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高性能力反馈方向盘MXsteerWheel相信大家已经期待许久了，今天小编就为大家带来MXsteerWheel的产品介绍，以及基于MXsteerWheel的完整转向手感解决方案。 简介 线控转向的兴起，使得精确地仿真方向盘反馈愈发重要。良好的方向盘反馈能为驾驶员提供良好的转向手感，让驾驶员清楚地了解车身状态，从而采取合适的车辆操作。 转向手感解决方案应当能满足测试和开发需求。小编从以往的项目经验总结出以下关键点： ·在早期定义需求，能够减少开发成本和时间 ·真实、全面地模拟方向盘行为 ·稳定的仿真模型，仿真真实的转向手感 ·能够支持未来ADAS功能开发 为此MdynamiX公司推出了高性能力反馈方向盘MXsteerWheel提供独一无二的转向手感，并且在模型在环、车辆动力学以及ADAS功能方面均有关键应用。 接下来，本文将从MXsteerWheel的典型案例出发介绍它的核心构成，然后展示整体的系统框架，最后展示详细配置参数。 桌面式驾驶模拟器 MXsteerWheel的典型案例之一是桌面式驾驶模拟器。 MXsteerWheel作为高性能力反馈方向盘，既能快速响应驾驶员的转向输入，也能将高精度的力实时反馈给驾驶员，带来真实的转向手感，再通过EtherCAT总线与车辆动力学软件及转向模型形成虚拟车辆仿真环境，实现真实反馈转向手感的驾驶模拟效果。 图片说明：车辆动力学软件为Vector DYNA4，残余总线仿真工具为Vector VN8914 仅需简单的几个步骤就可以将MXsteerWheel固定在桌面上，高集成度、紧凑的结构使得获取真实转向手感的更加便捷、高效，从而更好地支持相关产品的研发、测试。 专业的转向模型 实现真实可靠的驾驶模拟，除了高性能力反馈方向盘，专业、准确、应用广泛的转向模型也是不可或缺的。 由Pfeffer教授团队开发的专业转向模型Pfeffer MXsteering Model具有以下特点： ·实时的三自由度模型，模型实现达到部件级 ·用于EPS和HPS的转向手感仿真和分析 ·兼容简化或者复杂建模的转向助力模块 ·支持参数化通用参数集 除了以上特点，该模型还可以集成ADAS接口，或自定义ECU功能，如反馈手感算法，全面支持车辆开发、测试的定制需求。同时可以无缝集成到各商用车辆动力学模型软件，形成完善的虚拟车辆仿真环境。 系统框架 了解了专业的转向模型后，接下来从整体的角度，看一下以MXsteerWheel为核心的转向手感解决方案的系统框图： MXsteerWheel具有实时能力，提供真实的转向手感，除了桌面式驾驶模拟的典型案例，还支持升级与MXsteerHiL联用。 图片说明：左侧MXsteerWheel与MXsteerHiL联用组成静态驾驶模拟，右侧MXsteerWheel桌面式驾驶模拟 MXsteerCon作为控制逻辑单元，接收MXsteerWheel的方向盘角度输入，并输出模型计算出的方向盘力矩给MXsteerWheel，MXsteerWheel执行此力矩就表现为转向手感。 而来自MXsteerWheel的方向盘角度，经过内嵌于MXsteerCon内的转向模型计算，产生相应的转向拉杆位移输入给车辆动力学模型，车辆动力学模型根据路面、整车参数等计算得出拉杆端负载力和反馈给方向盘的力矩，最终影响了MXsteerWheel的转向手感。 最后，值得一提的是Pfeffer MXsteering Model提供了接口可以支持模型覆盖、ADAS在各层级的功能，这意味着转向模型可以支持不同厂商对车辆开发、测试的定制需求。 RTpro & RTpro+ 目前MXsteerWheel提供两种配置: MXsteerWheel RTpro和MXsteerWheel RTpro+ MXsteerWheel RTpro 提供最大27Nm的扭矩，可以覆盖通用车辆开发、测试中的全场景，如行驶工况、停车工况、智驾辅助工况等。 MXsteerWheel RTpro + 提供最大54Nm的扭矩，是特别研制的产品。用于支持赛车极限工况下的开发、测试。 以下是两种配置的详细参数： 结语 以上就是本次MXsteerWheel产品及转向手感解决方案的介绍了。