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[摘 要]本文主要介绍汽车零部件之一汽车仪表人机界面（HMI）的功能测试的现状和技术前瞻。从自动化测试的角度分析和介绍在软件开发阶段过程中HMI黑盒测试技术的方法和应用。
[关键词]汽车仪表 HMI 功能测试
中图分类号：TP23；TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0046-01
随着科技的發展，汽车技术领域也日新月异。而作为作为汽车零部件之一的汽车仪表技术也日趋重要和复杂。从第一代的数字码表，到现在的步进电机，从第一代的断码显示到现在的TFT屏，无不见证科技的发展。可以预见到2020年左右，全屏幕仪表将占据市场主导地位。与此同时，仪表的功能测试领域也要有更新的测试理论和技术来满足全屏技术的需求。以下将会和读者分享仪表HMI测试领域里最新的技术发展。
自动化测试基础，在仪表HMI的测试中，需要验证图像能否按照逻辑在正确时间点，顺序，像素显示给测试人员。随着仪表功能的复杂度增加，HMI的信息量越来越大，原始的人工测试特别在TFT屏幕时代已经满足不了需求。因此基于Labview ，C++或者C#编写的自动化测试工具应运而生。通过这些工具，在编译好测试脚本的情况下，可以完成按照脚本自动的触发模拟信号，自动的读或者写EEPROM，自动的对比图片和标志位，从而完成图片的逻辑和正确性的验证。在仪表测试领域HMI自动化测试的结构一般如下：
在上图中，自动化测试工具可以控制电源的电压，来模拟正常和欠压状态下测试对象的工作特性，通过可编程开关和电阻来模拟汽车点火状态或者供出不同阻值的电阻来模拟汽车上的阻值型传感器，而通过调用通信模块可以模拟整车状态下的通信情况，同时可以控制图像抓取工具实时的下载图像。在抓取图片以后就可以自动的来对比相应的图像，这个对比也是通过自动化测试工具来调用图像对比工具而进行的对比，而对比的前提是已经有可用的图片用来对比，我们称之为图像生成。
图像生成，汽车生产商提供的图片都是分解开的图片，我们要做的工作就是依据汽车生产商的需求按照逻辑组合条件生将分解开的图片组合在一块。例如，四个门，引擎盖和后备箱都有各自的信号来控制，当某一个或者几个信号都触发的时候，相应的组合图片就应该显示出来。而这个组合的过程需要一个专门的图像处理工具，这里就不介绍这个工具的使用方法，但是这些工具要具有能够定义图像的如下属性：图像坐标、X_Alignment、Y_Alignment、文本的颜色、字体大小、字体类型、对齐方式等。当然这种图像生成工具也要具备逻辑编译的特性以使图像能够按照一定的逻辑条件显示并导出。随着图像数量的增多，可编程的自动化导出图像的工具会成为未来发展的方向。因为通过穷举的方法很难将各种组合都一一考虑到，而且原始的方法也会耗费很大的人力和时间。为了提高效率，图像生成的工具还要能整合所有的图像资源，语言类型，信号资源。
图像资源：就是将这个项目能用到的零碎图像都放在一块，而每个零碎图像都有唯一的名字，这样编译者只要通过调用想要的图像的名字就可以得到想要的图片，一般图片类文件的格式有 .PSD，.PNG， .BMP，QML 和 DOORS ，这些格式都应该是图像生成工具应该考虑支持的。
语言类型：一个商品的销售区域有可能涉及的不同的国家，因此针对可能的市场区域要给每个提示信息能够配置不同的国家语言，所以图像生成工具也要具备能调用文本类型资源的功能。
信号资源：在实车中驾驶员触动某一个功能键就会有相应的信息触发来告诉驾驶员操作是否成功，而图像生成工具也要有模拟相应信号的功能，这样才能按照编译者想要的功能按照信号的触发逻辑正确的显示出来。下面将以车门开作为案例来描述图像生成的具体过程：
我们定义左前门，右前门，左后门，右后门信号名字分别为LFDoorsts，RFDoorsts，LRDoorsts，RRDoorsts ，车门打开的条件是相应的信号置1，关闭则置0，要显示门打开的图像总的包括四个门，整车图片，后视镜图片，引擎盖图片，后备箱图片，如果我们想显示左前门被打开，就要显示左前门和整车图片而其他图片就不需要显示，这样我们就可以定义图片显示属性中的“可显示性”放入如下的逻辑：LFDoorsts=1& RFDoorsts=0& LRDoorsts=0& RRDoorsts=0，这里可以设置整车默认是一直显示的，而引擎盖和后备箱图片默认不显示的。通过这样的逻辑就会让左前门和整车图片一起显示出来，现实中就是显示车门已经打开。
