一种故障注入系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆电子系统故障测试领域，更具体地是涉及模拟车辆电子系统故障注入的故障注入系统。
[0002]
【背景技术】
[0003]目前，车辆所装备的电控系统的功能日益复杂，某些系统(如电子制动控制模块EBCM，电动助力转向系统EPS)的工作状态直接影响到行车的安全性，功能安全国际标准IS026262应运而生。为了验证IS026262要求的、车辆电控系统对输入信号的完整性要求，必须测试这些系统对输入信号各种故障的监控、探测和容错能力。
[0004]现有的故障注入测试形式多采用阵列继电器，通过继电器对硬线通道的切换将故障信号注入，存在下述缺点:
(O由于采用继电器进行信号切换，切换过程信号会有短暂的中断，被测电控模块有可能因此而误报错；
(2)在进行数字信号故障注入时，继电器切换不能保证每一个脉冲信号的波形是完整的；
(3)现有方案故障信号是外部输入，信号一般是预先定义，不能在故障注入时实时修改故障特性；
(4)现有技术仅仅针对常见的几种故障模式，如短路和断路等，对于信号频率，幅值和占空比等故障还没有研究；
(5 )现有技术可扩展性较差。
[0005]
【发明内容】
[0006]鉴于上述问题，本发明旨在提供一种无需硬线切换、扩展性好并且能够模拟各种故障信号的故障注入系统。
[0007]本发明的故障注入系统，用于对待测模块注入故障信号，其特征在于，具备: 上位机，用于定义故障信号，并且用于对下述的故障注入模块进行注册、设定和控制；
以及
一个或多个故障注入模块，与所述上位机通信连接，根据所述上位机对故障信息的定义生成故障信号并注入到待测模块。
[0008]优选地，所述故障注入模块包括:信号采集模块，用于对来自车身传感器的信号进行采集后输入至下述的MCU ；MCU,从所述信号采集模块和所述上位机获取信号，根据从上位机获取的故障信号的定义生成故障信号；高速DA模块，将来自所述MCU的故障信号进行数字模拟转换；以及信号运放模块，将来自所述高速DA模块的信号放大后输入至待测模块。
[0009]优选地，所述信号采集模块包括:AD模块，用于对来自传感器的模拟信号和数字信号采集幅值；计数器模块，用于对经所述AD模块采集幅值后的数字信号进行计数以获取数字信号的频率以及占空比。
[0010]优选地，所述上位机与所述故障注入模块通过CAN总线进行连接。
[0011]优选地，所述MCU与所述高速DA模块之间通过SPI总线进行连接。
[0012]优选地，所述车身传感器与所述信号采集模块之间通过BNC接头连接，所述故障注入模块与所述待测电控模块之间通过BNC接头连接。
[0013]优选地，在进行数字信号故障注入时，所述信号运放模块输入到所述待测电控模块的每一个方波信号都是完整的。
[0014]优选地,所述MCU米用双核微处理器构成。
[0015]优选地，所述故障注入模块输出O?12V的信号。
[0016]优选地，所述故障注入模块通过对比原始输入到所述故障注入模块的原始输入信号与经过所述故障注入模块后的输出信号，仅两者的偏差在规定范围内才执行故障注入。
[0017]优选地，无论在有故障注入还是在无故障注入的情况下原始信号都输入至所述故障注入模块。
[0018]优选地，所述上位机能够实时控制所述故障注入模块中生成的故障信号的幅度和频率。
[0019]利用本发明的故障注入系统，无需外硬线切换，能够根据上位机的设定产生所希望获得的故障信号，能够实现多种故障的注入以及故障的组合注入，而且，能够通过一个上位机控制多个故障注入模块，具有良好的可扩展性。
[0020]
【附图说明】
[0021]图1是本发明的故障注入系统的构造框图。
[0022]图2是本发明的故障注入系统中故障注入模块的外观示意图。
[0023]图3是表示多个故障注入模块组合使用时的示意图。
[0024]图4是表示本发明的故障注入系统的工作步序图。
[0025]图5是表示本发明的故障注入系统中故障注入模块与上位机之间的通信步序图。
[0026]11——上位机，
12——CAN通信设备，
13-MCU,
14——高速DA模块，
15——信号运放电路，
16——待测电控模块，
17——信号采集模块，
18-传感器输入信号，
21—信号输入BNC接头，
22——信号输出BNC接头，
23——状态指示灯， 24——CAN通信接口，
25电源开关，
26-液晶显示屏
31-上位机，
32-故障注入模块0~n，
33——待测电控模块(Tm。
