一种具有DSI3接口的传感器模拟器及接口实现方法与流程

一种具有dsi3接口的传感器模拟器及接口实现方法
技术领域
1.本发明涉及传感器设备检测技术领域，具体地说，涉及一种具有dsi3接口的传感器模拟器及接口实现方法。


背景技术：

2.不同的自动泊车方案，是通过不同的方式来感应和检测车辆周围的障碍物。一种通常采用的技术方案，采用超声波加视觉融合的方式，在车辆前后保险杠的两端配置超声波感应器，从而形成覆盖车辆外廓的超声波感应雷达圈。泊车时，超声波感应器不断向四周发送信号，同时又接收周围障碍物返回的信号，并根据发送信号和接收信号的时间差，来确定障碍物的距离。
3.自然，这种自动泊车技术，对超声波传感器自身及其配置软件的稳定性、一致性都有着较高的要求。则在装车前，都需要对超声波传感器的功能进行验证。由于缺少可以替代实车验证超声波雷达芯片软件bug的工具，则解决该bug只能采用实车测试的方式，又进一步导致，实际开发过程为验证传感器和软件在不同车辆下的运行情况，甚至需要多个车辆对可能导致bug的原因进行测试。从而在早先技术基础下，这种车辆传感器的测实车模拟测试方式不但测试效率低下，反而还带来了包括购车和场地等方面在内的极高测试成本。
4.由于超声波传感器应用的飞速发展，技术发展革新的趋势必然要求模拟测试方式逐渐取代实车测试，使模拟测试方式成为超声波传感器测试的主流。模拟测试的方式，其是在台架结构上配置超声波传感器，并置入具有真实障碍物的模拟环境下，以实现实车泊车的各种仿真场景。实际测试时，将待测的传感器置入该场景内，通过操作台架，配合测试软件的超声波雷达产生的雷达信号，以总线方式输入到超声波雷达模拟器，超声波雷达仿真模拟器模拟真实超声波雷达的芯片工作，并按照协议输出信号到控制器的视频接口，这样，通过反复模拟，即可实现对其在不同泊车场景下的反应进行测试。从而大大降低测试成本，提高了测试效率。
5.相应的，对传感器的技术要求的提升，也必然导致对超声波在实验室的仿真模拟测试的要求不断增多。早先的传感器测试工具，多采用的是成熟的单线制接口(owi)，该接口模拟信号电路复杂，外部辅助设备较多，测试系统冗杂繁琐，且不易搬移；又由于采用电压采集信号，故而难以保证其运行稳定性，再加上通讯传输信号速率低，已不再能够适应传感器发展的速度和产品革新的需要，随着第三代分布式系统接口(dsi3)的应运而生，则采用dsi3接口的传感器模拟器取代老接口的模拟器，又成为传感器模拟测试的新问题。
6.现行技术下，已经配备有少量具有dsi3接口的模拟器。然而，由于缺乏合适的芯片驱动，则现有技术实现dsi3接口的方案实质，是通过分立器件实现对dsi3接口的模拟，而无法真正意义上实现使得模拟器具备dsi3接口的功能。有鉴于此，应当对现有技术进行改进，以解决超声波传感器测试中存在的上述技术问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种能够取代现有技术下用以模拟dsi3接口的分立器件，采用传感器驱动芯片实现传感器模拟器和车身自动泊车控制器之间的dsi3交互接口的具有dsi3接口的传感器模拟器，以及提供了实现传感器模拟器和车身自动泊车控制器之间的dsi3接口交互的实现方法。
8.为解决以上技术问题，本发明采取了一种具有dsi3接口的传感器模拟器，该传感器模拟器与车身自动泊车控制器实现通信，并通过总线与终端实现通信，所述传感器模拟器包括：微控制单元，该微控制单元与显示单元连接，并通过总线收发器与所述终端实现总线通信；多路dsi3数据通道，多路dsi3数据通道与所述车身自动泊车控制器的dsi3主站对应，每一所述dsi3数据通道与所述微控制单元实现串口通讯，以将转换后的dsi3数据发送至所述传感器模拟器；电源检测电路，该电源检测电路分别连接所述传感器模拟器的微控制单元与所述车身自动泊车控制器的电源，其中，当所述车身自动泊车控制器驱动待测超声波传感器工作时，所述终端通过总线向所述传感器模拟器发送指令，所述传感器模拟器通过多路dsi3数据通道与所述车身自动泊车控制器进行数据交互，，并将模拟信号发送至所述车身自动泊车控制器，所述车身自动泊车控制器将状态数据发送至所述传感器模拟器，并最终于所述显示单元上显示。