欢迎大家多多关注后续的产品介绍。 MdynamiX公司成立于2014年，创始人为来自宝马、Tüv Süd等的技术专家，总部位于德国贝宁根，主要研究高级驾驶辅助系统和自动驾驶；在慕尼黑有分部，主要研究车辆动力学、车辆舒适性、声学和NVH技术；是全球知名的、行业领先的驾驶体验服务商，在转向手感、NVH、智驾舒适体验等领域均有卓越的产品，已经全球为多家OEM、Tier1提供产品服务，如保时捷、BMW、博世、ZF、KIA等。 北汇信息作为汽车电子测试全产品服务商，在国内是MdynamiX的重要合作伙伴，致力于为客户提供专业、高效的底盘测试解决方案。

  一、 概述 程控电阻（又名可编程电阻）是用来仿真在类似于发动机控制器上的测试设备中的阻抗性的传感器和可变电阻。 图1  在经典的程控电阻中的电阻链   在它们的简单的组成之中，Pickering的程控电阻有一个基本的电阻链，并通过舌簧继电器、电磁继电器或者是固态继电器来控制通断。我们同样也提供了一些多通道的程控电阻，它们拥有非常良好的可调节的性能和高精准的用于应变模拟的可控电阻桥。 图2  程控电阻工作图示 二、 程控电阻的应用 程控电阻拥有很多包括在自动测试、校验和仿真系统中的应用： 应变模拟 在机械系统中测试结构部件的张力和压力使用程控电阻，模拟测试要求的是拥有高精度和稳定的温度； 图3  应变模拟 温度传感器模拟 可以模拟基于温度传感器的正温度和负温度型的热敏电阻； 电阻温度探测器可能使绕线或者是薄膜性的。PT100和PT1000类型的都可以模拟，同时拥有高分辨率。 压力传感器模拟 可以模拟在机械系统中的压力传送机构或者在类似于在航空工业中应用的高度计中的大气压力传感器的情况 选择测试电阻 程控电阻可以用在测试系统中的某个部分的最好的测试状态中。 负载电阻 用在需要外接负载的情况下； 模拟位置传感器 旋转或者是直线型的位置传感器模拟那些常以电位计的形式并用在类似于汽车发动机系统中的气流阀门的位置传动的情况； 模拟开关 可以用来模拟在ECU上已经用旧的或者是被污染的开关； 故障注入 可以通过注入故障来测试飞机或者汽车控制系统的故障发生的限度 三、 选择程控电阻 Pickering 提供一系列的PXI程控电阻和PCI的程控电阻卡，这些模块、卡是可以用在医疗、汽车和航天航空应用中的。我们提供可以用在不同的应用中的不同特性的产品，它们包括： 平台 可用于PXI和PCI平台 可以安装LXI机箱来通过以太网来控制我们的任何的PXI模块 通道数目 1-18通道 范围 大部分的电阻的范围是从短路到几百万欧姆； 模块和卡都是可以用来设置范围和可以用来模拟电阻和应变计的高分辨率 分辨率 电阻可以设置从2mΩ到10Ω的分辨率 功率 高精度程控电阻最高是100mW ，标准的程控电阻可以高达1W； 我们也提供高达15W的负载程控电阻模块（型号为40-292） 最小电阻值 最小的电阻值要求最小的继电器引起的错误和最小的铜损 一般来说，拥有低的电阻的模块和卡没有其他的最小电阻较大的电阻那样的大的电阻范围 准确性 设计的产品拥有很低的损耗，热电性电动势和稳定性很高的电阻 图4  程控电阻模块 校验接口 有一个可以让用户来检测电阻的通道，同时不用讲前面板断开。这样的接口可以用来连接任何的电阻通道到数字万用表进行精准的四端测量 用户定制的程控电阻 不管您需要什么样的准确度、密度、范围、通道数和功率的程控电阻，都可以跟我们联系来进行定制。 四、 产品特性 我们的全系列的产品，使用的是真实的电阻，它们不使用电流负载或者是其他的电子的性能，但是可以对电阻属性进行控制，同时它们拥有跟真实的电阻的表现是完全一样的 我们的PXI模块和PCI模块的特性如下： 在一个PXI/PCI插槽上可以有高达18个通道； 电阻范围是1Ω到16MΩ； 分辨率为2mΩ，并且有0.03%的精度； PXI模块可以用在LXI机箱中； 有可用的很多连接器和线缆。 如果有什么问题，都可以跟我们联系。

