HIL进阶秘籍 - 硬件在环（HIL）测试技术，你了解多少

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HIL进阶秘籍 - 硬件在环（HIL）测试技术，你了解多少

请明白人通俗的解释一下什么叫硬件在环

硬件在环仿真什么意思？

硬件在环的HiL系统解决方案

一、HIL进阶秘籍 - 硬件在环（HIL）测试技术，你了解多少

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硬件在环（Hardware-in-the-Loop, HIL）是一种用于复杂设备控制器的开发与测试技术。简单来说，HIL测试就是用仿真器将机器或系统的物理部分进行代替，得以大大提升设计的效率。目前，该技术已经被广泛运用于汽车控制器的开发过程中。那么，你知道HIL的系统架构和应用的创新优势吗？HIL又适用于哪些场景？

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“未卜先知”的测试技术

在汽车ECU（Electronic Control Unit, 又称“行车电脑”）开发过程中，系统软件和机械硬件结构通常是并行设计的。因此，只有在集成后才能开展测试工作。但是，如果在集成后发现了一些严重风险的安全Bug，就有可能造成人身伤害、损坏设备和项目延误。

因此，HIL测试得到了广泛的关注。如果将HIL仿真嵌入到基于模型的设计过程中，它就可以在设计的早期阶段使用。控制工程师可以使用它来持续测试他们的控制系统，这些测试可以帮助发现系统缺陷和软件Bug。

通过HIL，工程师可以测试一些可能会对被控对象造成损伤的极端工况，大大提高机器的安全运行。通过这种方式，工程师可以轻松应对数千种可能的情况，正确地运行控制器，节省物理测试所需的成本和时间。

HIL测试技术指南来袭

那么，HIL测试系统架构和创新优势是什么？如何使用HIL测试系统？为什么航空航天和汽车领域之外也需要进行HIL？

近期，NI出版了《硬件在环(HIL)合集：测试赋能创新》技术进阶白皮书，帮助你深入了解硬件在环HIL测试系统的架构以及行业应用。

这份指南深入介绍NI硬件是如何帮助工程师在设计周期的早期就验证嵌入式控制器，提高测试覆盖范围，降低测试成本，确保系统能够满足未来的技术需求。

内容包含：

HIL测试：跨行业解决方法● HIL定义、案例和系统的要素● 为什么航空航天和汽车领域之外也需要HIL？● 构建HIL试验台：NI的开放式HIL方法

使用SLSC扩展PXI和CompactRIO的功能,节省HIL测试时间并最大化测试复用率● 什么是SLSC？使用SLSC的HIL系统图● 不断壮大的SLSC生态系统

VeriStand硬件在环软件入门指南● 上位机的软件和实时终端的软件安装● VERISTAND项目设置● 建立仿真模型，并在VERISTAND中使用其他建模环境● 结合VERISTAND使用ETHERCAT和扫描引擎工具

一、请明白人通俗的解释一下什么叫硬件在环

硬件在环是计算机专业术语，也即是硬件在回路。通过使用“硬件在环”(HiL) ，可以显著降低开发时间和成本。
在过去，开发电气机械元件或系统时,使用计算机仿真和实际的实验就已经彼此独立开来。然而通过使用硬件在环的方式，这两个过程可以结合并展示出效率的极大提升。

二、硬件在环仿真什么意思？

硬件在环
　　也即是硬件在回路(HiL)，首先看一下下面三种情况的区别（如果将实际控制器的仿真称为 虚拟控制器，实际对象的仿真称为虚拟对象，可得到控制系统仿真的3种形式：）
　　①虚拟控制器+虚拟对象=动态仿真系统，是纯粹的系统仿真；
　　②虚拟控制器+实际对象=快速控制原型(RCP)仿真系统，是系统的一种半实物仿真；
　　③实际控制器+虚拟对象=硬件在回路(HiL)仿真系统，是系统的另一种半实物仿真 。

三、硬件在环的HiL系统解决方案

HiL系统硬件平台以NI公司的产品为主，提供多种实时处理器和I/O板卡，基于开放的工业标准，能确保客户将最新的PC技术应用于HiL测试系统，始终满足未来测试系统的要求。意昂科技同时提供多个成本低、体积小的HiL测试系统供客户搭建小型系统选择，其中CompactRIO（cRIO系列）是一种典型的低成本可重复配置的控制和采集系统，也可以利用以太网与主控机箱连接，方便的实现对HiL系统I/O接口进行扩展 。
硬件平台主要组成部分：实时处理器、I/O 接口、故障注入单元(FIU), 通信接口、FPGA模块、负载模拟单元、信号调理单元、可编程电源、机柜和分线箱等。
2) 实验管理软件：
HiL系统实验管理软件平台以NI VeriStand 2010 为核心组建，与实时处理器通过以太网连接，配合LabVIEW, FPGA Module,Real Time Module及其他丰富的功能扩展包，用户可进行：
硬件配置管理
自主更新硬件资源
升级系统功能
从Simulink等第三方建模环境中导入控制算法或系统模型
提供测试命令
创建可视化交互界面
灵活修改用户界面
配置激励生成
事件警报
完成测试自动化
记录数据
自动分析数据和生成报告等
3) 实时软件模型：
HiL系统实时软件模型主要包括： HiL系统采用开放的硬件平台，支持多种仿真模拟软件：
发动机模型--Matlab/Simulink/Stateflow/RTW
电池模型--LabVIEW Control Design and Simulation
电机模型--Tesis enDYNA/veDYNA
传动系统模型--CarSim/TruckSim
驾驶员模型--GT-POWER
车辆动力学模型--AMESim
路面及环境模型等 真正开放式的软硬件平台，支持第三方硬件，系统升级与扩展方便
支持C, C++, Matlab/Simulink, LabVIEW, DLL等多语言环境
实时高精度数据采集和数据多速率采样
全球服务、支持与专业的合作伙伴
方便集成第三方HiL产品
- 电池模拟（DMC）
- 电机仿真（OPAL-RT, SET）
- 发动机仿真（MicroNova）
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