低成本单板级HIL测试系统解决方案VIO System说明

嵌入式软件的HIL测试需要复杂的测试系统及完整的ECU硬件，这导致通常只能在开发流程的后期阶段进行测试。全新推出的低成本解决方案VIO System，使得在开发前期不仅可以进行总线通讯测试，也可以同时进行I/O信号测试。

该系统设计紧凑，非常适合在实验室桌面上使用，即使在开发早期也能在评估板级进行持续测试和仿真。对传感器、执行器或ECU的硬件/软件开发阶段，VIO System都能应用于其中。其功能多样性可应用于各行各业，无论是汽车、航空航天、铁路、医疗还是工业领域，只要是早期I/O测试，VIO System都可以协助工程师快速发现和排查问题。

VIO System整体概览，特征及优势：

为开发及测试工程师的桌面使用进行紧凑化设计

无缝集成于CANoe中，通过系统变量控制

对连接的I/O板卡自动识别并生成接口变量

最大可级联10层VIO System机箱从而扩展I/O通道数量

可在同一CANoe工程下同时使用VT System及VN系列总线接口卡来扩展测试环境

所有相关的测试部件集成于单个设备中

电压及电流interwetten与威廉的赔率体系 量测量

电压及电流模拟量激励

数字量信号激励及测量

切换及短路故障继电器板卡（即将发布）

BLE/WIFI等IoT通讯板卡（即将发布）

无需工具也可以完成线束连接（所有I/O板卡采用相同的快插连接器）

图1：VIO System整体布置

VIO System的VIO9012机箱高度为95mm（约2U高）、宽度为342mm（四分之三19”宽）、深度为256mm。每个VIO System 12槽机箱中将包含1个最左侧的自身供电板卡VIO8904，以及1个最右侧的主机通讯板卡VIO6020，中间将提供12个I/O板卡卡槽，每个I/O板卡为20mm宽（占1卡槽），每个总线板卡为40mm宽（占2卡槽）。未来即将发布更加紧凑的7卡槽VIO9007机箱模块。

VIO System采用主动散热，背面具备3个低噪音风扇。使用温度范围0-50℃。可另外搭配19”机柜安装套件。

VIO System板卡介绍

01VIO6020

主机通讯板卡

VIO6020是VIO System的标准主机通讯板卡，将VIO System与CANoe所在的上位机PC连接，同时可支持12个I/O板卡，或最多2个VX1161系列的CAN/FlexRay总线接口卡使用。VIO6020包含3个RJ45 Ethernet接口，分别用于与上位机PC连接，级联VIO System，以及与VN系列总线接口卡连接。

图2：VIO6020主机通讯板卡

VX1161.41A/B

CAN/FlexRay总线板卡

VX1161.41A和VX1161.41B是VX1161高速数采及标定设备系列中的CAN/FlexRay总线接口卡。由于VIO System与VX1161系列采用相同的通讯及尺寸设计，因此VIO System可以复用VX1161.41A/B总线板卡。VX1161.41A可提供6路CAN/CANFD总线通道，而VX1161.41B除了6路CAN/CANFD外，还可以额外支持1路FlexRay总线通讯。

每块VX1161.41A/B需占用VIO System的2个I/O卡槽，每个VIO6020主机通讯板卡最多支持2块VX1161.41A/B板卡。更多总线通道需求，可通过VIO6020的RJ45 Ethernet端口实现部分VN系列总线接口卡的扩展连接。

图3：VX1161.41A/B CAN/FlexRay总线板卡

VIO8904

VIO System自身供电板卡

VIO8904是VIO System的标准供电板卡，为VIO System提供工作所需的3.3V及10V/40W供电。VIO8904的输入供电需连接24V/DC电源，Vector提供其专用的外置电源适配器Vector Power Supply ODU Mini-Snap来实现220V/AC转24V/DC供电。

图4：VIO8904 VIO System自身供电板卡

VIO1008

电压测量板卡

VIO1008板卡可提供8路电压测量通道，可提供3种差分测量量程，无故障注入功能。具体威廉希尔官方网站 参数见下：

图5：VIO1008电压测量板卡

VIO1804

电流测量板卡

VIO1804板卡可提供4路电流测量通道，可提供3种测量量程，无故障注入功能。具体威廉希尔官方网站 参数见下：

图6：VIO1804电流测量板卡

VIO2004

模拟量激励板卡

VIO2004板卡可提供4路电压或电流模拟量激励通道，对电流激励可提供内部或外部参考源选择，无故障注入功能。具体威廉希尔官方网站 参数见下：

图7：VIO2004模拟量激励板卡

VIO4028

数字量板卡

VIO4028板卡可提供28路数字电压信号的输入和输出通道，全部28路可处理 TTL数字电平信号及PWM采集，28路LVTTL/TTL数字信号输出接口中有16路可提供PWM激励：