众所周知，科技在我们的身边随处可见。每天都有一些新的应用方案被发布出来，大部分是在汽车，个人电脑，机械和家庭影院等方面的，这种情况在过去的几年中是很少存在的。每一年，都有带有更高性能和更便利的操作性的产品和系统被发布出来，而且它们常常比旧版本拥有更加实惠的价格。 我们的市场主导型经济的基础是需要生产人们会愿意购买的新产品。在本质上，科技驱动着市场指导型经济和很多发展中国家的经济的发展。 但是，随着科技的进步，测试技术和他们的发展战略也是需要改变的。在今天，测试的要求包括了对传感器的仿真、故障注入、高速数据传输和日益增长的准确性的要求。在所有的这些要求都可以实现的前提下，测试吞吐量的需求不断增加，并且要求拥有更低的费用。但是，这往往是我们的工厂中的一个巨大的难题，这似乎表明了想要继续跟随科技的发展来生产产品的前途是多么的令人担忧。 幸运的是，测试测量的工厂已经开发了一些能够满足这些需求的新的解决方案。通常情况下，这些方案都利用到了PXI平台，这是一个引人注目的灵活的平台。在过去的十几年间，在PXI联盟（PXISA）里有50多个会员持续地创造出一些可以适应最新的科技技术的产品。事实上，在PXI平台上开发出来的一些独一无二的测试方案，这在其他的平台上往往是不可以实现的。 一、 为什么要选择PXI PXI平台的成功在很多方面是显而易见的。拥有很多供应商，很多产品，还有很多很多成功的应用案例，这些都是主要的原因。除了这些，还有以下的一些理由： 1．软件方面的选择 很多可编程的语言，包括实时操作系统（RTOS）和专门的应用软件像硬件在环仿真（HILS），它们使得PXI变得更加容易； 2．灵活的连接性能 因为只有将硬件连接到被测设备中才会发挥硬件的真正的作用，所以，很多供应商都创造了很多可以相互连接并在PXI平台能够顺利工作的产品； 3．企业的创造性 在小规格的3U在刚发布的时候（1997年），很多人都会说当这些用到VXI平台的时候，将会限制了接受的信号的带宽和密度。庆幸的是，这些反对者是错的。在单个矩阵中拥有4000到8000个的继电器，1000V电压的隔离，还有拥有6GHz信号传输功能的射频设备，在PXI平台是可以实现的； 4．兼容其他平台 在很多的例子中，混合测试系统是常见的。因为测试的可用性，测试预算对硬件重复利用的要求，还有外部测试系统的升级等原因，PXI平台能够跟其他的环境中的设备顺畅地运作； 5．系统集成 一些测试企业已经将PXI平台作为很多平台的解决方案，他们有能力PXI加入到更多的成功应用中去。 说了这么多选择PXI平台的原因，下面就说说怎么样利用PXI。因为我们不能都将那些关于PXI平台的成功的应用的案例都介绍了，所以，现在就来介绍一下专门用在UUT操作环境中的仿真的方案。这就假定了每一个测试系统都是汽车，PC，或者是以UUT结束的系统的模拟。但是，新的应用就需要新的模拟仿真技术，这也是我们想要展现的。 二、 汽车ECU故障注入 1．客户概况 该客户是法国的一个处于领先地位的集成商，他们开发和设计多功能的用于汽车和航空航天方面的校验测试方案。 2．应用需求 最终的用户要求是用这个测试系统来校验设计好的电子控制单元（简写是ECU，也可以叫做动力系统控制模块，PCM，或者是发动机控制模块，ECM）的可靠性。 这个系统的集成商收到的要求是寻找一种更加灵活的、费用又少的专门的硬件在环测试方案。目前有的系统是在国内生产的，使用的是人工来进行故障的模拟仿真。想要注入一个故障，操作员就需要移动接线板上的线缆短接在一起，用力卡住电源电压线和地线，或者是输入故障传感器数据。这样的方式是非常的慢的，也会导致人为错误，而且也是非常昂贵的。鉴于对电子系统故障的担忧，和追求更低的成本，需要改变设计的策略。 在设计和校验ECU的过程中，故障模拟是一种实现可靠性和固件校验的目的而做的预测方式，最终是为了确保驾驶员和乘客的安全。ECU的工作是依靠从很多传感器中和控制器中传来的信息来决定怎么样去对正在工作的器件进行操作。这些传感器本身一般是工作在极度恶劣的环境中，所以可以断言，这些传感器或者彼此之间的连接会出现问题。ECU必须对这些故障和现实中的系统故障做出正确的反应，否则就会引起事故。 这种对系统故障进行测试的想法不是最近才出现的。它是ECU校验的一个重要的部分，同时包含了系统内部的电子故障的呈现。测试的过程主要是模拟很多种可能因为腐蚀、短路、开路和由于失效、寿命、损坏或者是不正确的安装而引起的电子故障； 3．解决方案 PXI为硬件在环仿真提供了一个开放的平台。