专利名称：基于stm32处理器的工程车载控制器智能测试系统的制作方法
技术领域：
本实验新型属于工程机械控制技术领域，特别是一种基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统。
技术背景[0002]近来年，我国在工程机械领域的发展取得了长足的进步，国家十二五规划预计到2015年，该行业的销售规模将达到9000亿元。工程机械产品的信息化发展，也越来越依赖于高度智能化的工程机械车载控制器。随着控制器产能的扩大，必须要有一种快速、智能的测试系统，以提高对控制器的测试效率及故障诊断水平。国外一些大型的工程机械车载控制器的研制厂商，针对各自的产品已研制了相关的测试系统，但尚无统一的标准，也未有测试系统在售的报道。国内从事工程机械车载控制器研发的厂商，也有专门的测试系统，但工作方式以手工操作为主，自动化、智能化水平较低。纵观国内外，尚无车载控制器测试系统的代表性产品问世。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统。实现本实用新型目的的技术方案为:一种基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，包括主控模块、显示模块、上位机通信模块、手控信号输入模块、测试端口模块、监测模块和电源管理模块，所述显示模块、上位机通信模块、手控信号输入模块、测试端口模块、监测模块和电源管理模块均与主控模块相连接；其中显示模块用于显示激励信号及测试结果，测试端口模块为系统提供测试端口。所述的主控模块包括基于Cortex_M3内核的STM32处理器、扩展的大容量SRAM和FLASH存储器。所述的显示模块包括7寸液晶显示模块和串行通信指令端口。所述的上位机通信模块包括CAN接口、USB接口。所述的监测模块包括板温监测模块、电源电压监测模块、多功能电路配置监测模块以及功率信号状态监测模块。所述的手控信号输入模块包括自恢复按键与光电编码旋钮。所述的测试端口包括了模拟/数字量输入端口、三式模拟量输出端口、电压模拟量输出端口、频率信号输出端口、开关量输出端口、开关量输入端口、I路RS232端口、I路LIN端口和2路CAN端口。所述的电源管理模块包括输入端浪涌防护电路。所述的测试端口模块中的电压模拟量输出接口、开关量输出接口、开关量输入接口最高支持的电压为电池电压。所述测试端口集成在塑化面板上，为易拔插端口。本实用新型与现有技术相比，其显著优点为:1)本实用新型的系统满足工程机械系统复杂的工业环境，适合在恶劣的工程环境下使用，提高了测试人员的工作效率，实现工程车载控制器故障检测的智能化；2)本实用新型采用高性价比的STM32处理器为核心，具备突破性的CorteX-M3内核，采用基于U C/OS-1I的软件测试技术，采用基于软件切换的模拟信号通道复用、激励信号的反馈检测等硬件设计技术，实现了自动测试与手动测试结合、测试方案模板化配置、上位机在线监测等功能，能够满足工程车机械控制系统的应用需求。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统原理框图。图2是本实用新型的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统架构框图。
具体实施方式
本实用新型的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，它包括了主控模块、显示模块、上位机通信模块、手控信号输入模块、测试端口模块、监测模块以及电源管理模块等电路功能模块。所述的主控模块选用了基于Cortex-M3内核的STM32F1系列处理器，工作频率7 2 MH z，3 2位总线宽度，具有集成端口丰富、可靠性高、环境适应性强的特点。为了保证STM32处理器的正常工作，为其扩展了外围配置电路、大容量SRAM和FLASH。所述的显示模块包括7寸液晶显示模块、I路串行通信指令端口，可实现激励信号及测试结果的实时显示与控制，既可以反应手控信号的控制，也可以显示上位机在线监测的状态。该模块接收STM32处理器发出的串行通信指令，结合手控信号，实现手动测量的实时性与可视化。所述的上位机通信模块包括I路CAN接口、I路USB接口，任选I种通信方式即可实现上位机通信。所述的手控信号输入模块包括9路自恢复按键电路、3路光电编码旋钮电路。