9.优选地，所述每一路dsi3数据通道通过一个传感器驱动芯片驱动，每一所述传感器驱动芯片通过通用异步收发传输器与所述微控制单元实现串口通信。
10.进一步优选的，所述电源检测电路包括升压电源芯片以及第一mos开关，所述升压电源芯片输出端与所述第一mos开关连接，其中，所述升压电源芯片并联有两调节电阻，通过所述调节电阻使得所述升压电源芯片输出不同电压，所述第一mos开关为三通道单刀双掷mos开关，控制所述第一mos开关以实现所述传感器驱动芯片的电源端不同输入电压的的切换。
11.又进一步优选地，所述第一mos开关的第一通道接口接入所述升压电源芯片的输出电压，第二通道接口接入所述传感器模拟器的的工作电压，第三通道接口接地，所述微控制单元对所述第一mos开关的多个逻辑引脚进行配置，其中，将所述第一mos开关的多个逻辑引脚分别配置为与对应过压、短路以及短电源，以使得当所述第一mos开关置入对应档位时，实现所述传感器驱动芯片于过压、短电源以及短路测试条件间的切换。
12.再进一步优选地，还包括第二mos开关，所述第二mos开关与所述传感器驱动芯片信号端连接，所述微控制单元对所述第二mos开关的多个逻辑引脚进行配置，其中，将所述第二mos开关的多个逻辑引脚分别对应开路、短路以及短电源，以使得当所述第二mos开关置入对应档位时，实现所述传感器驱动芯片信号端于开路、短路以及短电源测试条件间的切换。
13.更进一步优选地，所述第一mos开关为adg5433三通道开关。
14.相应的，本发明的另一方面又提供了一种传感器模拟器dsi3接口的实现方法，该方法运用于根据前述内容制备的传感器模拟器上，该方法包括如下步骤：配置传感器模拟器上的多路dsi3数据通道以及车身自动泊车控制器上的dsi3主站的步骤s1；配置多路dsi3数据通道与所述传感器模拟器的微控制单元实现串口通信的步骤s2。
15.优选地，所述配置传感器模拟器上的多路dsi3数据通道以及车身自动泊车控制器
上的dsi3主站的步骤包括：配置传感器驱动芯片的步骤s11，将该传感器驱动芯片作为模拟信号编码芯片，实现电流采集解析；配置所述传感器驱动芯片通过通用异步收发传输器进行通讯，并于所述传感器模拟器的交互接口处实现dsi3总线信号模拟的步骤s12。
16.进一步优选地，还包括配置所述传感器模拟器的电源检测电路的步骤s3，并与待测传感器连接。
17.更进一步优选地，所述配置所述驱动芯片的电源检测电路的步骤s3包括如下步骤：配置升压电源芯片，并配置与所述升压电源芯片连接的至少一个调节电阻，并通过调节电阻使得所述升压电源芯片输出高压的步骤s31；配置包含所述升压电源芯片以及与所述升压电源芯片的输出端连接的第一mos开关的电源检测电路的步骤s32，切换所述传感器驱动芯片电源端的不同测试条件；配置与所述传感器驱动芯片信号端连接的第二mos开关的步骤s33，控制所述第二mos开关置入对应档位时，以使得所述传感器驱动芯片于不同测试条件间切换。
18.由于以上技术方案的采用，本发明相较于现有技术具有如下的有益技术效果：
19.1、采用分立器件对接口的模拟虽可以一定程度上实现模拟检测的技术目的，但由于仅是对dsi3接口的模拟而不是真正意义上使得传感器模拟器具有了dsi3接口，因此在通讯传输信号的传输速率上仍无法达到dsi3的水平。早先技术只能采用分立器件模拟接口的技术瓶颈在于，缺少合适的驱动方式使得传感器模拟器从不稳定过的电压信号采集，转为稳定高效的电流采集，则在本发明中，采用两块elmos的e524芯片搭配通用异步收发传输器与微控制单元之间形成串口通信，从而在传感器模拟器上实现多路dsi3数据通道，并建立了传感器模拟器与车身自动泊车控制器之间的对应，也即实现了传感器模拟器和车身自动泊车控制器之间的dsi3接口交互，同时又简化了测试系统电路的接线复杂度；