把多种多样的来自Pickering Interfaces的可用的硬件和其他供应商的产品组合在一起，可以专门为这个系统提供一个最灵活可调和低费用的方案。模块化和PXI的开放性使得集成商可以设计一个可以升级的带有丰富的演变潜力的方案。 图1  汽车ECU故障注入测试 有很多种PXI的故障注入开关模块是专门为了协助汽车和航空电子应用而设计的，包括测试关键控制器的可靠性的模拟仿真。从上面的图中，你可以看到在这个测试方案中，故障注入模块是怎么样进行工作的。这些开关模块是为了选择在固定装置和UUT之间的故障的状态的路径。这些故障包括了在UUT连接器开路、短路，和跟其他信号如电源、点火和地线之间的短路。串行总线故障也可以通过电流来注入。 其他的模拟仿真系统也是可以商用的。但是，它们的特点就是与其他的供应商的产品不兼容，同时也是非常昂贵的。 另外，每一个供应商提供的PXI产品必须为RTOS提供软件驱动，这是硬件在环模拟的关键要求。RTOS的这个主要的缘由是测试的确定性：UUT的反馈，特别是安全方面，必须在准确的时间里确保乘客的安全。 这个方案是在3U的机箱中使用的。来自我们Pickering Interfaces的模块产品包含了24个用来选择故障注入信号的模块（一个模块是40A电流的开关40-191，22个模块是20A的，另一个是2A的模块），外加上用来模拟传感器的程控电阻模块。 由于PXI是一个开放的平台，所以其他的供应商提供的模块是兼容的，包含了FPGA功能和CAN/LIN通讯协议。除了拥有费用和灵活性等方面的优点，PXI方案的也提高了测试系统的性能，并且相对于原先的系统的线路更加整洁了。 三、 卫星负载测试 1．客户概况 客户是一个提供一些包括地球观测、科学和通讯等应用方面的空间业务的主导地位的公司。这个公司设计、生产和操作高性能的卫星和地面系统，这些是跟空间任务有联系的一部分的业务。 2．应用需求 卫星负载系统测试主要是为了以下几个目的。第一，由于硬件是非常昂贵的，并且要进行很多的测试。第二，在发射之后出现一个故障的话，维修是非常困难的，而且，想要把卫星回收进行维修是不可能的。 卫星系统和负载系统是非常复杂的，它们由很多个多种功能的子系统组成的。传统的卫星开发生产工作是按照一定流程来的：先是描述所有的东西，设计说明书，测试原型，然后就组装和校验飞行单元。这样的生产流程是非常的消耗时间的，不适合快速的完成，所以为了节省费用，就必须要设计一种灵活的方案。 模拟技术的使用，可以节省时间和费用。使用COTS（CheckOut Test Set）部件和标准的工具，一个子系统的模拟器可以进项开发和测试，而不用做成一个飞行水平的设备，这样做往往只需要比较低的费用就可以了。 下面是这个项目的主要的两个优点： 这样的设计远远地超过了主要产品的开发阶段，这就允许在一开始的阶段就对内部的问题进行检查和解决，同时是减少了对于飞行设备的重启的费用； 接口的模拟仿真器可以用来进行系统集成测试，这就超乎想象地解决了校验和子系统的集成方面的难题。这个特别是在一个很大的系统中的一个小系统是外包给其他供应商的情况下是非常有效的。不像硬件一样，这个模拟仿真器是开放的。 3．解决方案 当把这个最新的模拟仿真设备的硬件介绍给客户的时候，客户并不选择把它放在曾经的工具和方案上。而是，在现有的预算的范围内选择了可用的，也存在可能的、可以看得到的工程方案。 这个方案最终是基于PXI基础的硬件，Pickering Interfaces也作为一个主要的供应商。客户选择我们这个方案的理由是：“这个方案满足了我们的设备的要求，而不是我们的设备去迁就这个方案”。 考虑到热控制系统是监控卫星内部的主要的温度的，所以就需要用到PXI高密度高精度的电阻模块。六个模块是用来仿真36个航空水平的温度范围在-80℃到+55℃电热调节器。这些PXI的高精度电阻模块，是商业上可用的并且可以覆盖这些电热调解气的模拟仿真范围要求的方案。 除了高精度电阻模块，Pickering Interfaces也提供了用于信号和高功率的开关卡，带隔离的电源卡，还有MIL-STD-1553总线分析仪模块。开关模块的主要的功能是将接口路径隔离，模拟射频开关的反馈和分配通过多个路径的负载通道。 