上位机通信模块，可以通过CAN总线或USB接口，由上位机对系统测试方案进行下载、更新和在线监测，实现自动控制。所述的测试端口模块包括8路模拟/数字量输入端口、8路三式模拟量输出端口、8路24V电压模拟量输出端口、8路频率信号输出端口、16路4A开关量输出端口、32路开关量输入端口、I路RS232端口、I路LIN端口、2路CAN端口。所有端口集成在塑化面板之上，所有端口均采用易拔插、易夹接设计，便于和各种测试目标快速对接，实现人性化的测试环境。测试端口模块的模拟/数字量输入接口支持模拟量测量与数字量测量的软件切换，模拟量测量支持低电压范围0-5V与高电压范围0-32V的软件切换，并配有多功能电路配置监测电路，保证系统如实反应用户设定。所述的测试端口部分的三式模拟量输出接口支持高精度电压模拟量、电流模拟量、电阻模拟量的软件切换。所述的测试端口部分的电压模拟量输出接口、开关量输出接口、开关量输入接口最高支持电压为电池电压，开关量输出接口配有功率信号状态监测电路，具备高可靠性。所述的测试端口模块的RS232、LIN、CAN等通信接口由主控模块进行控制。测试端口模块集成在塑化面板之上，所有端口均采用易拔插、易夹接设计，便于和各种测试目标快速对接，实现人性化的测试环境。所述的监测模块包括板温监测、+5V电压监测、4A开关量输出上拉电压值监测和模拟/数字量输入配置电路的上、下拉电压值监测电路。所述的电源管理模块包括输入端浪涌防护电路、测试系统电源供应、控制器电源供应和控制器点火开关接口，可以在60V以上的电源电压冲击时进行保护，提供系统内部+5V和+3.3V电压，提供适合控制器特点的点火开关。结合图1，本实用新型包括的的主控模块采用的主处理器为基于CorteX-M3内核的STM32F1系列处理器，为保证其正常运行，对其进行了外部扩展，扩展了 128KB外部RAM用以实时运行程序、2MB的外部FLASH用以存储程序。STM32处理器正常运行时，能够接收处理各种外部输入信号，控制各种输出信号，通过RS232接口传递显示指令、USB接口和CAN总线接口实现与上位机通信。显示模块采用7寸LED背光液晶屏，分页显示测试端口中各输入、输出模块的实时值，也可以通过按键选定界面中任一通道，设置其现在的输出状态与绝对值。手控信号输入模块的按键效果直接反映在液晶屏中。光电编码器采用增量式，单周输出30个脉冲，与处理器的正交编码接口连接，可以直接控制频率量、模拟电压量和三式模拟量的输出数值，提高了激励信号的操作性。测试端口模块的8路模拟/数字量输入端口，可由处理器通过SPI总线配置成0-5V的高精度电压测量模式、0-32V的大范围电压测量模式及数字量测量模式；8路三式模拟量输出端口也可通过SPI总线、IIC总线配置成0-5V电压模拟量输出、4-20mA电流模拟量输出、0-100K电阻模拟量输出，各通道均是独立配置。测试端口模块的8路24V电压模拟量输出端口连续可调，有效分辨率可达到1/256 ;8路频率信号输出端口可以输出10-10000HZ的频率量，最高输出电压不超过车载电池电压；16路4A开关量输出端口输出电平为电池电压；1路RS232接口，最高支持115200bps的波特率；1路LIN接口，最高支持20kpbs的波特率；2路CAN接口最高支持500kbps的波特率，支持终端匹配或无终端匹配两种不同的端接方式；三种通信接口都具有保护功能，可防止意外高压对接口电路的损坏。 监测模块包括板温监测、+5V电压监测、4A开关量输出上拉电压值监测和模拟/数字量输入配置电路的上、下拉电压值监测电路，多功能电路、复用电路通过串行总线配置，逻辑关系复杂，故需通过必要的监测方法保证通道状态符合用户设定。电源管理模块包括输入端浪涌防护电路、测试系统电源供应、控制器电源供应和控制器点火开关接口，可以在60V以上的电源电压冲击时进行保护，提供系统内部+5V和+3.3V电压，此外控制器在接通电源后还接通点火信号才能启动，点火信号中断后，控制器将作出相应动作，最后关断电源，所以电源管理模块还提供了摇臂式点火开关，更真实的模拟控制器工作环境。结合图2，本实用新型的系统架构包括:最底层为硬件资源，完成电气信号的发送与接收。其上为底层软件，其中包括输入端口监测及输出端口控制两大功能模块，其上为任务调度核心，即y C/0S-1I操作系统，通信端口控制模块完成CAN、RS232等通信端口的控制，而数据交换管理完成测试指令的解析与测试结果数据的打包。整个系统中最上层为测试软件，完成测试方案模板的保存、删除及配置功能，完成测试结果数据的显示，完成测试指令的解析与测试结果数据的打包。本实用新型采用高性价比的STM32处理器为核心，具备突破性的Cortex-M3内核，采用基于liC/OS-1I的软件测试技术，采用基于软件切换的模拟信号通道复用、激励信号的反馈检测等硬件设计技术，实现了自动测试与手动测试结合、测试方案模板化配置、上位机在线监测等功能，能够满足工程车机械控制系统的应用需求。
