信号路径检验装置的制作方法

本发明涉及如在汽车工业或航空工业中用于控制技术系统(如发动机或制动器)的控制器的研发。特别是，本发明涉及一种应用于控制器的研发过程中的测试器。

背景技术：

控制器的研发变成高度复杂的过程。因此，新的控制器或新的控制功能应尽可能早地在研发过程中进行测试，以便检验一般的功能性并且预给定进一步的研发方向。在接近研发过程结束时重要的是，对已经高度研发的控制器尽可能全面地进行测试，以便在控制器开始使用或者说开始批量生产之前并且在未来的运行中在所有情况下如希望的那样工作之前，基于测试结果进行必需的改进。

在本发明的范围内，测试器或者说测试装置理解为如下仪器，该仪器能实现在软件模型和连接到测试器上的外部硬件、例如控制器之间的信号传递。

下面说明研发过程的两个示例性的步骤，其中，使用用于测试控制器的测试器。在研发过程的相当晚的阶段时使用所谓的硬件在环仿真器(hil仿真器)。这样的hil仿真器包含要控制的和/或要调节的技术系统的模型，其中，所述模型处于软件中。此外，hil仿真器包含电输入/输出接口，已经高度研发的、已经在硬件中具体存在的控制器可以连接到该输入/输出接口上。现在，在不同的仿真运行中可以测试控制器的功能性，其中，可以观察要控制的技术系统的模型对控制器的信号的反应以及控制器对由要控制的技术系统的模型预给定的事件的反应。在此，不仅可以仿真正常运行，而且可以仿真在要控制的技术系统中的故障和在控制器中的故障。

与此相对，所谓的快速控制原型法(rcp)是另外处于研发过程开始时的研发步骤。在rcp中，测试器在控制器侧使用。换言之，测试器在快速控制原型法中承担位于研发中的控制器的原型的角色。所述测试器包含要测试的控制器的模型。基于之前的研发阶段，要测试的控制器的模型相比于之后的最终的控制器常常还是相当不完整的。但在一些情况下，所述模型也可以在技术上非常接近或在软件方面甚至很大程度上与最终的控制器相同。常常还不存在控制器的硬件实施，而是要测试的控制器的存在于测试器中的模型是软件模型。所述测试器可以通过输入/输出接口与要控制的技术系统本身或者与要用于控制的技术系统的迄今存在的控制器连接。在第一种情况下，在形式为软件模型的要测试的控制器和具体存在的要控制的技术系统之间存在直接连接。在第二种情况下，迄今存在的控制器是要通过rcp测试器控制的技术系统。对迄今存在的控制器的这种控制导致对迄今存在的控制器的控制方法的改进，由此，新的控制功能性可以借助由外部连接的rcp测试器测试，这也称为旁路(旁通，bypassing)。

在两个所提及的实例(hil仿真器和rcp测试器)中存在测试器，在所述测试器中存在软件模型，所述软件模型分别示出技术系统的行为或控制器的行为并且因此在下面称为行为模型。该行为模型可以通过输入/输出接口与外部设备连接，因此，可以执行测试。在rcp中，测试器包含要测试的控制器的行为模型并且与要控制的技术系统、例如发动机/机动车连接。在hil的情况下，测试器包含要控制的技术系统的行为模型、例如发动机模型，并且与要测试的控制器连接。

如已经表明的那样，测试器具有输入/输出接口，通过该输入/输出接口，测试器根据使用情况与要控制的技术系统或者与要测试的控制器连接。这个输入/输出接口在测试器中与存在于测试器中的行为模型连接，从而行为模型可以通过输入/输出接口与相应的硬件通信。为了行为模型与输入/输出接口的这个连接，测试器具有多个输入/输出功能。这些输入/输出功能构成在行为模型(一方面)和具体的输入/输出接口(另一方面)之间的结合环节。同一个测试器可以用于不同 仿真。换言之，同一个测试器可以与存在于测试器中的不同行为模型并且与连接到测试器上的要测试的不同硬件一起使用。已表明的是，对于所连接的不同设备/系统和对于不同行为模型，输入/输出接口的不同通道和不同输入/输出功能是必需的。

因为涉及大量连接，对于所述连接必须分别确定用于输入/输出信号的特性，所以值得期望的是，能够对通过所选择的和所配置的输入/输出接口建立按照硬件和行为模型之间的信号路径的第一配置的连接进行检验。