四、 柴油发动机温度模拟仿真 1．客户概况 客户是世界上的一个大型柴油机的市场主导者，他们生产的产品是用在轮船或者是一些大功率的场所。部分的发动机是为一种新型的几乎是世界上最大的货运轮船提供的。 2．应用需求 这些在海上航行的大型的柴油发动机中的控制器需要配有很多用于检测发动机是否正常运行的传感器。这主要是因为发动机盖的偏移，这就意味着需要用很多传感器来确保发动机工作在合适的范围内，然后能够迅速地找到温度过高的点。如果想要拿到一个实体的发动机来进行测试的话是比较难的，况且想要达到工作的温度的话在时间方面而言也是比较困难的。传感器的模拟方案提供了一种并不需要实体发动机在手的一种实惠的测试方法。 图2  超大功率发动机 这套设备包括了开发了支持40000kW的功率的柴油发动机的ECU，40000kW可是相当于55000马力。除了其他的的ECU测试，有一个要求是需要模拟仿真PT100温度传感器的144个通道。这些传感器是RTDs而不是热电偶。温度的范围是-20℃到+250℃，这等效于电阻范围是92.160342Ω到194.074250Ω。同时也需要很高的精度，在-20℃的时候是±0.11℃（等效于±43mΩ）和在250℃的时候是误差±0.65℃（相当于220mΩ）。 客户的最初的模拟传感器的方法是手动操作的。里面包含了288个电位计，包含粗调和微调功能，同时还有144个用来进行短路操作的开关，外带144个用来进行模拟传感器的连接器的开路的情况的开关。所有的这些东西都是手动控制的。这就明显需要自动操作，还有就是提高性能和可重复性。 3．解决方案 由于在PXI平台上已经有很多可以进行测试测量和模拟仿真的模块，还有要求的是要支持RTOS实时操作系统软件，PXI自然而然就成为了这个新的产品设计中选择的平台。 这个方案开发的是用在一个3U插槽中的支持6通道的RTD模拟仿真，或者是在两个插槽中支持18个通道。根据现有的设计原则，这个模块提供的2mΩ的分辨率和在所有通道上有低于0.1%的精度。每一个模拟仿真通道可以提供一个开路或者是短路的功能，这用来模拟传感器的连接的错误。另外，每一个传感器通道的校准是可以通过连接模块的校准接口道一个高性能万用表上来完成。电阻的简洁的应用使得编程变成简单，通过API函数来将在实际中应用的发动机上的传感器的温度转换为电阻。 最终的产品是一种可以高性能地模拟PT100或者是PT1000 RTDs的廉价的方案。容纳在16个PXI 3U插槽中的8个模块就可以模拟PT100传感器的144个通道。 五、 总结 在这三个应用中，表明了PXI产品可以模拟很多应用中的需要的信号，包括消费者、运输工具和航天器。PXI拥有高密度，这个可以使得系统测试可以在测试平台上就可以进行，同时也可以完美地满足客户的需求，还支持一些特殊的类似RTOS这样的环境。 关于作者 Shaun Fuller，是Pickering Interface 的开关模块产品的经理，拥有20年的相关方面的工作经验。 Bob Stasonis，是Pickering Interface的美国和亚洲地区的销售主管，在过去的30年间，Bob 一直从事相关方面的工作，同时也担任过PXI联盟（PXISA）的主席，在LXI应用领域也有所建树。 郑南润，本文译者，Pickering Interface中国一级代理广州虹科电子科技有限公司的区域经理，主要负责测试测量领域中的Pickering Interface产品在中国华南区的技术与销售服务。 声明： 本文是经作者授权后进行翻译形成的，目的是让更多的工程师或者用户了解到PXI领域的应用案例，帮助他们设计更加便捷、高效和低成本的方案。如果文中的描述存在不妥之处，欢迎各位读者及时指出。 转载本文时，请注明出处。

