基于PSI5协议的RSU测试系统设计
基于PSI5协议的RSU测试系统设计[20200209112634]
摘 要 :PSI5 技术规范是由博世（Bosch）、Autoliv、大陆集团和协会两大成员 TRW 与飞思卡
尔共同制订出来的。PSI5 是一种开放标准，基于用于外设气囊传感器的现有传感器接口，
目前已经在数百万个气囊系统中得到验证。这种传感器的数据可通过双线接口同时进行同
步和异步传输。PSI5 通信协议的技术特性和低实施成本，使它同样适合许多其他汽车传感
器应用。RSU 类型的产品是一些芯片如 SMB482、SMB4X2、OROYA、ADXL-180-MODE 等类型，
这些芯片其中有些是安全气囊系统基础芯片，所以芯片的性能是至关重要的，性能的好坏
直接影响到安全气囊的最终质量，为了确保其质量，我们开发了该类芯片的测试系统。
本系统的硬件部分主要由传感器、数据采集卡 PCI6514、PSI5-Simulyzer，研华科技
的主机和显示器组成，而软件部分则采用 LabWindows/CVI 来编写，从而构成一整套完整
的数据采集系统。借助于 PXI 数据采集卡以及软件数据包 PSI5-Simulyzer 分析仪，可以
随时的采集到芯片内部性能参数，并进行分析对比，最终判断出芯片的质量是否合格。因 此，本系统具有简单的操作性、优良的扩展性以及广泛的适应性。
关键词：LabWindows/CVI PXI 数据采集 信号分析 加速度传感器 PSI5-Simulyzer
1 引言 1 *查看完整论文请+Q: 351916072
1.1 课题研究的目的和意义 . 1
1.2 国内外研究现状 . 2
1.3 论文内容和组织结构 . 3
1.3.1 论文研究内容 . 3
1.3.2 论文的组成部分 . 3 2 系统设计. 4
2.1 测试系统的功能需求 . 4
2.2 RSU 测量系统的测试方法 . 4
2.3 测试系统构成和设计思路 . 5
2.4 系统软件设计方案 . 6 3 程序设计硬件的介绍 8
3.1 NI PCI-6514 的介绍. 8
3.1.1 PCI-6514 数据采集卡介绍. 8
3.1.2 板卡的六大特性 8
3.1.3 NI PCI-6514 完整套件 . 9
3.1.4 NI PCI-6514 的电气图 9
3.2 PSI5 协议的介绍 10
3.2.1 PSI5 的描述 10
3.2.2 PSI5 的主要特点 11
3.2.3 PSI5 的系统设置 11
3.2.4 PSI5 操作模式 11
3.3 PSI5-Simulyzer 的介绍 12
3.3.1 PSI5—Simulyzer 盒子的前面插头与 LED 灯图 13
3. 3. 2 下图为盒子使用的后面插口图. 14
3. 3. 3 PSI5-Simulyzer 盒子的系统设计图 14
4 测试系统软件设计 16
4.1 程序设计与开发软件—LabWindows/CVI. 16
4.1.1 开发软件的选择及 LabWindows/CVI 的介绍 16
4.1.2 LabWindows/CVI 开发平台具有如下特点： . 16
4.1.3Labwindows/CVI 程序的一般构成 17
4.2 测试系统软件设计. 17
4.2.1 用户登录密码模块的设计. 18
4.2.2 产品列表面板的设计. 20
4.2.3 自动测试模块. 22
4.2.4 测试单元面板. 24
4.2.5 PSI5 Simulayer 面板 . 26
4.2.6 外围设备面板. 28
4.2.7 数据输入输出模块设计. 31
5 RSU 测试系统的应用举例 . 33
5.1 程序运行菜单选择 33
5.2 手动调试 33
5.3 自动测试 35
6 总结与展望 37
参考文献. 38
致谢. 39
1.1 课题研究的目的和意义
随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术和现代测量技术的迅速发展，虚
拟仪器技术已经成为当前测试系统研究的热点。
虚拟仪器是基于计算机的软、硬件测试平台，它由计算机、应用软件和硬件三部分构
