低成本單板級HIL測試系統解決方案VIO System說明

嵌入式軟件的HIL測試需要復雜的測試系統及完整的ECU硬件，這導致通常只能在開發流程的后期階段進行測試。全新推出的低成本解決方案VIO System，使得在開發前期不僅可以進行總線通訊測試，也可以同時進行I/O信號測試。

該系統設計緊湊，非常適合在實驗室桌面上使用，即使在開發早期也能在評估板級進行持續測試和仿真。對傳感器、執行器或ECU的硬件/軟件開發階段，VIO System都能應用于其中。其功能多樣性可應用于各行各業，無論是汽車、航空航天、鐵路、醫療還是工業領域，只要是早期I/O測試，VIO System都可以協助工程師快速發現和排查問題。

VIO System整體概覽，特征及優勢：

為開發及測試工程師的桌面使用進行緊湊化設計

無縫集成于CANoe中，通過系統變量控制

對連接的I/O板卡自動識別并生成接口變量

最大可級聯10層VIO System機箱從而擴展I/O通道數量

可在同一CANoe工程下同時使用VT System及VN系列總線接口卡來擴展測試環境

所有相關的測試部件集成于單個設備中

電壓及電流模擬量測量

電壓及電流模擬量激勵

數字量信號激勵及測量

切換及短路故障繼電器板卡（即將發布）

BLE/WIFI等IoT通訊板卡（即將發布）

無需工具也可以完成線束連接（所有I/O板卡采用相同的快插連接器）

圖1：VIO System整體布置

VIO System的VIO9012機箱高度為95mm（約2U高）、寬度為342mm（四分之三19”寬）、深度為256mm。每個VIO System 12槽機箱中將包含1個最左側的自身供電板卡VIO8904，以及1個最右側的主機通訊板卡VIO6020，中間將提供12個I/O板卡卡槽，每個I/O板卡為20mm寬（占1卡槽），每個總線板卡為40mm寬（占2卡槽）。未來即將發布更加緊湊的7卡槽VIO9007機箱模塊。

VIO System采用主動散熱，背面具備3個低噪音風扇。使用溫度范圍0-50℃?？闪硗獯钆?9”機柜安裝套件。

VIO System板卡介紹

01VIO6020

主機通訊板卡

VIO6020是VIO System的標準主機通訊板卡，將VIO System與CANoe所在的上位機PC連接，同時可支持12個I/O板卡，或最多2個VX1161系列的CAN/FlexRay總線接口卡使用。VIO6020包含3個RJ45 Ethernet接口，分別用于與上位機PC連接，級聯VIO System，以及與VN系列總線接口卡連接。

圖2：VIO6020主機通訊板卡

VX1161.41A/B

CAN/FlexRay總線板卡

VX1161.41A和VX1161.41B是VX1161高速數采及標定設備系列中的CAN/FlexRay總線接口卡。由于VIO System與VX1161系列采用相同的通訊及尺寸設計，因此VIO System可以復用VX1161.41A/B總線板卡。VX1161.41A可提供6路CAN/CANFD總線通道，而VX1161.41B除了6路CAN/CANFD外，還可以額外支持1路FlexRay總線通訊。

每塊VX1161.41A/B需占用VIO System的2個I/O卡槽，每個VIO6020主機通訊板卡最多支持2塊VX1161.41A/B板卡。更多總線通道需求，可通過VIO6020的RJ45 Ethernet端口實現部分VN系列總線接口卡的擴展連接。

圖3：VX1161.41A/B CAN/FlexRay總線板卡

VIO8904

VIO System自身供電板卡

VIO8904是VIO System的標準供電板卡，為VIO System提供工作所需的3.3V及10V/40W供電。VIO8904的輸入供電需連接24V/DC電源，Vector提供其專用的外置電源適配器Vector Power Supply ODU Mini-Snap來實現220V/AC轉24V/DC供電。

圖4：VIO8904 VIO System自身供電板卡

VIO1008

電壓測量板卡

VIO1008板卡可提供8路電壓測量通道，可提供3種差分測量量程，無故障注入功能。具體技術參數見下：

圖5：VIO1008電壓測量板卡

VIO1804

電流測量板卡

VIO1804板卡可提供4路電流測量通道，可提供3種測量量程，無故障注入功能。具體技術參數見下：

圖6：VIO1804電流測量板卡

VIO2004

模擬量激勵板卡

VIO2004板卡可提供4路電壓或電流模擬量激勵通道，對電流激勵可提供內部或外部參考源選擇，無故障注入功能。具體技術參數見下：

圖7：VIO2004模擬量激勵板卡

VIO4028

數字量板卡

VIO4028板卡可提供28路數字電壓信號的輸入和輸出通道，全部28路可處理 TTL數字電平信號及PWM采集，28路LVTTL/TTL數字信號輸出接口中有16路可提供PWM激勵：