权利要求1.一种基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，其特征在于，包括主控模块、显示模块、上位机通信模块、手控信号输入模块、测试端口模块、监测模块和电源管理模块，所述显示模块、上位机通信模块、手控信号输入模块、测试端口模块、监测模块和电源管理模块均与主控模块相连接；其中显示模块用于显示激励信号及测试结果，测试端口模块为系统提供测试端口。
2.根据权利要求1所述的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，其特征在于:所述的主控模块包括基于Cortex-M3内核的STM32处理器、扩展的大容量SRAM和FLASH存储器。
3.根据权利要求1所述的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，其特征在于，所述的显示模块包括7寸液晶显示模块和串行通信指令端口。
4.根据权利要求1所述的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，其特征在于，所述的上位机通信模块包括CAN接口、USB接口。
5.根据权利要求1所述的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，其特征在于，所述的监测模块包括板温监测模块、电源电压监测模块、多功能电路配置监测模块以及功率信号状态监测模块。
6.根据权利要求1所述的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，其特征在于，所述的手控信号输入模块包括自恢复按键与光电编码旋钮。
7.根据权利要求1所述的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，其特征在于，所述的测试端口包括了模拟/数字量输入端口、三式模拟量输出端口、电压模拟量输出端口、频率信号输出端口、开关量输出端口、开关量输入端口、I路RS232端口、I路LIN端口和2路CAN端口。
8.根据权利要求1所述的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，其特征在于，所述的电源管理模块包括输入端浪涌防护电路。
9.根据权利要求7所述的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，其特征在于，所述的测试端口模块中的电压模拟量输出接口、开关量输出接口、开关量输入接口最高支持的电压为电池电压。
10.根据权利要求7或9所述的基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统，其特征在于，所述测试端口集成在塑化面板上，为易拔插端口。
专利摘要本实用新型公开了一种基于STM32处理器的工程车载控制器智能测试系统。其智能性主要体现在采用基于软件切换的模拟信号通道复用技术，激励信号可以通过用户操作面板或上位机两种方式同时控制、实时显示，实现了自动控制和手动控制相结合；可针对不同类型的控制器制订相应的测试方案模板，便于调用和快速定位错误信息，实现了测试的智能化、模板化。其系统组成包括主控部分、显示部分、上位机通信部分、手控信号输入部分、测试端口部分以及电源管理部分等电路功能部分，防电涌、抗震动，适合在恶劣的工程环境下使用，其功能和性能具备创新性和代表性，能够提高测试人员的工作效率，实现工程车载控制器故障检测的智能化。
文档编号G05B23/02GK202975802SQ20122070778
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者孙波, 周睿, 罗先培, 乔旭兴, 王晨, 闫文奇, 颜伟 申请人:中国船舶重工集团公司第七一六研究所