成，通过虚拟仪器软件开发平台将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体，把计算
机强大的数据处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的
显示、存储以及分析处理(24)。
LabWindows/CVI 是 National Instruments 公司推出的交互式 C 语言开发平台。它的
交互式编程方法、集成化开发环境、函数面板和丰富的函数库大大增强了语言的功能，为
熟悉 C 语言的开发人员提供了一个理想的软件开发平台。它已经成为测控领域最受欢迎的
软件开发平台之一。
LabWindows/CVI 主要应用在各种测试、控制、故障分析及信息处理软件的开发中，适
合于中、大型复杂测试软件的开发。
基于 PSI5 协议的 RSU 测试系统设计由 LabWindows/CVI 设计而成，LabWindows/CVI 以 交互式的程序开发、功能强大的库函数、灵活的程序调试手段、高效编程环境、开放式的
框架结构、集成式的开发环境等特点，为设计 RSU 测试系统提供了不可多得的方便之处，
使得开发测试系统的周期变得更短，成本更低，更重要的是用 CVI 设计而成的测试系统可
维护性较好，随时可以进行测试系统的升级与改进。
随着科技的发展，芯片行业也在快速的发展，而如何能够快速测试出芯片的各项功能
以判别生产的产品是否合格成为了测试行业的难点，传统的测试方式很难应对如今快速的
自动化批量生产对测试的需求。用 CVI 设计而成的软件测试系统结合外部测试硬件为我们
解决了这一难题，使得我们能够快速测试出生产的产品是否合格。
当前企业间竞争越来越激烈，再加上人员成本的提高，以其人们对安全性的要求越来
越高，芯片的测试成本和质量成为各企业生存的基本要素，企业能否越做越大，除了降低
成本以外质量至关重要。
1.2 国内外研究现状
测试仪器的发展经历了这样几个过程：(1）是模拟仪器的出现，以模拟技术处理检测
信号；(2）是集成电路的出现，开始出现数字仪器；(3）出现包含处理器的智能仪器；(4）
虚拟仪器出现，成为电子测试仪器发展史上的第二次革命。
虚拟仪器的出现是一项突破性的进展，它的发展经历了以下四个阶段(15)。 (1）通过计算机增强传统测试仪器的功能。GPIB 总线标准的建立，促使计算机和仪
器通信变得可行，可以把仪器通过 GPIB 或者 RS232 同 PC 连接起来，用户可以通过 PC 控
制仪器。这样高性能的计算机变成测试系统的一部分成为一种发展趋势； (2）开放式的仪器构成。此时技术上有了新的进步：一是插入式计算机数据采集卡；
二是 VXI 仪器总线标准的确立。这样，仪器的结构变得开放； (3）虚拟仪器框架在业界内得到广泛认同和采用。软件领域的技术进步，尤其是各种
算法的不断涌现，使得用户想构建的 VI 被封装起来。出现了很多行业标准。此时，软件
框架作为虚拟仪器的关键被人们所接受； (4）网络化虚拟仪器的产生与发展。Internet 技术的飞速发展和普及对人类的工作、
生活的各个方面产生了巨大的影响。那么，网络技术在虚拟仪器上的应用，能够满足人们
对于数据资源共享的需求。与此同时，网络上的资源是十分丰富的，测试系统网络化可以
最大限度的利用软硬件资源，网络化成为大势所趋(15)。
虚拟仪器技术的发展一直沿着一条标准化、开放性和多机构的路线，在过去的近 20
年里，逐步实现总线和驱动开发的标准化、硬件/软件的模块化、大力推广即插即用的硬
件模块和开发平台的简单化。随着计算机网络技术、多媒体技术和分布式技术的快速发展，
与计算机技术更深更广的结合将是虚拟仪器发展的核心内容，这种结合将推动虚拟仪器的
网络化和智能化，尤其是现在“云计算”等技术的推出更是给网络化、智能化虚拟仪器的
发展提供更坚实的基础(15)。
除了这些技术上的融合，虚拟仪器本身的一个特点就是软件是核心，那么软件设计将
会变得越来越重要，越来越复杂，各种算法将会是层出不穷的。软件技术的发展也将从结