在本发明的范围内，配置另外可理解为关于数据类型、值域、分辨率和/或信号值单位的说明。此外，配置也可理解为信号宽度、信号极限值亦或信号的标定匹配，例如通过线性功能或一般的数学功能或借助查找表进行匹配。如果关于这一点在硬件端口和所属的模型端口之间存在不一致，则通过输入/输出功能的匹配(例如typecasting)、亦即信号的数据类型的转换可能是必要的。在本发明的范围内，模型端口和硬件端口例如理解为用于硬件构件或模型的配置装置的输入端或输出端，其中，配置装置例如可以表示为配置框图的区块。

在目前嵌入式系统的复杂性的情况下，这样的测试装置的配置可以扩展到大量输入/输出接口。为了不通过错误配置危害要连接的硬件(例如引起超过最大输出电压)，因为数据类型会被错误地选择，所以通常将测量硬件用于在经过行为模型的仿真之后测量和检验硬件针上的输出值。如果输出值不位于所期望的参数之内，则必须寻找错误配置。

由此，测量和配置匹配的这个方法只能在存在测试器的情况下进行并且还可能要求大量仿真运行，这可能意味着大的时间耗费。

技术实现要素：

因此，本发明的任务在于，提供一种改善的用于配置测试装置的方法。

本发明包括一种用于配置位于测试装置中的输入/输出接口的方 法，所述输入/输出接口用于连接硬件与存在于测试装置中的行为模型，其中，所述方法具有如下步骤：

·通过可选择的输入/输出功能显示输入/输出接口的图形表示作为在硬件端口和至少一个模型端口之间的信号路径，所述硬件端口用于连接硬件，所述模型端口用于连接行为模型；

·接收用于信号路径的第一配置；

·可预给定地在信号路径的硬件端口或模型端口处接收测试值，特别是可预给定地通过硬件端口的或模型端口的图形表示接收测试值；

·按照用于信号路径的第一配置沿着该信号路径传播与测试值相关联的测试信号，

·显示所传播的测试信号，优选以模型端口的或硬件端口的图形表示的方式显示所传播的测试信号。

本发明基于如下认识：为了预备hil仿真或rcp仿真而对信号路径配置进行即刻检验避免了对要连接的硬件的可能危害，而同时不必实施利用外部测量设备的耗费测量。此外，本发明在复杂应用中已经允许能够直接检验部分配置，而在传统方法中必须首先(可能由不同的人)进行完整的配置，以便接着能够在测试运转中在硬件的i/o针脚处测量完整仿真的输出值。因此，本发明能实现对用于hil仿真器或用于快速原型法的测试装置的较灵活配置，甚至已经可以在不存在要连接的硬件或测试器时已经关于其正确性对该测试装置进行检验。这能实现对用于任何类型的控制器的不同测试阶段的有效构造。

在(部分)配置测试装置之后，可以在信号路径的任意端部处、亦即在硬件端口或模型端口处预给定至少一个测试值、亦或多个测试值。例如可以在硬件端口处预给定5v的电压。按照本发明，该测试信号按照预给定的信号路径配置通过输入/输出功能传播直至模型端口。这样得到的测试信号在模型端口处以图形表示的形式显示。在此，测试值不仅包括数值方面的说明，而且包括其他信息、例如单位、数据类型或其他详细描述数量方面的数值的说明。所传播的测试信号优选在模型端口或硬件端口的图形表示上显示。但在特定条件下也有利 的是，将所传播的测试信号在信号路径的任意位置上显示。因此，可以识别在信号路径中的可能存在错误配置的位置。

在本发明的一个有利的实施方式中，所述信号路径的配置包括：数据类型的说明、输入/输出值的标定、数据类型的转换、配置给输入/输出值的硬件通道的电压/电流范围、和/或在模型端口和/或硬件端口处的输入/输出值的单位或分辨率。