图像的采集，图像获得的方法有很多种，可以通过高清相机，像素下载工具，缓存读取工具。高清相机具有价格昂贵，固定困难，可移植性差的特点只适合在工业生产领域，缓存读取工具依附于软件开发，可复用性差，相对于更改频率高的软件开发阶段 ，像素下载工具具有，移动方便，价格便宜的特性而成为首选。
首先，需要一个图像采集卡，例如Matrox Solios，这是迈创公司的一款数据采集卡，可以通过Labview 来驱动，然后，通过FPGA模块和Input Adapter 和Output Adapter 模块将HMI屏幕上的数据直接采集到电脑上，可以支持显示尺寸 从320x240 到 1920x720，最后通过电脑上的软件将采集的图像保存供自动化比对时使用。在图像抓取前有一项重要的工作就是定义你所要抓取的图像的中心点，这个中心点就是用来定义坐标的起始位置。然后再定义每个像素点的坐标，这样就可以保证每一个像素不会被遗漏掉。像素下载工具的通信速率也要满足被测试对象的设计标准，一般来说，在没有进入动画视频时代的仪表HMI，60fps的通信速率已经可以满足需求。同时，为了适用不同屏幕大小的需求，图像下载工具还要有能够配置下载图像的区域大小，可以通过编辑FPGA来实现这个功能。
对于一个设备，它的适用性也很重要，为了使图像下载工具能够适用不同项目的需求，可以通过更改input adapter 上的Display Connector的接口形式来扩展其适用性。在数据采集软件工具的控制面板上我们可以通过定义采集的时间间隔，采集后保存图片的格式 等等。
以上就是从结构上介绍了汽车仪表HMI功能测试的方法，将图像生成，图像采集，图像对比做了简单的介绍，相信随着科技的进步，更高级，自动化程度更高的测试方法还会被发明出来。
参考文献：
[1] 专著--阮奇桢.我和LabVIEW：一个NI工程师的十年编程经验[ISBN 9787811248890].第二版.北京航空航天大学出版社.2009年9月
[2] 专著--杨杰.数字图像处理及MATLAB实现[ISBN9787121111723].第一版.电子工业出版社.2010年7月
[关键词]汽车仪表 HMI 功能测试
中图分类号：TP23；TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0046-01
随着科技的發展，汽车技术领域也日新月异。而作为作为汽车零部件之一的汽车仪表技术也日趋重要和复杂。从第一代的数字码表，到现在的步进电机，从第一代的断码显示到现在的TFT屏，无不见证科技的发展。可以预见到2020年左右，全屏幕仪表将占据市场主导地位。与此同时，仪表的功能测试领域也要有更新的测试理论和技术来满足全屏技术的需求。以下将会和读者分享仪表HMI测试领域里最新的技术发展。
自动化测试基础，在仪表HMI的测试中，需要验证图像能否按照逻辑在正确时间点，顺序，像素显示给测试人员。随着仪表功能的复杂度增加，HMI的信息量越来越大，原始的人工测试特别在TFT屏幕时代已经满足不了需求。因此基于Labview ，C++或者C#编写的自动化测试工具应运而生。通过这些工具，在编译好测试脚本的情况下，可以完成按照脚本自动的触发模拟信号，自动的读或者写EEPROM，自动的对比图片和标志位，从而完成图片的逻辑和正确性的验证。在仪表测试领域HMI自动化测试的结构一般如下：
在上图中，自动化测试工具可以控制电源的电压，来模拟正常和欠压状态下测试对象的工作特性，通过可编程开关和电阻来模拟汽车点火状态或者供出不同阻值的电阻来模拟汽车上的阻值型传感器，而通过调用通信模块可以模拟整车状态下的通信情况，同时可以控制图像抓取工具实时的下载图像。在抓取图片以后就可以自动的来对比相应的图像，这个对比也是通过自动化测试工具来调用图像对比工具而进行的对比，而对比的前提是已经有可用的图片用来对比，我们称之为图像生成。