20.2、而与实现dsi3接口相应的，是需要对现有测试环境下的外部功能方式进行改进。现有技术中为满足不同的电压测试，需要外接多个辅助设备，通过转换不同设备以实现工作电压的切换，外部供电的测试方式直接导致测试设备整体集成度低，体积臃肿，不易于搬移。而一种容易想到的思路即是将外部供电方式改进为内部供电，并且通过有效的技术手段于设备内部实现不同工作电压的切换，大大提高设备集成度，缩小设备体积，从而在本发明中，通过如下两方面实现上述技术效果：
21.1)将升压电源芯片与一三通道开关进行配置，连接形成一电压检测电路，升压电源芯片并联两可调电阻，通过可调电阻可以调整升压电源芯片的输出电压，而三通道开关的三个通道电压接口分别与升压电源芯片的输出电压、传感器模拟器的工作电压以及接地三个对应，这样，控制三通道开关置入不同的档位，也即实现了传感器驱动芯片电源端不同输入电压的切换；
22.2)为满足不同测试条件需要的另一方面，则与内部供电相适应的，配置了又一三通道开关，且与传感器驱动芯片的信号端连接，通过微控制单元对该开关的逻辑引脚进行配置，使其的不同档位分别与不同的测试条件相适应，这样，控制三通道开关置入不同的档位，也即实现了传感器驱动芯片的信号端于开路、短路以及短电源条件间切换；
23.3、实现dsi3接口的超声波传感器模拟器的意义在于，可以实现回波模拟，也即实现了超声波的多通道传输，每一通道可以模拟多个障碍物，且通过设定回波距离，可以对直接回波距离和间接回波距离进行模拟；而在障碍状态模拟中，实现包括对电源短路、对地短
路，开路、余震过长过短等传感器故障，以及实现供电电源过高过低、短路等供电障碍；并且，采用总线协议方式对上述模拟过程进行响应，从而满足了模拟测试的实时性和同步性要求；
24.4、三通道开关采用adg5433三通道单刀双掷mos开关，由于其ndmos与pdmos晶体管之间设置有绝缘氧化物层，因此，与结隔离式开关不同，三通道单刀双掷mos开关的晶体管之间不存在寄生结，从而显著改善开关的闩锁现象；
25.5、基于上述dsi3接口实现方法所制备的传感器模拟器，可以解除现有试验对设备和场地等的限制，在实验室中直接模拟超声波传感器的各种测试故障，对其故障的发生进行快速响应的同时，能够高效分析出故障发生的位置和原因。
附图说明
26.图1为流程图，示出了本发明的一较佳实施例所述的传感器模拟器dsi3接口的实现方法；
27.图2为流程图，示出了图1中配置传感器模拟器上多路dsi3数据通道的流程；
28.图3为电路结构图，示出了该较佳实施例中传感器驱动芯片的等效电路结构；
29.图4为流程图，示出了本发明的该较佳实施例中配置驱动芯片的电源检测电路的流程；
30.图5为电路结构图，示出了该较佳实施例中电源检测电路的等效电路结构；
31.图6为示意图，示出了adg5433开关的逻辑电路结构；
32.图7为电路结构图，示出了该较佳实施例中测试条件切换开关的等效电路结构；
33.图8为框架图，示出了本发明的又一较佳实施例所述的具有dsi3接口的传感器的结构；
34.图9为框架图，示出了图8所示的具有dsi3接口的传感器与车身自动泊车控制器的连接结构。
具体实施方式
35.下面将参考附图来描述本发明所述的一种具有dsi3接口的传感器模拟器及接口实现方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
36.需要说明的是，本发明实施例中所使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
37.本发明的较佳实施例是针对现有技术的如下技术问题而提出的：
38.1)传感器模拟器无法真正意义与车身自动泊车控制器之间实现dsi3接口总线交互；
