HIL測試：跨行業(yè)解決方法

HIL定義

HIL是一種嵌入式軟件測試技術(shù)，該技術(shù)使用軟件模型來模擬真實的測試系統(tǒng)，并連接來自控制器的真實信號，這使控制器誤以為自己安裝在了組裝好的的產(chǎn)品中，然后就像在真實系統(tǒng)中一樣，進行測試和設(shè)計迭代。通過這種方式，工程師可以輕松應(yīng)對數(shù)千種可能的情況，正確地運行控制器，節(jié)省物理測試所需的成本和時間。

HIL案例

企業(yè)使用HIL測試嵌入式軟件，有助于避免各種生產(chǎn)故障，比如油井作業(yè)中因井下工具損壞導(dǎo)致每天100 萬美元的損失、召回數(shù)千臺智能洗衣機或植入病人的起搏器存在缺陷。對于用戶和開發(fā)這些產(chǎn)品的工程團隊而言，這些情況的后果都是無法承受的。發(fā)生此類產(chǎn)品故障的公司可能將面臨經(jīng)濟處罰、品牌聲譽受損、道德譴責等方面的風險。硬件在環(huán)(HIL)測試是一種預(yù)防性測試方法，軟件工程師和測試工程師借此可以評估現(xiàn)場無法重現(xiàn)的極端情況。企業(yè)也可以在設(shè)計初期就進行測試并快速迭代，而不用等待生產(chǎn)測試，從而節(jié)省大量費用和時間。

為什么航空航天和汽車領(lǐng)域之外也需要進行HIL

執(zhí)行阿波羅任務(wù)期間，思想前衛(wèi)的科學家們?yōu)榱藢⑷祟愃腿胛粗奶?，首次在航空航天行業(yè)進行了HIL測試。測試這種情況的唯一方法是使用仿真。自那以后的50年中，HIL由于可以更早地測試嵌入式軟件，避免在部署到昂貴的生產(chǎn)系統(tǒng)之后才發(fā)現(xiàn)問題，受到了多個行業(yè)的青睞，包括航空航天、汽車、石油和天然氣、醫(yī)療設(shè)備、白色家電等。隨著設(shè)備變得越來越智能，更多板載計算功能嵌入到設(shè)備中，迭代測試的機會和收益也隨之不斷增加。因此，在依賴于嵌入式軟件開發(fā)各種產(chǎn)品的各個行業(yè)中，HIL的應(yīng)用日益廣泛。

隨著板載軟件的興起，在設(shè)計初期就進行復(fù)雜測試的需求日益突出。領(lǐng)先的設(shè)計和測試組織正在使用HIL滿足這種需求。

益處多多：不只僅是故障檢測，更是創(chuàng)新之利器

“測試”一詞通常是指將設(shè)計投入生產(chǎn)并最終推向市場之前的最終步驟。視行業(yè)而定，測試可能是組織非常重要的一個環(huán)節(jié)分，也可能只是工程師迫于無奈，在項目結(jié)束之前不得不進行的最后一步。從表面上看，測試的目的是進行最終檢查，確保一切如預(yù)期進行以及讓相關(guān)人員有信心產(chǎn)品在現(xiàn)場也能夠正常運行。

HIL使測試不再是項目計劃中的一個可有可無的選項，而是創(chuàng)新不可或缺的一部分，助力公司取得成功的利器。

有遠見的公司并不僅僅只是在產(chǎn)品上市之前進行HIL測試。雖然HIL的長期目標是預(yù)防在成本高昂的項目中出現(xiàn)重大失誤，但它同時也是一種設(shè)計工具，軟件工程師可以借此進行迭代測試以及調(diào)整其軟件設(shè)計。這可以在正式測試開始之前就提高產(chǎn)品質(zhì)量。此外，軟件工程師還可借助HIL可以快速構(gòu)思和測試新想法，通過及時反饋最大限度地進行創(chuàng)新。

HIL系統(tǒng)的要素:軟件和硬件組合

HIL系統(tǒng)的核心要素有待測設(shè)備(DUT)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及模擬真實場景發(fā)送和接收信號的模型。其他要素還包括測試用例自動化、數(shù)據(jù)管理、定制通信協(xié)議、故障插入和負載。

NI平臺對應(yīng)于典型HIL系統(tǒng)要求

構(gòu)建HIL試驗臺：NI的開放式HIL方法

NI軟件定義的平臺可允許用戶對自定義信號進行自定義編程，且提供更快的處理速度、模型集成以及無縫的驅(qū)動集成，使原來就很強悍的硬件發(fā)揮出更強的性能。借助NI基于配置的實時測試軟件Veristand,測試工程師可以整合使用MathWorks Simulik等20多種不同環(huán)境創(chuàng)建的模型。此外，SLSC硬件充當DUT與測量硬件（PXI或CompactRIO）之間的模塊化接口，提供信號調(diào)理、故障插入和加載功能。在NI領(lǐng)域?qū)＜液献骰锇榈闹С窒?，SLSC的模塊組合日趨豐富，還可允許用戶根據(jù)需要自行定制模塊。這種方法大大地減少了連線問題，簡化了故障分析，并最大程度地實現(xiàn)了系統(tǒng)之間以及測試之間的復(fù)用。

基于NI開放平臺的典型HIL系統(tǒng)

與其他供應(yīng)商提供的封閉式黑盒解決方案不同, NI的HIL可根據(jù)需要進行定制。它基于經(jīng)過行業(yè)驗證的最新商用現(xiàn)成(COTS)組件構(gòu)建而成，這些組件均有其生命周期支持表，用戶可以據(jù)此相應(yīng)地進行規(guī)劃，開發(fā)需要使用數(shù)十年或更長時間的試驗臺。利用NI平臺的開放性，工程師可以集成已有的測試硬件和軟件，減輕遷移到新解決方案的負擔。

采用新的測試系統(tǒng)并非一蹴而就的事，可能牽涉甚廣，尤其是當測試系統(tǒng)的更改可能會影響正在開展的項目時。為此，NI提供了不同級別的定制服務(wù)，無論是完整的一站式解決方案還是特定的集成，均可NI覆蓋全球的合作伙伴網(wǎng)絡(luò)均可為您提供幫助。而且NI遍布全球的支持工程師還可以幫助客戶分析故障并根據(jù)客戶需要的語言和所在時區(qū)提供指導(dǎo)，助其取得成功。

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