图像生成，汽车生产商提供的图片都是分解开的图片，我们要做的工作就是依据汽车生产商的需求按照逻辑组合条件生将分解开的图片组合在一块。例如，四个门，引擎盖和后备箱都有各自的信号来控制，当某一个或者几个信号都触发的时候，相应的组合图片就应该显示出来。而这个组合的过程需要一个专门的图像处理工具，这里就不介绍这个工具的使用方法，但是这些工具要具有能够定义图像的如下属性：图像坐标、X_Alignment、Y_Alignment、文本的颜色、字体大小、字体类型、对齐方式等。当然这种图像生成工具也要具备逻辑编译的特性以使图像能够按照一定的逻辑条件显示并导出。随着图像数量的增多，可编程的自动化导出图像的工具会成为未来发展的方向。因为通过穷举的方法很难将各种组合都一一考虑到，而且原始的方法也会耗费很大的人力和时间。为了提高效率，图像生成的工具还要能整合所有的图像资源，语言类型，信号资源。
图像资源：就是将这个项目能用到的零碎图像都放在一块，而每个零碎图像都有唯一的名字，这样编译者只要通过调用想要的图像的名字就可以得到想要的图片，一般图片类文件的格式有 .PSD，.PNG， .BMP，QML 和 DOORS ，这些格式都应该是图像生成工具应该考虑支持的。
语言类型：一个商品的销售区域有可能涉及的不同的国家，因此针对可能的市场区域要给每个提示信息能够配置不同的国家语言，所以图像生成工具也要具备能调用文本类型资源的功能。
信号资源：在实车中驾驶员触动某一个功能键就会有相应的信息触发来告诉驾驶员操作是否成功，而图像生成工具也要有模拟相应信号的功能，这样才能按照编译者想要的功能按照信号的触发逻辑正确的显示出来。下面将以车门开作为案例来描述图像生成的具体过程：
我们定义左前门，右前门，左后门，右后门信号名字分别为LFDoorsts，RFDoorsts，LRDoorsts，RRDoorsts ，车门打开的条件是相应的信号置1，关闭则置0，要显示门打开的图像总的包括四个门，整车图片，后视镜图片，引擎盖图片，后备箱图片，如果我们想显示左前门被打开，就要显示左前门和整车图片而其他图片就不需要显示，这样我们就可以定义图片显示属性中的“可显示性”放入如下的逻辑：LFDoorsts=1& RFDoorsts=0& LRDoorsts=0& RRDoorsts=0，这里可以设置整车默认是一直显示的，而引擎盖和后备箱图片默认不显示的。通过这样的逻辑就会让左前门和整车图片一起显示出来，现实中就是显示车门已经打开。
图像的采集，图像获得的方法有很多种，可以通过高清相机，像素下载工具，缓存读取工具。高清相机具有价格昂贵，固定困难，可移植性差的特点只适合在工业生产领域，缓存读取工具依附于软件开发，可复用性差，相对于更改频率高的软件开发阶段 ，像素下载工具具有，移动方便，价格便宜的特性而成为首选。
首先，需要一个图像采集卡，例如Matrox Solios，这是迈创公司的一款数据采集卡，可以通过Labview 来驱动，然后，通过FPGA模块和Input Adapter 和Output Adapter 模块将HMI屏幕上的数据直接采集到电脑上，可以支持显示尺寸 从320x240 到 1920x720，最后通过电脑上的软件将采集的图像保存供自动化比对时使用。在图像抓取前有一项重要的工作就是定义你所要抓取的图像的中心点，这个中心点就是用来定义坐标的起始位置。然后再定义每个像素点的坐标，这样就可以保证每一个像素不会被遗漏掉。像素下载工具的通信速率也要满足被测试对象的设计标准，一般来说，在没有进入动画视频时代的仪表HMI，60fps的通信速率已经可以满足需求。同时，为了适用不同屏幕大小的需求，图像下载工具还要有能够配置下载图像的区域大小，可以通过编辑FPGA来实现这个功能。
对于一个设备，它的适用性也很重要，为了使图像下载工具能够适用不同项目的需求，可以通过更改input adapter 上的Display Connector的接口形式来扩展其适用性。在数据采集软件工具的控制面板上我们可以通过定义采集的时间间隔，采集后保存图片的格式 等等。
以上就是从结构上介绍了汽车仪表HMI功能测试的方法，将图像生成，图像采集，图像对比做了简单的介绍，相信随着科技的进步，更高级，自动化程度更高的测试方法还会被发明出来。
参考文献：
[1] 专著--阮奇桢.我和LabVIEW：一个NI工程师的十年编程经验[ISBN 9787811248890].第二版.北京航空航天大学出版社.2009年9月
[2] 专著--杨杰.数字图像处理及MATLAB实现[ISBN9787121111723].第一版.电子工业出版社.2010年7月