解决方案 | PSI5 怎么测？超能打的解决方案来了！

PSI5 作为一种低成本且强可靠的总线形式被越来越多的应用在车载角度传感器、高度传感器、安全气囊等汽车零部件通讯中。

本文介绍了基于 NI CompactRIO 平台的集成化针对 PSI5 总线接口的传感器的测试解决方案。

可以作为传感器产线终检、实验室分析等对测试精度要求高，待测变种多，参数灵活性要求高、PSI5 数据需要和角度编码器数据对齐等应用场景。

1 PSI5 背景介绍

PSI5（Peripheral Sensor Interface 5）是一种专为汽车传感器设计的数字通信协议，主要用于传感器与 ECU（电子控制单元）之间的数据传输。最初是用在安全气囊上，现在被愈加广泛的应用于车载传感器接口实现。

PSI5 协议主要应用于汽车电子领域，尤其是对 安全性 和 实时性 要求较高的传感器：

1. 安全相关系统

• 安全气囊碰撞传感器：通过 PSI5 实时传输加速度数据。
• 胎压监测系统（TPMS）：直接传输压力与温度信息。
• 安全带预紧器传感器：检测碰撞信号并触发安全带锁止。

2. 底盘与动力系统

• 压力传感器：燃油压力、制动压力监测。
• 位置传感器：油门踏板位置、节气门开度检测。
• 温度传感器：发动机缸体温度、变速箱油温监控。

3. 新兴应用

• 自动驾驶辅助系统：激光雷达/毫米波雷达的传感器接口。
• 电池管理系统（BMS）：用于电动车电池组温度/电压采集。

2 一般方案

由于 PSI 的诞生时间较 CAN、LIN 总线晚，而且普及范围小很多，目前市场上针对 PSI5 的相关产品可选种类远远不及 CAN、LIN 产品的选择种类多。

结合近几年的项目经验和客户接触来看，有几类解决方案。

1. Vector 解决方案：VN5610A PSI5 接口卡

Vector 的 PSI5 解决方案是面向 汽车 OEM 和 Tier1 厂商 的高端测试工具，适合需要 高可靠性、全协议支持 的场景。更多的见于实验室等应用场景，不太适合于对成本敏感的产线。

• 优点：Vector 的平台功能强大。
• 缺点：贵。

2. 其他市场 PSI5 读取模块

SesKion 等读取模块，也有一定的 PSI5 信号读取能力。但多是通过 USB 总线的形式和电脑相连。不太能够做到与其他信号的同步采集的对齐。

• 优点：可以解决部分 PSI5 读取问题。
• 缺点：价格、货期、技术支持、与其他信号无法对齐同步采集。

3. 客户自制

有些客户会使用 PSI5 的接口芯片配合单片机设计电路自己制作读取模块。用来在简单的环境下读取 PSI5 信号服务于实验验证，可靠性和稳定性不适用于产线。

3 推荐方案

3.1 方案概述

cRIO 是 CompactRIO 简称，是 NI 公司推出的强大的嵌入式处理平台。它结合了 FPGA 技术和实时操作系统，被广泛应用于数据采集、嵌入式监控等高端测试、测量、控制领域。

我们在近几年若干项目对 PSI5 以及其他接口的传感器接口（SENT、模拟量电压、PWM、CAN 等）数据采集与对齐的痛点处理中，逐步优化、验证、迭代，形成了基于 cRIO 平台的高性价比、高稳定性、高灵活性解决方案。

以 cRIO 机箱为平台核心，搭配 NI c 系列板卡，形成了一整套多功能的测控平台，效果图如下：

由于 cRIO 的多槽机箱的结构，与生俱来的适合扩展。加之 C 系列的板卡种类繁多，对于不同的需求有不同的解决方案。选择多多，丰俭由人~

cRIO 平台的特点是：

• 板卡种类多，可以一个平台测量多种信号。
• cRIO 可以作为协处理器，对采集的数据进行部分计算。
• 可以基于 FPGA 进行编程，使得对不同种类的多通道数据可以进行高精度的对齐。

例如，您是一个生产传感器的工厂，产线的终检需要测试好几种角度传感器产品（5V 电压模拟量、PWM、SENT、PSI5），测试过程需要和设备上的编码器角度做对比校准。那么基于 cRIO 平台，这些测试就很好解决，例如：

• SENT 传感器接口数据读取，有 CGS SENT 板卡，也可以使用 NI 9401 来编程实现。
• PWM 传感器接口数据读取，可以使用 NI 9401 来读取 PWM 的占空比、周期等参数，也可以使用 NI 9361 来进行 PWM 的测量。
• 读取传感器数据的同时，要和编码器角度进行对齐。NI 9361 可以搞定。
• 0V-5V 传感器接口数据读取，这对 NI 9205、9215 来说很轻松。
• 某些特殊场合，还需要和相关 ECU 的 CAN 报文进行对齐，NI 9853 探囊取物。

总之，您结合自己的需求，可以灵活搭配。

如果您有以下困惑：

• 不知如何选型、搭配
• 不知道如何追求更高的性价比
• 担心自己搞不定 cRIO 编程
• 想先看到效果 demo，再决定是否选用这个方案

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3.2 CGS ISRM 介绍

其中 PSI5 的读取，用 CGS ISRM 的 C14 接口卡来实现。C14 的简介如下：

• ISRM-PSI5 每个接口可与 PSI5 传感器进行双向通信。
• 每个通道都可以单独配置，包括"齿隙"和"脉冲宽度"等选项以及 125 kbps 或 189 kbps 的比特率。
• 由于对 PSI5 数据进行了模块内部处理，cRIO FPGA 的负载被降低到与 ISRM 的纯数据交换。这意味着每个机箱最多可以运行 8 个模块，这意味着可以连续记录来自多达 16 个 PSI5 接口的数据，而不会丢失数据。
• 多个系统的级联，例如用于验证大量传感器的质量保证，可以通过 ISRM 非常紧凑和灵活地实现；
• 传感器通过 cRIO 模块直接供电，因此无需复杂的 Y 型电缆来分隔电源。
• C14 卡在 cRIO 平台下的 FPGA 编程也相对简单。（文章末尾提供的网盘链接有编程手册和源码）

3.3 CGS 效果

cgs 的效果经过很多项目的验证，但百闻不如一见。看到实物，您心理更有把握。

我们结合示波器（NI VB8012）和电流探头，搭配 cRIO9045 和 CGS PSI5 板卡，对 PSI5 的电流信号和读取值进行了展示。（视频展示内容侧重于验证 CGS PSI5 的板卡可以灵活设置 PSI5 同步脉冲的脉冲电平。传感器为 PSI5 接口的车用角度传感器。）

上图为：实验室环境下的 cRIO9045 + 2 × CGS PSI5 卡，4 个 PSI5 通道同步读取 Demo 展示。

上图为：某国内著名汽车零配件企业客户，产线终检设备现场调试过程。

获取编程手册与源码

文章末尾提供的网盘链接有编程手册和源码，免费获取网盘共享链接，如下图：

关于莱布内森

莱布内森（上海）智能科技有限公司

长期专注于测试测量、数据采集、自动化测试与系统集成。针对 PSI5 总线传感器测试、CompactRIO FPGA 开发、多信号同步采集与对齐，可提供从方案选型、硬件搭建到 LabVIEW 软件开发的完整技术支持。

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文章来源：微信公众号「Labnethon 莱布内森」 | 发布时间：2025年5月16日 原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/fLi2wpUhv-B5yVmwiK1zCQ