39.2)为满足传感器模拟器不同工作电压下的测试需要，现有方式无法脱离外部供电方式，故而电路接线臃肿，外接设备繁杂，且现有模拟测试完成测试过程无法完全脱离真实
障碍物，导致对测试空间的需求量较大，且测试系统整体难以于测试环境下进行搬移。
40.从而，为解决上述技术问题一，则本发明的较佳实施例的第一个方面，是实现传感器模拟器与车身自动泊车控制器之间的dsi3接口通信。图1为流程图，示出了本发明的一较佳实施例所述的传感器模拟器dsi3接口的实现方法。则参看图1，在该较佳实施例中，传感器模拟器dsi3接口的实现方法包括如下步骤：
41.s1、配置传感器模拟器上的多路dsi3数据通道以及车身自动泊车控制器上的dsi3主站；
42.s2、配置多路dsi3数据通道与所述传感器模拟器的微控制单元实现串口通信。
43.图2为流程图，示出了图1中配置传感器模拟器上多路dsi3数据通道的流程。具体地说，在步骤s1中，其实质是实现多路dsi3数据通道与车身自动泊车控制器上的dsi3主站内的通道的映射，也即，实现传感器模拟器与车身自动泊车控制器之间的dsi3通信。在本发明中，采用十二块传感器驱动芯片，实现12路dsi3接口通道。在该较佳实施例中，传感器驱动芯片是采用elmos的e524.17芯片，再将每一驱动芯片分别通过通用异步收发传输器(uart)与传感器模拟器的微控制单元连接，从而实现传感器驱动芯片与传感器模拟器的微控制单元(mcu)之间的串口通讯。图3为电路结构图，示出了该较佳实施例中传感器驱动芯片的等效电路结构。如图3所示，e524芯片的vsup针脚连接至其p1接口的us针脚，dsi_o针脚连接至p2接口，其dsi针脚连接至p1接口的dis针脚。可以看出，在该较佳实施例中，是将传感器驱动芯片作为模拟器编码芯片，从而取代现有的电压采集信号，继而改为电流采集信号。
44.在实现了dsi3接口交互的基础上，还需要解决现有技术问题第二个方面，也即配置内部供电。图4为流程图，示出了本发明的该较佳实施例中配置驱动芯片的电源检测电路的流程。参看图4，配置传感器驱动芯片电源检测电路的流程包括如下步骤：
45.s31、配置升压电源芯片，并配置与所述升压电源芯片连接的至少一个调节电阻，并通过调节电阻使得所述升压电源芯片输出高压；
46.s32、配置包含所述升压电源芯片以及与所述升压电源芯片的输出端连接的第一mos开关的电源检测电路，切换所述传感器驱动芯片电源端的不同测试条件；
47.s33、配置与所述传感器驱动芯片信号端连接的第二mos开关，控制所述第二mos开关置入对应档位时，以使得所述传感器驱动芯片的信号端于不同测试条件间切换。
48.具体地说，参看图5，图5为电路结构图，示出了该较佳实施例中电源检测电路的等效电路结构，其中，u202为升压电源芯片，升压电源芯片除正常工作电压外，还需要配置可调阻值以调节升压电源芯片的输出电压，也即，参看图5，r215和r217并联后连接至u202的fb针脚，从而通过调整r215和r217的阻值，来实现电压调节的目的。例如，在该较佳实施例中，将升压电源芯片的三档输出电压分别配置为高压18v，低压12v和接地电压。
49.接着，还需要通过配置一切换开关，实现升压电源芯片在不同输出电压之间的切换。继续参看图5，u201即为满足需要的三通道开关，在该较佳实施例中，采用adg5433三通道单刀双掷mos开关作为切换开关，由于其ndmos与pdmos晶体管之间设置有绝缘氧化物层，因此，与结隔离式开关不同，三通道单刀双掷mos开关的晶体管之间不存在寄生结，从而显著改善开关的闩锁现象。接着，参看图6，图6为示意图，示出了adg5433开关的逻辑电路结构，其中，将adg5433开关的s1a针脚作为第一通道接口接入升压电源芯片的输出电压
(18v)，s2a针脚作为第二通道接口接入传感器模拟器的工作电压(12v)，s3a针脚作为第三通道电压接口接地，再对其en输入引脚、in1引脚、in2引脚以及in3引脚进行配置，例如，配置为：