构化程序设计向面向对象的程序设计过程，这样将可以优化测试的软件结构，缩短开发周
期，提高开发效率。而硬件设计会变得越来越容易，它同时胜任芯片测试这一重任，使得
大规模集成电路的迅速发展得以简化(15)。
1.3 论文内容和组织结构
1.3.1 论文研究内容
本文研究的是基于 PSI5 协议的 RSU 测试系统的开发，这个系统的设计是基于虚拟仪
器技术，采用了 CVI 编程以此来满足实际生产的测试需求，本文主要是针对 RSU 系列的芯
片测试。在此过程中，我查阅了些关于测试技术和虚拟仪器技术以及 PSI5 协议，数据采
集卡等相关资料，分析了各种测试技术标准，根据项目需求进行了硬件系统分析和选型，
并基于这些硬件的框架来设计一个测试系统的软件。本文涉及的主要内容有： （1） 介绍了虚拟仪器技术的国内外发展现状和发展趋势，阐述了虚拟仪器设计测试
系统相较于传统仪器系统所具有的优势同时大概介绍了一下虚拟仪器； （2） 介绍 LabWindows/CVI 测试软件平台，并对比其他虚拟仪器软件开发工具,在此
基础上设计一套实用的 RSU 测试软件； （3） 运用虚拟仪器设计过程中可能遇到的一些问题，比如要考虑软件运行时的可靠
性与稳定性； （4）RSU 测试系统的软件和硬件系统设计分析
（5）该测试系统主要硬件的介绍（NI 6514 板卡、PSI5-Simulyzer-Box-USB）以及
PSI5 协议的介绍。 （6）大体介绍一下 PSI5 协议的一些应用，项目总结与展望。
1.3.2 论文的组成部分
第 1 章，阐述课题提出的背景和研究意义，归纳总结了当前国内外虚拟仪器技术的发
展和趋势，并列出了本文主要内容和组成部分。 第 2 章，阐述了系统的总体方案，从软件和硬件两部分阐述了设计思路和实现方法，
并着重对软件设计提出了较为详细的阐明，其中涉及到面板设计的人机工程原则和多线程
技术等。第 3 章，阐述了系统设计硬件等的介绍。 第 4 章，阐述了测试系统软件的设计和软件模块的实现
第 5 章，测试系统应用举例。 第 6 章，项目总结和展望
摘 要 :PSI5 技术规范是由博世（Bosch）、Autoliv、大陆集团和协会两大成员 TRW 与飞思卡
尔共同制订出来的。PSI5 是一种开放标准，基于用于外设气囊传感器的现有传感器接口，
目前已经在数百万个气囊系统中得到验证。这种传感器的数据可通过双线接口同时进行同
步和异步传输。PSI5 通信协议的技术特性和低实施成本，使它同样适合许多其他汽车传感
器应用。RSU 类型的产品是一些芯片如 SMB482、SMB4X2、OROYA、ADXL-180-MODE 等类型，
这些芯片其中有些是安全气囊系统基础芯片，所以芯片的性能是至关重要的，性能的好坏
直接影响到安全气囊的最终质量，为了确保其质量，我们开发了该类芯片的测试系统。
本系统的硬件部分主要由传感器、数据采集卡 PCI6514、PSI5-Simulyzer，研华科技
的主机和显示器组成，而软件部分则采用 LabWindows/CVI 来编写，从而构成一整套完整
的数据采集系统。借助于 PXI 数据采集卡以及软件数据包 PSI5-Simulyzer 分析仪，可以
随时的采集到芯片内部性能参数，并进行分析对比，最终判断出芯片的质量是否合格。因 此，本系统具有简单的操作性、优良的扩展性以及广泛的适应性。
关键词：LabWindows/CVI PXI 数据采集 信号分析 加速度传感器 PSI5-Simulyzer
1 引言 1 *查看完整论文请+Q: 351916072
1.1 课题研究的目的和意义 . 1
1.2 国内外研究现状 . 2
1.3 论文内容和组织结构 . 3
1.3.1 论文研究内容 . 3
1.3.2 论文的组成部分 . 3 2 系统设计. 4
2.1 测试系统的功能需求 . 4
2.2 RSU 测量系统的测试方法 . 4
2.3 测试系统构成和设计思路 . 5
2.4 系统软件设计方案 . 6 3 程序设计硬件的介绍 8
3.1 NI PCI-6514 的介绍. 8
3.1.1 PCI-6514 数据采集卡介绍. 8
3.1.2 板卡的六大特性 8