  汽车工业的用户生产线的要求是很严格的。产品必须在家用或者是办公领域都是要达到同样的水平，振动和温度方面的控制将是设计者遇到的最大的难题。另外，需要增加车辆的安全方面的高可靠性的要求，还有尽可能低的费用，所以在这些方面，你会遇到很多艰巨的任务。 图1  Pickering的产品图 一、 勇敢面对挑战 在超过二十年的时间里，我们已经设计和生产了在商用或者是普通用户领域的开关系统，同样也有从简单的枝干控制到活跃的安全系统各个范围内的汽车应用方面的设备。我们产品的大容量和专业性是TRW, Yazaki, Delphi, Lear, BMW, Caterpillar, Magneti Marelli, Autoliv, Robert Bosch, Renault, Peugeot, VDO, Blaupunkt, Hella, Valeo, Continental Automotive, Kostal, Johnson Controls, VTI, Stoneridge等等汽车公司信赖我们的理由，他们用了我们的产品来进行汽车功能测试。我们已经开发了大量的用于汽车电子方面的产品模块，同样，我们也专注于改进ECU的测试方法，把它变得更加容易、快速和更加可靠。 二、 电池操作系统测试 一个主要的挑战是在电子汽车制造商关心的是电池操作系统（BMS）的高效的测试；用来管理电池的状态的电子器件储存了可以用来推动发动机的高水准的能量。随着道路交通工具的电子推动力的重要性的上升，Pickering现在提供了一种用于电池管理系统测试的方案——PXI电池仿真模块（41-752）。查看另一篇文章《开发一种测试汽车电池管理系统的新方案》，可以了解更多相关的知识。 图2  Pickering的电池仿真模块（41-752） 三、 汽车负载管理 对于ECU的测试就像是车身控制器，ABS，电动助力转向和传输控制层要求连接被测单元（UUT）到一个高电流负载。我们提供了一系列PXI的开关卡，它们在PXI机箱内可以支持最高达40A的电流负载。为了符合更高的电流要求，我们的继电器驱动模块（40-410，40-411和40-412）让测试系统控制在PXI机箱内不是很容易支持的继电器。另外，我们的LXI矩阵（60-600模块）能够支持在高达64路的10A开关电流。 图3  Pickering的继电器模块（40-410） 四、 设备管理 不管你是测试低频的音频通道，点火线圈的放电模式，MOST光纤通道或者是最新的卫星收音机——Pickering有信号开关模块都可以将各个应用标注出来。单刀单掷继电器，多刀复用器，或者是矩阵的交叉点都是可以在高达1000V的直流电压中使用的，还有带宽可以高达65GHz，我们也有光纤开关。 图4  Pickering的光纤开关模块（40-820） 五、 开关仿真 当要测试车身控制器的时候，一个重要的测试是想要看开关上的输入是否是直接开或关操作的反馈。我们的开关仿真模块（40-480）是设计来仿真汽车开关的操作——像污染了或者是由于污染了引起的漏电的情况。开关允许汽车的输入输出设备测试在相反的状况下的正确的操作，每一个模块可以支持多大32通道。 图5  Pickering的开关仿真模块（40-480） 六、 环境测试 在一个环境室内进行多个ECU的测试就要求内部的仪器和信号源的共享来进行仿真和收集在循环测试的过程中的ECU的数据。我们的高密度开关矩阵BRIC可以提供在8插槽上超过4400个交叉点，也可以经过设置到高达552×8和1104×4.BRIC兼容IVI驱动，这就使得在类似于NI的软件包中集成Pickering的开关变得很容易。如果你想要在PXI机箱外部操作矩阵，我们的LXI矩阵（60-55X）也有跟BRIC一个同样的功能，同样也是可以通过以太网来进行操作的。 图6  Pickering的LXI高压矩阵（60-310） 七、 仿真传感器 在考虑到发动机管理单元的测试的时候，对在发动机内部和车盖的外围的传感器的阻性进行仿真的能力是重要的。Pickering的PXI和LXI平台的程控电阻拥在多路通道中有低至2mΩ的分辨率。电阻的范围是可以选择的。我们也提供了PXI和LXI应变器仿真器——现在你可以在设计到安全的ECU上添加应变器了。 八、 信号调节 大多数的PXI设备缺少了生成和捕捉能够测试ECU的产品类型——比如说，信号或者是任意波形发生器缺少了用来驱动仿真周边设备像凸轮轴和ABS车轮传感器的信号的振幅要求，数字化仪也不能捕捉在泄露的上海火花塞的原始的输入的信号。Pickering的高压放大器（41-650）的多路性能，得到了可以选择的放大器，这些放大器可以跟许多包括我们的信号发生器（41-620）的设备同时工作。