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(shí)的測試系統(tǒng)，并連接來自控制器的真實(shí)信號(hào)，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(shí)系統(tǒng)中一樣，進(jìn)行測試和設(shè)計(jì)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(yùn)行控制器，節(jié)省物理測試所需的成本和時(shí)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?cái)?shù)千臺(tái)智能洗衣機(jī)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(tuán)隊(duì)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(jì)處罰、品牌聲譽(yù)受損、道德譴責(zé)等方面的風(fēng)險(xiǎn)。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(píng)估現(xiàn)場無法重現(xiàn)的極端情況。企業(yè)也可以在設(shè)計(jì)初期就進(jìn)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(fèi)用和時(shí)間。

為什么航空航天和汽車領(lǐng)域之外也需要進(jìn)行HIL

執(zhí)行阿波羅任務(wù)期間，思想前衛(wèi)的科學(xué)家們?yōu)榱藢⑷祟愃腿胛粗奶?，首次在航空航天行業(yè)進(jìn)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(gè)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(jì)算功能嵌入到設(shè)備中，迭代測試的機(jī)會(huì)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(gè)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(jì)初期就進(jìn)行復(fù)雜測試的需求日益突出。領(lǐng)先的設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)環(huán)節(jié)分，也可能只是工程師迫于無奈，在項(xiàng)目結(jié)束之前不得不進(jìn)行的最后一步。從表面上看，測試的目的是進(jìn)行最終檢查，確保一切如預(yù)期進(jìn)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(yùn)行。

HIL使測試不再是項(xiàng)目計(jì)劃中的一個(gè)可有可無的選項(xiàng)，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(yuǎn)見的公司并不僅僅只是在產(chǎn)品上市之前進(jìn)行HIL測試。雖然HIL的長期目標(biāo)是預(yù)防在成本高昂的項(xiàng)目中出現(xiàn)重大失誤，但它同時(shí)也是一種設(shè)計(jì)工具，軟件工程師可以借此進(jìn)行迭代測試以及調(diào)整其軟件設(shè)計(jì)。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(shí)反饋?zhàn)畲笙薅鹊剡M(jìn)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(shí)場景發(fā)送和接收信號(hào)的模型。其他要素還包括測試用例自動(dòng)化、數(shù)據(jù)管理、定制通信協(xié)議、故障插入和負(fù)載。

NI平臺(tái)對應(yīng)于典型HIL系統(tǒng)要求

構(gòu)建HIL試驗(yàn)臺(tái)：NI的開放式HIL方法

NI軟件定義的平臺(tái)可允許用戶對自定義信號(hào)進(jìn)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(dòng)集成，使原來就很強(qiáng)悍的硬件發(fā)揮出更強(qiáng)的性能。借助NI基于配置的實(shí)時(shí)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(dāng)DUT與測量硬件（PXI或CompactRIO）之間的模塊化接口，提供信號(hào)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窒拢琒LSC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(shí)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(tái)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(jìn)行定制。它基于經(jīng)過行業(yè)驗(yàn)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(jìn)行規(guī)劃，開發(fā)需要使用數(shù)十年或更長時(shí)間的試驗(yàn)臺(tái)。利用NI平臺(tái)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(fù)擔(dān)。

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(dāng)測試系統(tǒng)的更改可能會(huì)影響正在開展的項(xiàng)目時(shí)。為此，NI提供了不同級(jí)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(shí)區(qū)提供指導(dǎo)，助其取得成功。

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