3.1.3 NI PCI-6514 完整套件 . 9
3.1.4 NI PCI-6514 的电气图 9
3.2 PSI5 协议的介绍 10
3.2.1 PSI5 的描述 10
3.2.2 PSI5 的主要特点 11
3.2.3 PSI5 的系统设置 11
3.2.4 PSI5 操作模式 11
3.3 PSI5-Simulyzer 的介绍 12
3.3.1 PSI5—Simulyzer 盒子的前面插头与 LED 灯图 13
3. 3. 2 下图为盒子使用的后面插口图. 14
3. 3. 3 PSI5-Simulyzer 盒子的系统设计图 14
4 测试系统软件设计 16
4.1 程序设计与开发软件—LabWindows/CVI. 16
4.1.1 开发软件的选择及 LabWindows/CVI 的介绍 16
4.1.2 LabWindows/CVI 开发平台具有如下特点： . 16
4.1.3Labwindows/CVI 程序的一般构成 17
4.2 测试系统软件设计. 17
4.2.1 用户登录密码模块的设计. 18
4.2.2 产品列表面板的设计. 20
4.2.3 自动测试模块. 22
4.2.4 测试单元面板. 24
4.2.5 PSI5 Simulayer 面板 . 26
4.2.6 外围设备面板. 28
4.2.7 数据输入输出模块设计. 31
5 RSU 测试系统的应用举例 . 33
5.1 程序运行菜单选择 33
5.2 手动调试 33
5.3 自动测试 35
6 总结与展望 37
参考文献. 38
致谢. 39
1.1 课题研究的目的和意义
随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术和现代测量技术的迅速发展，虚
拟仪器技术已经成为当前测试系统研究的热点。
虚拟仪器是基于计算机的软、硬件测试平台，它由计算机、应用软件和硬件三部分构
成，通过虚拟仪器软件开发平台将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体，把计算
机强大的数据处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的
显示、存储以及分析处理(24)。
LabWindows/CVI 是 National Instruments 公司推出的交互式 C 语言开发平台。它的
交互式编程方法、集成化开发环境、函数面板和丰富的函数库大大增强了语言的功能，为
熟悉 C 语言的开发人员提供了一个理想的软件开发平台。它已经成为测控领域最受欢迎的
软件开发平台之一。
LabWindows/CVI 主要应用在各种测试、控制、故障分析及信息处理软件的开发中，适
合于中、大型复杂测试软件的开发。
基于 PSI5 协议的 RSU 测试系统设计由 LabWindows/CVI 设计而成，LabWindows/CVI 以 交互式的程序开发、功能强大的库函数、灵活的程序调试手段、高效编程环境、开放式的
框架结构、集成式的开发环境等特点，为设计 RSU 测试系统提供了不可多得的方便之处，
使得开发测试系统的周期变得更短，成本更低，更重要的是用 CVI 设计而成的测试系统可
维护性较好，随时可以进行测试系统的升级与改进。
随着科技的发展，芯片行业也在快速的发展，而如何能够快速测试出芯片的各项功能
以判别生产的产品是否合格成为了测试行业的难点，传统的测试方式很难应对如今快速的
自动化批量生产对测试的需求。用 CVI 设计而成的软件测试系统结合外部测试硬件为我们
解决了这一难题，使得我们能够快速测试出生产的产品是否合格。
当前企业间竞争越来越激烈，再加上人员成本的提高，以其人们对安全性的要求越来
越高，芯片的测试成本和质量成为各企业生存的基本要素，企业能否越做越大，除了降低
成本以外质量至关重要。
1.2 国内外研究现状
测试仪器的发展经历了这样几个过程：(1）是模拟仪器的出现，以模拟技术处理检测
信号；(2）是集成电路的出现，开始出现数字仪器；(3）出现包含处理器的智能仪器；(4）