在另一个实施方式中，所述传播包括传播到驱动器中和执行驱动器代码。

在本发明的另一个实施方式中，所述传播包括：

·按照信号路径配置由行为模型自动生成用于存取点功能的代码，以便存取与测试值相关联的测试信号，

·按照信号路径配置自动生成用于输入/输出功能的代码，

·从测试值出发执行所生成的代码，其中，与测试值相关联的测试信号按照生成的代码传播，并且将所传播的测试信号写入限定的存储器中。

在嵌入式系统的模型辅助支持研发中，已知基于图形模型的自动代码生成。在此，限定用于特定单元的功能性，所述单元分别作为图形区块提供。此外，存在规定：对于这样的区块可生成硬件特定的代码。该代码取决于硬件特定的参数，这些参数在必要时可以从程序库加载亦或是可单独配置的。此外，对于行为模型限定存取点功能，借助所述存取点功能可以按照值与仿真通信或者由所述存取点功能可以与外部设备通信。对于这样的存取点功能，同样对于所选择的输入/输出功能，按照信号路径配置生成代码。接着，执行所生成的代码，其中，测试值用作代码执行的出发点并且由测试值计算出的测试信号相应于所生成的代码沿着信号路径传播，包括在必要时需要的数据类型转换在内。为了在仿真之后也用于分析，传播到信号路径的另一个端部处的测试信号写入限定的存储器中，其在执行代码之后也可供使用。

在另一个有利的实施方式中，所传播的测试信号的显示包括：

·存取在限定的存储器中的测试信号并且将该测试信号以信号路径的图形表示的方式配置给相应端口。

在另一个有利的实施方式中，所述方法还包括：

·激活硬件仿真单元以便接收输入信号或输出信号。

此外，执行所生成的代码包括：

·当测试值在模型端口处预给定时，

·借助存取点功能存取测试值，该存取点功能将相应的测试信号传输给所述输入/输出功能，

·通过输入/输出功能处理测试信号，并且

·将测试信号写入硬件仿真单元的存储器中，

·并且在执行程序代码之后，以输入/输出接口的图形表示的方式显示相应的硬件端口上的位于硬件仿真单元的存储器中的测试信号；或者

·当测试值在硬件端口处预给定时，

·将测试值写入硬件仿真单元的存储器中，

·通过输入输出功能读取测试值，该输入输出功能将测试值作为测试信号传输给存取点功能，

·通过存取点功能转换测试信号，其中，存取点功能将所转换的测试信号写入第二存储器中，

·并且在执行程序代码之后，以输入/输出接口的图形表示的方式显示相应的模型端口处的位于第二存储器中的测试信号。

借助硬件仿真单元，对i/o硬件(输入/输出硬件)进行仿真，该i/o硬件类似于实际硬件由输入/输出驱动器操控。这意味着，当测试信号在模型端口处预给定时，借助存取点功能将测试信号传输给输入/输出功能，该输入/输出功能将信号写入硬件仿真单元的存储器中，同时可能匹配数据类型或其他参量。

而当测试值在硬件端口处预给定时，从硬件仿真单元的存储器读取测试值，并且与测试值通过i/o硬件的触点接收的输入信号一样处理测试值。也就是说，输入/输出功能从存储器中读取测试值并且将其 按照信号路径配置作为相应的测试信号进一步提供给存取点功能。该存取点功能按照信号配置对测试信号进行转换并且将其写入另一个存储器中，在执行代码之后，出于分析目的也可以存取所述存储器。

在另一个有利的实施方式中，所述测试值是随时间可变的信号，例如振荡电压或数字信号、例如ttl信号(晶体管-晶体管-逻辑-信号)。

本发明的另一个方面涉及用于配置测试装置的输入/输出接口的装置，所述输入/输出接口用于连接硬件和行为模型；其中，所述装置具有：用于通过可选择的输入/输出功能显示输入/输出接口的图形表示作为在硬件端口和至少一个模型端口之间的信号路径的器件，所述硬件端口用于连接硬件，所述模型端口用于连接行为模型；用于配置输入/输出接口的器件；代码生成器，用于为在行为模型中限定存取点功能生成可执行程序代码并且用于为输入/输出功能生成可执行程序代码，其中，相应于信号路径配置生成代码。此外，所述装置包括用于将测试值输入给硬件端口或模型端口的器件，并且构造用于基于测试值和按照所生成的代码沿着信号路径传播信号并且优选在对置的模型端口或硬件端口处通过图形用户界面输出信号。