图8：VIO4028数字板卡

VIO System与CANoe

连接使用

02

VIO System内部板卡之间以3Gbps的HSBL连接通讯，VIO System与CANoe所在上位机电脑采用1Gbps以太网通信。如下图所示，可在VIO6020的另外2个RJ45 Ethernet端口上级联更多VIO System及含Ethernet Uplink接口的VN总线接口卡，如VN1670、VN5620、VN5650等设备。

图9：VIO System通讯连接架构

若遇到复杂测试需求，需将VIO System与VT System进行联用时，可在同一个CANoe工程中分别通过Ethernet网线对2种测试系统连接并同时使用。

图10：VIO System与VT System同时使用

当用户拿到VIO System后，根据前期配置和订单情况不同，可能发货时已安装好板卡，也可能单独发货需要用户自行安装。板卡安装前请务必断开VIO System的电源连接，然后可根据使用习惯顺序插入板卡（VX1161.41系列总线卡需放置于除VIO8904电源模块外，最左面的4个卡槽），并使用随附的螺丝刀拧紧固定。考虑EMC及散热风道的因素，未使用的卡槽需务必通过随附的盖板进行遮挡。

随后为VIO8904供电，并通过RJ45千兆Ethernet网线将VIO6020的ETH1网口连接至CANoe所在的上位机PC。在使用CANoe扫描添加VIO System前，请确保UDP的2500端口以及TCP/IP的5555端口未被PC防火墙屏蔽。VIO6020主机通讯板卡的默认IP地址为192.168.100.10，请确保VIO6020连接的上位机PC对应网卡网段位于相同网段，即192.168.100.XX，子网掩码配置为255.255.255.0。

VIO System的使用要求CANoe版本最低为17，打开CANoe并创建任意工程后，可在Hardware – VIO System – Configuration按钮打开VIO System的配置窗口界面。

图11：VIO System配置窗口位置

随后可根据下图步骤，在第1步点开下拉菜单后等待3-5秒左右，在Available VIO Systems选单中会出现已连接的VIO System系统及对应IP和序列号名称。

图12：VIO System扫描窗口

添加已识别的VIO System后，以VIO4028板卡为例，在Hardware标签页下，选择VIO4028板卡本身，可对3号框内的Card name修改当前板卡的名称（影响对应系统变量的Namespace）。另外可通过4号框内的配置选择电平逻辑为LVTTL还是TTL电平，该配置会应用于当前板卡所有28路通道。

图13：VIO4028板卡配置界面

当点击下方特定通道后，可选择该通道运行于Output激励模式，还是Input测量模式。默认为Input测量模式。

图14：VIO4028通道模式配置

配置完成VIO4028的基本电气参数和运行模式后，可切换至Tasks标签页，对VIO4028的输入测量和输出激励任务进行设置。当在Tasks标签页下，Measurement tasks分类中找到对应的VIO4028板卡，可在3号框内对该板卡的测量任务名称进行配置（影响测量系统变量的Namespace），4号框中可对板卡至CANoe的更新频率进行设置（会应用于该板卡所有通道）。最终在5号框窗口中，列出了当前VIO4028所有测量系统变量的默认名称，可依据使用习惯进行修改，VIO4028总共提供数字量状态、PWM占空比、PWM周期三类测量信息，上述变量均为可读变量。

图15：VIO4028测量任务配置

对于Stimulation/settings tasks分类下的VIO4028设置，与测量任务下的配置类似，可修改Task名称及激励变量的名称，也可使用默认系统变量名称。激励变量中，提供1-16通道的输出模式切换、PWM周期、PWM占空比、更新模式设置，以及1-28所有通道的数字激励0/1切换及PWM测量时的超时时间设置。上述变量均为可写变量。

若使用CANoe 17 SP3以上版本时，可通过其新增的VIO System Configuration Tool工具完成固件升级、VIO6020 IP地址修改等操作。

图16：VIO System Configuration Tool打开位置

图17：VIO System Configuration Tool配置界面

配置完成后，以VIO4028为例通道1输出变化频率和占空比的PWM波，通过通道2回采的信息可通过用户熟悉的Trace、Graphic、Data等窗口观察并用于自动化测试。

图18：VIO System实际运行状态

关于VIO System的具体使用方法介绍，可参考CANoe 17及以上版本Help文档VIO System专题页面。

审核编辑：汤梓红