[发明专利]用于测试虚拟控制仪的测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在模拟器中利用模拟环境测试虚拟控制仪的至少一部分的测试装置，所述测试装置具有虚拟控制仪和模拟环境，其中，所述虚拟控制仪包括至少一个带有至少一个外部数据接口的软件组件，其中，所述模拟环境包括至少一个用于与虚拟控制仪至少间接地进行数据交换的数据接口。

背景技术

非虚拟、亦即“真实”控制仪现今大多被理解为带有I/O接口(I/O＝输入/输出)的小型计算机，这些小型计算机通常配备有实时功能性的运行系统，该运行系统允许在控制仪上实现大多调节技术的(也复杂的)任务。控制仪开发是技术开发大规模仪器技术的设备的核心组成部分，如这些设备由工业实践所已知的那样。要提及的例子是，在自动化的领域中、在航空和航天中和在工业的产品技术的设备中使用控制仪。

在最终产品中使用的系列控制仪的测试是在控制仪上要实现的调节或者控制的大量前置开发步骤的终点，其中，这些开发步骤通常利用所谓的V模型或者V循环来描述。在对于多个技术设备的功能必要的调节器开发开始时，在计算机上利用数学映射的建模环境进行调节算法的数学建模，其中，调节器理解为控制仪的组成部分。附加地，也对控制仪的环境进行数学建模，因为感兴趣的是调节器对控制仪随着要控制的过程的相互作用。在这些函数的数学的观测时，大多不需要按实时模拟(离线模拟)。

在下一个步骤中，事先设计好的调节算法借助于快速控制样机传输到高性能的、大多数实时功能性的硬件上，该硬件通过适合的I/O接口与实际的物理过程连接、亦即例如与机动车发动机连接。该实时功能性的硬件通常与稍后使用的系列控制仪无关，这里与证明事先设计好的调节在实际中原则上的可操作性有关。

在另一个的步骤中，在自动产生系列编码的范围内，在稍后在系列控制仪中可能实际使用的目标处理器上实现调节。因此，目标硬件在该步骤中接近系列控制仪，但与系列控制仪不相同。在下一个步骤中，在硬件在环测试(HIL)的范围内检查通常首先存在于后来的开发阶段中的系列控制仪。在该步骤中物理存在的系列控制仪这里借助于其物理控制仪接口与高性能的模拟器连接。模拟器模拟要测试的系列控制仪的必需的参量并且与系列控制仪交换输入参量和输出参量。系列控制仪的物理控制仪接口的插脚通过电缆束与模拟器连接。因此可能的是，在模拟环境中模拟车辆发动机(必要时带有发动机、传动系、行驶机构和行驶线路(Fahrstrecke)的整个车辆)的所有必需的参量并且无危险地检查与模拟环境相互作用的系列控制仪的性能。

这样在HIL模拟的范围内测试的系列控制仪最终在“真实的”目标系统中、亦即例如在车辆中安装并且在真实的物理环境中测试，该环境事先只在模拟环境中模仿。

特别证实了在调节器开发时的先前概述的开发过程。然而开发过程随之带来：系列控制仪在开发结束时才完全被集成到开发过程中并且因此也在稍后的开发情况中才被检查。在系列控制仪实际存在之前，利用已描述的开发过程仅能够在抽象的功能层面上测试功能性，亦即实际上仅在应用软件层面上。稍后在系列控制仪上使用的软件组件的良好部分不在早期开发情况中一起测试。属于这些软件组件的是如下运行环境，这些软件组件在应用软件和接近硬件的软件层之间通信交流。更接近硬件的软件组件例如是运行系统以及与平台无关的基础软件(系统服务、通信服务、I/O硬件抽象层等等)并且最终是运行系统和基础软件的与平台相关的部分。

为了系列控制仪的大规模的部分及早地包含到开发过程中，先前提到的软件组件(至少部分地)在所谓的虚拟控制仪的范围内被仿制并且在模拟器中模拟(dSPACE目录2012：“系统平台V-ECU生成模块”以及“dSPACE离线模拟器”)。在模拟器中，虚拟控制仪至少与同样存在于模拟器中的模拟环境相互作用。相互作用通过经由虚拟控制仪的软件组件的所述至少一个外部数据接口以及模拟环境的数据接口来交换数据而发生。虚拟控制仪的哪些软件组件供外部数据接口使用取决于在虚拟控制仪中映射的、先前提到的软件层。当抽象的应用软件仅映射在虚拟控制仪中时，则应用软件的软件组件提供用于模拟环境的外部接口。而如果运行环境附加地也是虚拟控制仪的组成部分，外部数据接口通过其供软件组件被提供。当位于还更深的软件层(例如运行系统的或者基础软件组件的软件层)被映射时，则软件组件提供用于模拟环境的外部数据接口。