借助配置装置可以有效地检验用于测试装置的信号路径配置，如在hil仿真中或在快速原型法中使用的测试装置。因此，所选择的测试值的输入允许对特定的信号路径配置在其确定之后直接进行检验，而整个测试装置的完整配置不是必需的，或者行为模型的完整的仿真运行不是必要的。由此，除了时间节省和耗费节省之外，也可以排除对要连接的硬件的可能危害，因为可以提前进行检验，没有将由于错误配置而引起例如超过最大电压的输出信号输出到硬件上。

在按照本发明的装置的一个有利的实施方式中，所述信号路径的配置包括：在模型端口和/或硬件端口上的输入/输出值的数据类型、和/或数据类型的转换、和/或输入/输出值的标定、和/或配置给输入/输出值的硬件通道的电压/电流范围。

在另一个有利的实施方式中，所述测试值是随时间可变的信号、 例如振荡电压或ttl信号(晶体管-晶体管-逻辑-信号)。

在按照本发明的装置的另一个有利的实施方式中，所述装置还具有硬件仿真单元，该硬件仿真单元具有用于存储测试值或所传播的测试信号的寄存器。在此，所述寄存器由输入/输出功能与在要连接的硬件中的实际寄存器完全一样地使用。

具体实施方式

在为测试装置(如在hil仿真中或在快速原型法中使用的测试装置)配置信号路径时，通过图形用户界面(如在图1中示出的那样)限定在硬件构件102和一个或多个行为模型构件103之间的信号路径，所述硬件构件示出要连接的硬件连同其输入和输出插件240。硬件构件例如可以是要测试的控制器。硬件接口240通过硬件端口111以图形表示的方式示出。该配置装置提供对硬件端口进行配置的可能性，例如给出io硬件的或这些外部设备的信号插件/触点的(电)特性、如最大电流负荷能力或分辨率(如模拟/数字转换器的分辨率)。

与硬件构件102相对地设置有一个或多个行为模型构件103，该行为模型构件包括一个或多个模型端口105，这些模型端口同样可以被特定配置，例如仿真信号的数据类型、其分辨率等。根据模型端口105的配置，在自动生成用于行为模型的代码时，根据所选择的配置生成存取点功能。

为了连接硬件端口和模型端口，可以从大量输入/输出功能构件104中选择一个或多个输入/输出功能构件并且将其引入硬件构件102和模型构件103之间。在此，硬件端口111可以与硬件侧的输入/输出功能端口119连接，其中，这在图形用户界面中通过各端口之间的连接线112示出。同样地，模型侧的输入/输出功能端口110可以与模型端口105连接，这同样可以通过在各端口之间设置连接线107来获得。

于是，在hil仿真中或在rcp中沿着经限定的和经配置的信号路径进行硬件和行为模型之间的信号交换。

不仅对于行为模型的配置部分、而且对于输入/输出功能存在如下 可能性并且经常也存在如下必要性，即，在连接端口处预给定特定的配置。在之后生成用于为hil仿真或为rcp产生可执行程序代码的代码时，相应的输入/输出功能根据预给定的配置产生。因此，例如可以是，行为模型的输出信号的数据类型不与输入/输出功能的所期望的输入值的数据类型相一致，例如可以由行为模型输出浮点数，而由输入/输出功能预期出整数。在这种情况下，必须进行数据类型匹配，这通过配置相应端口来预给定。此外，可以配置数据值的标定(尤其是值域和分辨率)。在目前嵌入式系统的复杂性的情况下，所述配置可以扩展到大量构件上，这些构件的配置可分别得以匹配。

对于hil仿真(类似于在rcp中控制器的仿真)，信号路径的技术实现如在图2中以输入/输出功能为例(例如模型信号通过具有ttl电平的数字输出端输出)地表示。

在仿真运行中、亦即在所连接的硬件和所接入的行为模型中，首先对于所接入的行为模型通过模型代码生成器生成用于行为模型的可执行程序代码。

此外，用于由输入/输出配置功能iofk和输入/输出运行时间功能iofl构成的输入/输出功能的代码都根据模型端口105的配置k1和输入/输出功能端口的配置k2产生。

在用于hil仿真的或在rcp的情况下的实时应用的初始化期间，输入/输出配置功能iofk调用具有相应的驱动器参数的输入/输出驱动器配置功能trk，以便根据输入/输出功能的配置k2初始化(4)输入/输出驱动器，例如初始化到0-5伏特的电平。输入/输出驱动器配置功能trk将相应于驱动器参数的值写入(5)硬件的一个或多个配置寄存器kr中。