我们的高压衰减器（41-660）可选的范围是高达600V的波形。 图7  Pickering的射频衰减器模块（41-180） 九、 发动机控制单元测试 事实上，所有的ECU，从简单的车身控制到EMU（发动机管理单元），为了实现功能、诊断而通过一个或者是更多的多路复用通道来进行通讯。有一系列的标准协议和基于汽车制造商的要求的扭曲。Pickering与工业界的专家一起设计了我们的汽车协议通讯模块（41-500），它们是可以在一个3U的规格内支持这些要求的，还有在每个PXI模块中拥有了最大数目的通道和协议。 图8  Pickering的汽车协议通讯模块（41-500） 十、 故障的出现 当设计一款跟安全有关的ECU的时候，确定ECU反馈的信息哪些是好的哪些是故障信息是非常重要的。Pickering的故障注入模块就可以用来测试好的信号状态或者是注入错误的信号或者是在程序的控制下注入到总线中。这就提高了你检验程序的速度和提供可循环的故障测试。 图9  Pickering的故障注入模块（40-196） 十一、 射频和微波 在对移动中的车辆进行监控的时候，就需要用到射频和微波的功能。蓝牙，多媒体和自适应巡航控制系统中的射频和微波开关的测试。Pickering提供的射频方案是拥有从500MHz到65GHz的范围的，所以我们能够根据我们提供的标准来定位你的射频或者是微波应用。 图10  Pickering的射频和微波模块 仅仅提供汽车测试的开关和使用仪器模块是远远不够的，你需要的是快速高效的连接你的被测仪器。我们的PXI/PCI/LXI系统中的产品拥有大量的连接器和线缆的。 我们知道用于汽车电子行业的测试设备都是需要拥有长时间的操作时间的，并且需要高可靠性，适应恶劣的环境条件和低费用的。我们相信pickering的产品是走在这个行业的前列的。

　　在电子测量技术中，频率测量是最基本的测量之一。常用的测频法和测周期法在实际应用中具有较大的局限性，并且对被测信号的计数存在±1个字的误差。而在直接测频方法的基础上发展起来的等精度测频方法消除了计数所产生的误差，实现了宽频率范围内的高精度测量，但是它不能消除和降低标频所引入的误差。本文将介绍的系统采用相检宽带测频技术，不仅实现了对被测信号的同步，也实现了对标频信号的同步，大大消除了一般测频系统中的±1个字的计数误差，并且结合了现场可编程门阵列（FPGA），具有集成度高、高速和高可靠性的特点，使频率的测量范围可达到1Hz～2.4GHz，测频精度在 1s闸门下达到10-11数量级。 　　 测频原理 　　本测频系统中采用的测频原理是相检宽带测频技术。在频率测量中，设标频信号为f0，被测信号为fX，则f0=A·fC，fX=B·fC，A、B是两个互素的正整数，称fC为f0和fX的最大公因子频率 fmax c，其倒数为两频率的最小公倍数周期Tmin c。如果这两个信号的周期稳定，它们之间的相位差变化也具有周期性，周期即为Tmin c。设两信号的初始相位差为0（即初始相位重合），则经过N·Tmin c(N为正整数）之后，它们的相位又会重合。因此，在一个或多个Tmin c内对被测信号fX和标频信号f0分别计数得NX和N0，则被测信号的频率可由式fX= f0·NX/ N0得出。在相位重合检测的测频电路中，测量的门时信号受单片机设置的参考门时以及被测信号和标频信号的相位重合点的共同控制，但实际测量闸门的开启与闭合同被测信号和标频信号的相位重合点同步，这样能够有效的消除传统测频方法中±1个字的误差。 　　 硬件组成和功能框图 　　整个测频系统由多个功能模块组成，包括MCU数据处理、FPGA及其配置、高频分频、信号整形和液晶显示等，其中FPGA集合了相位重合点检测、同步闸门产生和定时计数等功能，主要硬件功能框图如图1所示。 图1 系统主要硬件功能框图 　　本测频系统中FPGA芯片是采用ALTERA公司Cyclone系列的EP1C3T144，该器件采用TPFQ封装，拥有100个I/O口和2910个逻辑单元。本系统采用Verilog HDL和BlockDiagram/Schematic相结合的方法来对各功能模块进行逻辑描述，然后通过EDA开发平台，对设计文件自动地完成逻辑编译、逻辑化简、综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，最后对FPGA芯片进行编程，实现系统的设计要求。