【具体实施方式】
[0027]下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
[0028]图1是本发明的故障注入系统的构造框图。
[0029]下面参照图1对于本发明的故障注入系统进行说明。
[0030]本发明的故障注入系统包括:上位机，用于故障信号进行定义，并且用于对下述的故障注入模块进行注册、设定和控制；以及一个或多个故障注入模块，与所述上位机通信连接，根据所述上位机对故障信息的定义生成故障信号并注入到待测模块。故障注入模块的供电电源为车载电源，通过OBD 口或点烟器供电。
[0031]具体地，如图1所示本发明的故障注入系统包括:上位机11、信号采集模块17、MCU13、高速DA模块14、信号运放电路15，其中，信号采集模块17、MCU13、高速DA模块14、信号运放电路15构成故障注入模块。
[0032]具体地，信号采集模块17用于对来自车身传感器18的信号进行采集后输入至MCU
13。在图1中作为车身传感器18示例了传感器O、传感器1......传感器η。在本发明中，车身传感器并不属于本发明的故障注入系统的构造部分，而指是车身上的各种传感器。信号采集模块17具备:AD模块，用于对来自车身传感器的模拟信号和数字信号采集幅值；计数器模块，用于对经所述AD模块采集幅值后的数字信号进行计数以获取数字信号的频率以及占空比。
[0033]MCU 13根据从上位机11获取的故障信号的定义生成故障信号。MCUl3与上位机11之间通过CAN总线12连接。MCU13优选地可以采用16位双核微处理器。MCU13通过信号采集模块17获取车身传感器的原始信号的特性，通过上位机11定义故障的类型和特性参数，然后向高速DA模块14发出控制指令，控制DA模块14输出故障信号，由于高速DA模块14的最大输出电压为5V，必须经过信号运放电路15放大后再输入至待测电控模块16。
[0034]MCU13与高速DA模块14之间通过SPI总线进行连接。车身传感器18与信号采集模块17之间通过BNC (British Naval Connector)接头连接,信号运放电路15与待测电控模块之间通过BNC接头连接。
[0035]在本发明中，无论有故障注入还是无故障注入，原始信号都是输入至故障注入模块，在无故障模式下，故障注入模块模拟出一个与原始信号幅值、频率和占空比等特性完全一致的信号输入至待测电控系统，保证待测电控系统在无故障注入情况下可以正常工作，在故障注入模式下，根据所选的故障类型输出相应的故障信号。
[0036]在本发明中，故障注入系统在进行故障注入时，不能因故障注入本身而引发新的故障，如由传感器输入信号切换为故障信号时，不能因为信号切换的原因导致被测电控系统报错。在进行数字信号故障注入时，由原始信号切换为故障信号或者由一种故障信号切换为另一种故障信号，输入至待测模块16的方波脉冲信号每一个周期都必须是完整的。在进行模拟量信号故障注入时，由原始信号切换为故障信号或者由一种故障信号切换为另一种故障信号，不可以因为切换造成信号中断。
[0037]而且，在本发明中，在利用故障注入模块进行故障注入的过程中，可通过上位机11实时对故障信号进行修改，如实时调节故障信号的幅值和频率等。另外，本发明中，故障注入模块可以模拟的信号故障类型包括在IS026262道路车辆功能安全标准中定义的信号断路、短地、短电源、信号停滞、信号漂移、信号偏差(幅值、频率、占空比)等等，可用于对最高ASIL D系统的功能安全验证评估。另一方面，在本发明中，故障注入模块可以对比原始输入信号与经故障注入模块后的输出信号，确认偏差后才执行故障注入，以保证模块自身的功能安全水平。
[0038]图2是本发明的故障注入系统中故障注入模块的外观示意图。故障注入模块在外观上设置有:信号输入BNC接头21、信号输出BNC接头22、状态指示灯23、CAN通信接口 24、电源开关25和液晶显示屏26组成。在正常工作时，故障注入模块通过CAN通信接口 24与CAN总线12连接，并保证电源开关25处于ON状态，状态指示灯23常亮，液晶屏26显示故障注入模块的ID，数字信号的频率、占空比或者模拟信号的幅值等特性。
[0039]下面，在本发明中，一个上位机可以与多个故障模块连接进行组合使用。图3是表示多个故障注入模块组合使用时的示意图。如图3所示，一个上位机31与多个故障注入模块32分别连接，故障注入模块32与上位机31之间通过CAN总线通信。这样，一个上位机可以连接多个故障注入