转/右转等）、电池状态、刹车、安全气囊、稳定性等。

- 显示主里程计和行程里程计、车载计算机消息（平均速度或油耗）或警告、变速箱信息或一些主要汽车ECU报告的一些错误等。

上述IPC单元的主要功能将在以下段落中讨论。

2.1 车速表

车速表用于以km/h或mph为单位指示车辆速度。组合仪表执行从输入值（脉冲数或每秒转数或来自总线的值）到步进电机步数反映的角度指示的转换（1步=0,05625度）。当通过总线接收到速度时（图4），通常伴随着有效信号（品质因数）。转换是使用包含一些点(4-6)的特性曲线完成的，这些点具有输入值和输出角度之间的对应关系，在这些点之间使用线性插值。特性曲线存储在IPC的EEPROM中。为了避免指针闪烁或跳跃，使用了阻尼。

阻尼（图5）曲线有一个t（τ）参数（时间），它确保指针变化在时间τ之后达到64%的变化范围，在大约4-5倍τ之后达到99%的最终值。

在某些汽车组合仪表中，应用了提前系数。它表示添加到实际车辆速度的百分比，会指示更大的速度值。这样做是为了保证安全行车。在下面的仪表中，将20%的提前系数添加到100km/h的速度（图6a），对于驾驶员来说，它是120km/h，如图6b所示。

测试车速表的常见行为

在车速表测试期间，必须检查以下与电池连接和发动机点火相关的要求：

- 当电池关闭时，车速表指针保持在相同位置。在重新连接时，指针被同步，然后返回到有效指示。

- 当点火开关打开时，指针返回零指示，然后返回有效指示。对于正常范围内的值，指针根据特性曲线以阻尼方式移动。如果有效信号为假，则指针下降到零（无效速度信号）。

- 电源恢复后（在某些情况下欠压/过压后）指针返回零位，然后返回有效指示（同步）。

- 如果输入信号超出范围，（错误处理）指针会在延迟后下降到零位置（无阻尼）来指示这种情况。

- 在欠压（小于9V）/过压（大于16V）和电源故障的情况下-指针保持在相同位置，当电压回到正常范围时，指针同步（在某些IPC中它保持在同一位置），然后指示有效值。

2.2 转速表

转速表测试类似于速度表。这里可以使用两个阻尼。一种是在发动机运转且车辆静止时，则阻尼较高（可以在短时间内进行较大的变化）。第二个阻尼是在车辆移动时-然后阻尼较小（可能的变化较小）。

必须对转速表进行与速度表类似的常见行为测试。

2.3油位指示

如果通过CAN总线接收信号，则特性曲线类似于速度表。如果信号直接来自传感器，则使用两条曲线：ADC值->升数->步进电机步数。

关于车辆移动状态使用两个阻尼值（在某些情况下，一个如图5所示，另一个是线性的）-当车辆停止时，阻尼较低。行驶中的车辆需要更大的阻尼，以克服由于加速和制动而导致的油箱中的燃油移动。

当燃油液位低于定义的阈值时，燃油储备指示器将被激活。

2.4 冷却液温度指示

冷却液温度的测试类似于燃油油位指示。行为和阻尼取决于车速。当车辆停止时（在驾驶会话之后），由于传感器周围的温度会升高（热量爆发），指示将不会超过最后一个有效值，持续时间与驾驶持续时间成正比。

一些额外的测试与正常冷却剂值（75-115度）有关-然后指针静止不动。如果发动机过热（温度>阈值）-会生成警告（可以是LED、声音警告、显示屏上的警告消息或它们的组合），因此还必须检查这些警告。

2.5 里程表

主里程表存储在IPC EEPROM区，不可复位（生产后）；最大显示值为999.999公里。存储使用多块存储技术完成-值（公里/英里）存储在更多字节的位置（例如32），每个字节都根据IPC特定算法写入（以避免每次写入相同的位置）。该EEPROM位置不能被较低的值覆盖。

行程里程表存储在IPC RAM中（在某些情况下存储在EEPROM中）。达到最大值（999,0或1999,0 公里）后，将翻滚至0,0公里。

2.6 指示器

信号装置具有特定的激活/停用/再激活条件。图7给出了一些最流行的指示器及其含义。在一些组合中，指示器的灯或LED位于速度表而一些指示器位于这些区域之外或转速表区域，。在某些组合中，一些信号装置（警告）仅在主显示器中显示为图标。

2.7 车载里程计算机

车载里程计算机显示的信息是通过计算距离、时间和注入的燃料来计算的。基于这些数据，获得即时/平均消耗和速度。

剩余续航里程还反映了在油箱中剩余燃料和实际速度（实际消耗）下可以行驶的距离。行程持续时间也可以计算在内。

作为测试对象的车载计算机的功能是平均速度、平均消耗、行程持续时间-可以重置（通常通过按下仪表板上的旋钮）。重置后（电池重置、手动重置、点火开始）-需要一定的距离/时间/消耗，以便计算和显示第一个值。