在触发仿真任务的仿真运行期间、亦即在所生成的实时应用的运行时间期间，模型信号由在模型代码中生成的存取点功能读取(6)。因为存取点功能zp根据模型端口的配置k1生成，所以该存取点功能关于模型信号在必要时进行换算或数据类型转换。存取点功能zp调用输入/输出运行时间功能iofl并且在此将(经换算的)模型信号 ms'传输给该输入/输出运行时间功能。输入/输出运行时间功能iofl根据模型端口的配置k1和输入/输出功能的配置k2生成，从而该输入/输出运行时间功能关于模型信号在必要时进行进一步换算或数据类型转换。输入/输出运行时间功能iofl调用输入/输出驱动器运行时间功能trl并且在此将(进一步经换算的)模型信号ms"传输(8)给该输入/输出驱动器运行时间功能。输入/输出驱动器运行时间功能trl将模型信号ms"转换成对于硬件的一个或多个写寄存器sr所必需的表示ms'"并且将ms'"写入(9)所述一个或多个寄存器sr中。在这个过程中，可以有多个寄存器sr参与，例如一个寄存器用于设置值并且一个寄存器用于激活新设置的值的输出。

所述硬件在硬件插件240处给出相应于寄存器内容sr的电平。

如果在配置k1或k2中出现故障，则这可能导致插件处的电平超过最大电压值并且损坏所连接的硬件。

为了阻止这一点，用于配置测试装置的装置设置有测试模式，如其在图3中简要说明的那样，并且在该测试模式中，测试信号可以有针对性地在信号路径的一个端部处被预给定并且可以根据预给定的配置沿着信号路径被传播。在此，根据配置，输入信号的多次转换可能是必需的，例如数据类型转换(typecasting)。这样得到的测试信号或者说结果信号在信号路径的另一个端部处与相关的配置参数一起被读取并且通过图形用户界面被显示。由此，预给定的配置可以在仿真运行之前直接被检验，而不需要附加设备或手动检验各个输出信号。

为此，在对任意信号路径的相应端口进行配置之后，在测试模式中在任意端口处预给定测试值、例如用于模型信号的值。于是，取代完整的行为模型，仅产生模型代码的一部分、亦即对于处理测试值所必需的模型代码。由此，仅生成用于备用模型信号ems的代码。存取点功能zp如在完整仿真的情况下那样生成，如通常根据模型端口的配置k1那样。同样，输入/输出功能(两者根据模型端口的配置k1和i/o功能的配置k2)的生成类似于仿真运行地进行。区别于上述仿真运行，在输入/输出驱动器中激活或者说接入硬件仿真单元350， 该硬件仿真单元对于输入/输出驱动器功能trk和trl构成配合件。这个硬件仿真单元对要连接的硬件的行为进行模拟。仿真配置寄存器skr和仿真写寄存器ssr从输入/输出驱动器功能trk和trl的角度看与实际硬件相同地使用。

测试程序的初始化类似于在仿真运行中的完整仿真程序的初始化。

在测试程序的运行时间期间，在任意端口处预给定的测试值写入测试程序的相应存储器位置并且测试程序从这个值出发执行。

在测试值在模型侧输入的情况下，所述测试值写入测试程序中的相应模型信号的相应存储器位置。对所述备用模型信号(ems)的存取如在仿真运行中那样通过存取点功能zp进行，该存取点功能将测试信号通过包括在必要时需要的换算或数据类型匹配的输入/输出功能进行传输。输入/输出驱动器运行时间功能trl在必要时将模型信号转换成对于硬件仿真单元350的所述一个或多个经仿真的写寄存器sr所必需的表示并且将其写入(9)所述一个或多个仿真寄存器sr中。在这个过程中，可以有多个经仿真的寄存器sr参与，例如一个用于设置值并且一个用于激活新设置的值的输出。这样得到的寄存器记录(代表电平)与测试装置通信，该测试装置构造用于将寄存器记录在相应端口处的图形用户界面中显示。由此，在配置信号路径时已经能够借助测试装置进行对配置的检验，而不危害要与测试装置连接的硬件或者不需要额外的设备。此外，也可以检验部分配置，而不必例如存在如对于之后的仿真运行所必需的完整行为模型。

在测试值在硬件端口侧输入的情况下，相应于测试值在模型侧输入的情况进行相反的信号传播。