圖8：VIO4028數字板卡

VIO System與CANoe

連接使用

02

VIO System內部板卡之間以3Gbps的HSBL連接通訊，VIO System與CANoe所在上位機電腦采用1Gbps以太網通信。如下圖所示，可在VIO6020的另外2個RJ45 Ethernet端口上級聯更多VIO System及含Ethernet Uplink接口的VN總線接口卡，如VN1670、VN5620、VN5650等設備。

圖9：VIO System通訊連接架構

若遇到復雜測試需求，需將VIO System與VT System進行聯用時，可在同一個CANoe工程中分別通過Ethernet網線對2種測試系統連接并同時使用。

圖10：VIO System與VT System同時使用

當用戶拿到VIO System后，根據前期配置和訂單情況不同，可能發貨時已安裝好板卡，也可能單獨發貨需要用戶自行安裝。板卡安裝前請務必斷開VIO System的電源連接，然后可根據使用習慣順序插入板卡（VX1161.41系列總線卡需放置于除VIO8904電源模塊外，最左面的4個卡槽），并使用隨附的螺絲刀擰緊固定?？紤]EMC及散熱風道的因素，未使用的卡槽需務必通過隨附的蓋板進行遮擋。

隨后為VIO8904供電，并通過RJ45千兆Ethernet網線將VIO6020的ETH1網口連接至CANoe所在的上位機PC。在使用CANoe掃描添加VIO System前，請確保UDP的2500端口以及TCP/IP的5555端口未被PC防火墻屏蔽。VIO6020主機通訊板卡的默認IP地址為192.168.100.10，請確保VIO6020連接的上位機PC對應網卡網段位于相同網段，即192.168.100.XX，子網掩碼配置為255.255.255.0。

VIO System的使用要求CANoe版本最低為17，打開CANoe并創建任意工程后，可在Hardware – VIO System – Configuration按鈕打開VIO System的配置窗口界面。

圖11：VIO System配置窗口位置

隨后可根據下圖步驟，在第1步點開下拉菜單后等待3-5秒左右，在Available VIO Systems選單中會出現已連接的VIO System系統及對應IP和序列號名稱。

圖12：VIO System掃描窗口

添加已識別的VIO System后，以VIO4028板卡為例，在Hardware標簽頁下，選擇VIO4028板卡本身，可對3號框內的Card name修改當前板卡的名稱（影響對應系統變量的Namespace）。另外可通過4號框內的配置選擇電平邏輯為LVTTL還是TTL電平，該配置會應用于當前板卡所有28路通道。

圖13：VIO4028板卡配置界面

當點擊下方特定通道后，可選擇該通道運行于Output激勵模式，還是Input測量模式。默認為Input測量模式。

圖14：VIO4028通道模式配置

配置完成VIO4028的基本電氣參數和運行模式后，可切換至Tasks標簽頁，對VIO4028的輸入測量和輸出激勵任務進行設置。當在Tasks標簽頁下，Measurement tasks分類中找到對應的VIO4028板卡，可在3號框內對該板卡的測量任務名稱進行配置（影響測量系統變量的Namespace），4號框中可對板卡至CANoe的更新頻率進行設置（會應用于該板卡所有通道）。最終在5號框窗口中，列出了當前VIO4028所有測量系統變量的默認名稱，可依據使用習慣進行修改，VIO4028總共提供數字量狀態、PWM占空比、PWM周期三類測量信息，上述變量均為可讀變量。

圖15：VIO4028測量任務配置

對于Stimulation/settings tasks分類下的VIO4028設置，與測量任務下的配置類似，可修改Task名稱及激勵變量的名稱，也可使用默認系統變量名稱。激勵變量中，提供1-16通道的輸出模式切換、PWM周期、PWM占空比、更新模式設置，以及1-28所有通道的數字激勵0/1切換及PWM測量時的超時時間設置。上述變量均為可寫變量。

若使用CANoe 17 SP3以上版本時，可通過其新增的VIO System Configuration Tool工具完成固件升級、VIO6020 IP地址修改等操作。

圖16：VIO System Configuration Tool打開位置

圖17：VIO System Configuration Tool配置界面

配置完成后，以VIO4028為例通道1輸出變化頻率和占空比的PWM波，通過通道2回采的信息可通過用戶熟悉的Trace、Graphic、Data等窗口觀察并用于自動化測試。

圖18：VIO System實際運行狀態

關于VIO System的具體使用方法介紹，可參考CANoe 17及以上版本Help文檔VIO System專題頁面。

審核編輯：湯梓紅