FPGA配置采用了专用配置芯片EPCS1，用ByteBlaster II对其进行下载编程。 　　MCU主要实现的功能有32位计数值的浮点转换及运算、预置闸门和将测量结果送至液晶显示。高频分频主要针对50MHz以上的频率测量，电路中采用分频比可编程的微波分频芯片MB510，最高工作频率达2.4GHz，它自带放大整形电路，输出为ECL电平，应用十分简单。整形电路前级采用了高速场效应管放大，所以对于被测信号的灵敏度很高，可达20mV左右，因此本系统对于电路板的设计要求是十分严格的。 　　 FPGA的模拟仿真 　　本系统FPGA开发软件采用Altera公司开发的Quartus II 软件。 　　图2为FPGA整体原理图设计，其中标频f0和被测fX经过同相点检测模块qwen，产生的相位重合点信息见图3中的输出out11；sgate信号为MCU发出的预置闸门信号，与产生的同相点信号经D触发器模块形成了同步闸门tgate来控制f0和fX的计数，计数值经总线控制转换后传送给MCU。 点击看原图 图2 FPGA中原理图设计 　　图3中，采用的仿真标频f0为10MHz，fX为9.0001MHz，out11为相位重合点信息的输出，sgate为预置闸门，out111为同步闸门输出，也就是所谓的硬闸门。 图3 QUARTUS Ⅱ波形仿真 　　通过如图4所示的模拟时序分析，我们可以看到，如果使用分立元器件，就不可能得到如此优越的延时特性。 图4 时序分析 　　 PCB设计要点 　　在设计印制板的过程中，需要对电路的抗干扰问题进行详细的研究。对于检测电路，尤其是高精度测频系统，电源部分性能起着举足轻重的作用。电源一般由220V交流经变压、整流后获得，为防止引入交变干扰，我们对其进行屏蔽并加去耦电容处理。即使在整个印制板中的布线完成得都很好，由于电源、地线的考虑不周而引起的干扰也会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。所以对电源和地线的布线要认真对待，以保证产品的质量。尽量增加电源和地线的宽度，最好是地线比电源线宽。它们的宽度关系是：地线＞电源线＞信号线。每个集成电路电源处加一个去耦电容，每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。 　　本系统是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰的问题，特别是地线上的噪声干扰。数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线应尽可能远离敏感的模拟电路器件；对地线来说，整个PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等），数字地与模拟地有一点短接。 　　 MCU软件流程 　　本系统整体功能的实现，大部分由MCU完成。软件主要完成的功能是初始化后，程序判断硬件的预置闸门时间，选择被测的频率通道（高/低频）；FPGA根据预置闸门产生同步闸门开启计数器，计数完成后给MCU送出完成信号，MCU开始分次读FPGA计数值存入内存单元，读完后通过浮点运算，计算出频率值送液晶显示。软件流程图如图5所示。 图5软件流程图 　　 总 结 　　对本测频系统进行了大量统计性试验。选用西安电子科技大学信息处理研究所提供的高稳定度铷原子钟作为本系统的标频来测量Agilent 8662频率合成器的合成频率，测量结果如表1所示。 表1 实验结果   　　由于本系统采用了相检宽带测频技术，其测量精度达到了目前同领域的较高水平。但是，如果在每个频率计里都安放原子频标，产品自身的价格就会大幅度上涨，所以为了降低成本，使产品普及，采用高稳定度的SC切晶体振荡器替代原子频标，测量精度虽然有所下降，但是相对于同类产品仍有很大优势，同时价位也比较合理，所以拥有很大的市场竞争力。 　　由于测量频率的仪器功能一般都比较多，所以完善本产品的功能十分必要，可以添加测周、测相位差和与PC的通信等功能，使之向多功能化方向发展。