测试还与测量单位相关，例如：

- 距离公里或英里；

- 速度km/h或mph；

- 消耗1/100公里，mpg（英国或美国），km/l

2.8信息和警告

更复杂的仪表盘有一个大点阵显示器（在某些情况下是彩色的）显示额外的信息，提醒司机一些汽车功能的状态（轮胎压力、发动机状态、ABS、ASR、ESP、安全带、档位信息、冰警告、导航、电话、收音机/CD 等）。

可以显示一条文本消息，也可以通过符号或/和提示音加倍显示。

消息可以用不同的语言显示（可从菜单或EEPROM配置）。

当同时显示更多警告/消息时，它们将以滚动模式显示：每条消息（如果有的话，带有符号）显示一段时间，然后显示下一条。

消息具有指定的优先级。定义项目特定程序以处理优先级-消息可以/不能被更高优先级的消息打断，消息具有最短显示时间。

接下来给出了一些可以显示的附加消息，它们是特定测试的对象：

- 燃油液位

- 冷却液温度

- 室外温度

- 警告信息

- 油位

- 服务间隔指示

- 时钟，日期

- 齿轮箱位置和模式

-分区/临时

- 导航

- 电话。

2.9 EEPROM

EEPROM存储器包含一些作为测试对象的配置参数。它包含有关组合本身的信息-型号、版本、生产日期、月份、年份、有关发动机和汽车中最重要的ECU的类似数据、里程表数据、特性曲线、阻尼参数tau、发动机类型（汽油、柴油、混合）、测量单位公里、英里、错误代码和许多其他数据。

除了与上述IPC单元和元件的功能相关的软件测试外，还必须特别注意下面描述的IPC电源管理测试和照明测试。

电源管理测试涉及9V至16V的正常电压范围、欠压（9V以下）、过压（16V以上）和电源故障（6V以下）。

在正常电压范围内，组合仪表具有正常功能。测试电压在13.5V左右。超出此范围，除电源故障外，我们可能会遇到以下情况：-指针冻结到实际位置，微处理器控制的LED（灯）被停用，EEPROM的写入功能被停用。所以要确保RAM中的数据保留，当电压恢复到正常范围（有滞后）时，恢复正常功能。指针同步（回到零位，再回到有效指示），避免失步。

在电源故障期间，除了欠压情况外，RAM数据不再保留。当电压恢复到正常范围时，组合仪表复位。

背景照明与显示、刻度和指针有关。它们可以单独照明。照明根据两种情况而有所不同：-白天，只有显示屏以小亮度照亮，夜间，显示屏、刻度和指针都被照亮。在夜间照明期间，可以手动或自动修改亮度。当前灯被激活（手动模式）或当外部照明水平低于定义的阈值（自动模式）时，日/夜转换完成。照明级别存储在EEPROM中，所选级别作为指针存储在该照明表中。显示器和刻度+指针可以有不同的照度表来有不同的照度。

使用一个组合按钮或菜单中的功能执行手动调光。自动调光是使用一个传感器来执行的，该传感器决定从白天到夜间照明水平的转变。照明调暗不影响信号灯的亮度。照明可用作发出警告的一种方式。例如，在某些汽车中，当发动机转速超过定义的阈值时，转速表刻度照明会以全亮度激活（而其他刻度的照明会停用），以表示发动机可能已损坏。

从描述中可以看出，CANoe仿真为IPC的手动测试提供了可能。有一些额外的基于Excel和Visual Basic宏的软件工具，可以连接到CANoe仿真以提供IPC的半自动化测试。然后运行测试的测试人员必须回答测试问题，验证IPC单元是否对外部SW工具发送的测试消息/信号做出正确反应，或者使用外部电源单元设置组合电压的一些特定值（图9）或信号发生器。

手动或半自动测试的测试结果和发现的错误会在Excel文件中报告，并发送给高级管理人员，以便根据错误的优先级激活错误修复或更改请求。

真正的IPC测试需要一些与IPC软件上传（刷写）和EEPROM变量配置相关的准备工作。由于IPC软件有许多软件更新，因此IPC软件有专门的程序。所以SW模块可以按特定顺序上传，否则仪表在测试期间将无法正确反应。这同样适用于设置EEPROM变量。

下一个例子与汽车组合的实际导航测试有关，当导航ECU报告到目的地的距离（图10）时，发现了一个错误。可以看出，在CANoe仿真中设置了较大的公里值（上部红色区域），仪表盘显示（下部红色区域）上的值被削减到前8位，这与测试要求不符。还发现这个区域可以设置非数值，因为数据不被解释为数字而是被解释为字符串。

图10在导航数据中发现错误的测试示例