50.1)当in1置1时，d1开关打向s1a，其余两路在sxb档，此时，设备正常输出电压被拉到18v；
51.2)当in2置1时，d2开关打向s2a，其余两路在sxb档，此时，设备正常输出电压被拉到12v；
52.3)当in3置1时，d3开关打向s3a，其余两路在sxb档，此时，设备正常输出电压被拉到对地。
53.按照如上的举例配置，则通过微控制单元(例如单片机)对芯片引脚的逻辑电平进行控制，也即在设备内部实现对升压电源芯片输入电压的切换。而于内部实现对升压电源芯片输出电压切换的意义在于，当对设备进行电源诊断时，可以省去大量外接供电设备和其之间的臃肿连线，于设备内部即可完成电源检测，诊断设备和设备电源的状态。
54.本发明的还一个方面，是在传感器驱动芯片上也配置一三通道开关，以期为传感器驱动芯片的信号端提供不同测试条件，例如开路、短路以及短电源。参看图7，图7为电路结构图，示出了该较佳实施例中测试条件切换开关的等效电路结构。在该较佳实施例中，测试条件切换开关也采用adg5433三通道单刀双掷mos开关，其en针脚对应dlag_f_4，in1针脚对应ov_f_4(开路)，in2针脚对应short_f_4(短路)，in3针脚对应open_f_4(开路)，则按照升压电源芯片的三通道开关类似的配置方法，微控制单元对该测试条件切换开关进行配置，以使得当测试条件切换开关置入不同档位时，则传感器驱动芯片的信号端于开路、短路以及短电源条件之间进行切换。而于内部实现对传感器驱动芯片的测试条件切换的意义，同样是为满足设备进行条件诊断时的需要，可以省去大量外接供电设备和其之间的臃肿连线，于设备内部即可完成状态切换，以诊断传感器驱动芯片的故障状态。
55.本发明较佳实施例的又一方面，是根据上文所述的dsi3接口的实现方法制备一种具有dsi3接口的传感器模拟器，在传感器的模拟测试中，该传感器模拟器可以与车身自动泊车控制器实现dsi3数据通信。图8为框架图，示出了本发明的又一较佳实施例所述的具有dsi3接口的传感器的结构。参看图8，在本发明的该较佳实施例中所述的具有dsi3接口的传感器模拟器包括作为处理器的微控制单元100，十二块传感器驱动芯片200，每一传感器驱动芯片分别实现1路dsi3数据通道，每一传感器驱动芯片200又各自通过通用异步收发传输器(uart)实现与微控制单元100之间的串口通信。微控制单元100通过一电源管理模块300实现供电，其又与外部显示设备连接，以将处理结果于显示设备上进行输出显示，以及，微控制单元100通过总线收发器与一处理终端400进行can通信，该处理终端可以为pc、移动终端等。还包括一电源检测电路500，该电源检测电路500的一端与微控制单元100连接，其另一端连接至车身自动泊车控制器的电源，从而在电源检测中对传感器模拟器的输出电压进行切换。
56.图9为框架图，示出了图8所示的具有dsi3接口的传感器与车身自动泊车控制器的连接结构。其中，按照如上文所述的dsi3接口实现方法，通过两块elmos的e524芯片作为传感器驱动芯片，实现12路dsi3数据通道，并与车身自动泊车控制器600的dsi3主站内的12路数据通道形成交互接口。
57.实际测试时，传感器模拟器接通电源管理模块300的12v电源，从而启动传感器模拟器。外接处理终端400以can总线通讯方式通过总线向传感器模拟器发送指令，传感器模拟器接收到处理终端400发送的指令后，通过12路dsi3数据通道与车身自动泊车控制器600进行数据交互。车身自动泊车控制器600驱动超声波传感器，并将驱动后的超声波传感器的状态同样通过12路dsi3数据通道交互接口反馈至传感器模拟器，传感器模拟器通过自身或者外接的显示设备对车身自动泊车控制器600反馈回的数据进行显示。
58.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。