虚拟仪器出现，成为电子测试仪器发展史上的第二次革命。
虚拟仪器的出现是一项突破性的进展，它的发展经历了以下四个阶段(15)。 (1）通过计算机增强传统测试仪器的功能。GPIB 总线标准的建立，促使计算机和仪
器通信变得可行，可以把仪器通过 GPIB 或者 RS232 同 PC 连接起来，用户可以通过 PC 控
制仪器。这样高性能的计算机变成测试系统的一部分成为一种发展趋势； (2）开放式的仪器构成。此时技术上有了新的进步：一是插入式计算机数据采集卡；
二是 VXI 仪器总线标准的确立。这样，仪器的结构变得开放； (3）虚拟仪器框架在业界内得到广泛认同和采用。软件领域的技术进步，尤其是各种
算法的不断涌现，使得用户想构建的 VI 被封装起来。出现了很多行业标准。此时，软件
框架作为虚拟仪器的关键被人们所接受； (4）网络化虚拟仪器的产生与发展。Internet 技术的飞速发展和普及对人类的工作、
生活的各个方面产生了巨大的影响。那么，网络技术在虚拟仪器上的应用，能够满足人们
对于数据资源共享的需求。与此同时，网络上的资源是十分丰富的，测试系统网络化可以
最大限度的利用软硬件资源，网络化成为大势所趋(15)。
虚拟仪器技术的发展一直沿着一条标准化、开放性和多机构的路线，在过去的近 20
年里，逐步实现总线和驱动开发的标准化、硬件/软件的模块化、大力推广即插即用的硬
件模块和开发平台的简单化。随着计算机网络技术、多媒体技术和分布式技术的快速发展，
与计算机技术更深更广的结合将是虚拟仪器发展的核心内容，这种结合将推动虚拟仪器的
网络化和智能化，尤其是现在“云计算”等技术的推出更是给网络化、智能化虚拟仪器的
发展提供更坚实的基础(15)。
除了这些技术上的融合，虚拟仪器本身的一个特点就是软件是核心，那么软件设计将
会变得越来越重要，越来越复杂，各种算法将会是层出不穷的。软件技术的发展也将从结
构化程序设计向面向对象的程序设计过程，这样将可以优化测试的软件结构，缩短开发周
期，提高开发效率。而硬件设计会变得越来越容易，它同时胜任芯片测试这一重任，使得
大规模集成电路的迅速发展得以简化(15)。
1.3 论文内容和组织结构
1.3.1 论文研究内容
本文研究的是基于 PSI5 协议的 RSU 测试系统的开发，这个系统的设计是基于虚拟仪
器技术，采用了 CVI 编程以此来满足实际生产的测试需求，本文主要是针对 RSU 系列的芯
片测试。在此过程中，我查阅了些关于测试技术和虚拟仪器技术以及 PSI5 协议，数据采
集卡等相关资料，分析了各种测试技术标准，根据项目需求进行了硬件系统分析和选型，
并基于这些硬件的框架来设计一个测试系统的软件。本文涉及的主要内容有： （1） 介绍了虚拟仪器技术的国内外发展现状和发展趋势，阐述了虚拟仪器设计测试
系统相较于传统仪器系统所具有的优势同时大概介绍了一下虚拟仪器； （2） 介绍 LabWindows/CVI 测试软件平台，并对比其他虚拟仪器软件开发工具,在此
基础上设计一套实用的 RSU 测试软件； （3） 运用虚拟仪器设计过程中可能遇到的一些问题，比如要考虑软件运行时的可靠
性与稳定性； （4）RSU 测试系统的软件和硬件系统设计分析
（5）该测试系统主要硬件的介绍（NI 6514 板卡、PSI5-Simulyzer-Box-USB）以及
PSI5 协议的介绍。 （6）大体介绍一下 PSI5 协议的一些应用，项目总结与展望。
1.3.2 论文的组成部分
第 1 章，阐述课题提出的背景和研究意义，归纳总结了当前国内外虚拟仪器技术的发
展和趋势，并列出了本文主要内容和组成部分。 第 2 章，阐述了系统的总体方案，从软件和硬件两部分阐述了设计思路和实现方法，
并着重对软件设计提出了较为详细的阐明，其中涉及到面板设计的人机工程原则和多线程
技术等。第 3 章，阐述了系统设计硬件等的介绍。 第 4 章，阐述了测试系统软件的设计和软件模块的实现
第 5 章，测试系统应用举例。 第 6 章，项目总结和展望
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