汽車CAN總線系統(tǒng)測試技術(shù)

1、中國汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集總線系統(tǒng)測試技術(shù)吳亞楠北京經(jīng)緯恒潤科技有限公司【摘要】總線作為現(xiàn)場總線的一種，在汽車、船舶、航天、工業(yè)測控與工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛地應(yīng)用?？偩€開發(fā)流程中，需要對(duì)所開發(fā)的總線系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)以及總線系統(tǒng)的驗(yàn)證與確認(rèn)，本文主要介紹了網(wǎng)絡(luò)測試驗(yàn)證的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)測試的工具與測試技術(shù)?！娟P(guān)鍵詞】總線網(wǎng)絡(luò)測試驗(yàn)證確認(rèn)：，：（）總線使用載波偵聽多路訪問沖突檢測（）技引言¨術(shù)這種非破壞性的總線仲裁方式，避免多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始發(fā)送消息而造成總線沖突，保證優(yōu)先級(jí)高的報(bào)文能夠優(yōu)先發(fā)送隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車上所用的電控單元不斷而不需要額外的時(shí)間開銷。協(xié)議不對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行地址規(guī)增多，

2、電控單元之間信息交換的需求促進(jìn)了車用總線技術(shù)的定，而是使用報(bào)文的標(biāo)識(shí)符來指定報(bào)文的優(yōu)先級(jí)以及報(bào)文的發(fā)展?？偩€即控制器局域網(wǎng)總線，由公司于內(nèi)容。同時(shí)，總線協(xié)議提供了完善的錯(cuò)誤檢測與錯(cuò)誤年制定，主要目的為用作汽車的高速動(dòng)力總線、中速處理機(jī)制，包括了檢測、錯(cuò)誤報(bào)文自動(dòng)重發(fā)、錯(cuò)誤狀車身總線等。由于總線具有可靠性高、實(shí)時(shí)性好和成態(tài)判斷、臨時(shí)錯(cuò)誤自動(dòng)恢復(fù)以及永久錯(cuò)誤自動(dòng)錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)等措本合理等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域中，例如船舶、施，從而很好的保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致性。航天、工業(yè)測控、工業(yè)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)以及樓宇監(jiān)控等，成為了廣泛使用的現(xiàn)場總線之一?；诳偩€協(xié)議，還總線開發(fā)流程”。發(fā)展出、以及等多種上層總線

3、隨著總線技術(shù)應(yīng)用在國內(nèi)各個(gè)行業(yè)中廣泛使用，協(xié)議?？偩€開發(fā)流程及開發(fā)方法也日益成為關(guān)注的重點(diǎn)。目是一種開放式多主站線性結(jié)構(gòu)的總線，使用雙絞前，基于開發(fā)一驗(yàn)證思想的型開發(fā)流程被廣泛用于總線作為連接介質(zhì)連接所有節(jié)點(diǎn)，最高傳輸速率為。線的開發(fā)過程中，如圖所示。圖系統(tǒng)開發(fā)流程中國汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集廠商首先定義總線系統(tǒng)需求，并進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)，然后由供應(yīng)商根據(jù)廠商提出的需求，分析節(jié)點(diǎn)的需求并進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，再進(jìn)行軟硬件實(shí)現(xiàn)以及節(jié)點(diǎn)集成，最后對(duì)進(jìn)行測試驗(yàn)證。供應(yīng)商將所設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)提供給廠商，由廠商進(jìn)行總線系統(tǒng)的集成，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行確認(rèn)，才能形成最終的產(chǎn)品。在圖所示開發(fā)流程中，測試始終貫徹著整個(gè)開發(fā)流程，以在開

4、發(fā)過程中能盡早的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題。供應(yīng)商在節(jié)點(diǎn)開發(fā)的最后階段，需要對(duì)所開發(fā)的進(jìn)行驗(yàn)證，檢查所開發(fā)的產(chǎn)品是否符合所需的設(shè)計(jì)規(guī)范，即“是否正確的做了產(chǎn)品”。而廠商在獲得供應(yīng)商提供的各個(gè)節(jié)點(diǎn)后，進(jìn)行系統(tǒng)集成，需要對(duì)總線系統(tǒng)進(jìn)行確認(rèn)，檢查是否符合原始的需求，即“是否設(shè)計(jì)了正確的產(chǎn)品”。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集成，都需要對(duì)節(jié)點(diǎn)以及總線系統(tǒng)進(jìn)行總線測試，以完成驗(yàn)證與確認(rèn)的工作?？偩€測試成測試兩部分。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到總線網(wǎng)絡(luò)之前都需要進(jìn)行單節(jié)點(diǎn)測試，用以確定節(jié)點(diǎn)工作正確并且不會(huì)干擾總線的正常通信?？偩€系統(tǒng)集成測試則是將各個(gè)節(jié)點(diǎn)都連接形成完整的總線系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測試以驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行的完整性及正確性、系統(tǒng)的通信魯棒性、電器

5、魯棒性以及系統(tǒng)的容錯(cuò)自恢復(fù)功能等。進(jìn)行總線測試過程，首先需要制定測試規(guī)范，然后根據(jù)該測試規(guī)范編寫測試案例，構(gòu)建測試環(huán)境，并進(jìn)行測試實(shí)現(xiàn)，最終將測試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成測試報(bào)告?？偩€測試規(guī)范由于總線基本協(xié)議的靈活性，目前并沒有一個(gè)統(tǒng)一的完整覆蓋總線各個(gè)通信層次的測試規(guī)范，而作為總線技術(shù)使用最廣泛的汽車行業(yè)，各個(gè)汽車廠商也只是自行定義其轎車總線協(xié)議，并根據(jù)該協(xié)議制定各自的測試規(guī)范。因此制定總線的測試規(guī)范，必須從相關(guān)的設(shè)計(jì)需求和規(guī)范文檔中提取測試需求，這些文檔可以包括協(xié)議、總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議（例如或）、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求、系統(tǒng)的診斷協(xié)議以及其他行業(yè)性通信規(guī)范。根據(jù)所提取的測試需要，將各

6、個(gè)需求點(diǎn)對(duì)應(yīng)為測試案例組。將每組測試案例組在各測試節(jié)點(diǎn)上的實(shí)施稱為測試案例。每個(gè)測試案例根據(jù)測試實(shí)現(xiàn)的過程，細(xì)分為一系列的測試步驟。對(duì)于每個(gè)測試案例，在測試結(jié)束時(shí)，都會(huì)存在一個(gè)測試結(jié)果，用以確定測試案例所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)是否通過該測試需求點(diǎn)的測試。每個(gè)測試案例中，除了包含測試步驟的內(nèi)容外，還包括了測試條件和測試環(huán)境兩部分內(nèi)容。測試條件是測試案例實(shí)施之前，被測單元所需要具備的條件，例如系統(tǒng)已經(jīng)處于正常通信等。而測試環(huán)境則是測試過程中，需要提供給被測單元的外部環(huán)境，例如供電電壓、信號(hào)線的連接情況等?？偩€測試內(nèi)容總線測試內(nèi)容可以按照通信層次劃分為物理層測試、數(shù)據(jù)鏈路層測試和應(yīng)用層測試等內(nèi)容。物理層測試主要

7、目的是驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)及系統(tǒng)在電路設(shè)計(jì)、物理電平特性等方面的性能，這是保證節(jié)點(diǎn)能夠正確連接人總線的基礎(chǔ)。測試主要包括了節(jié)點(diǎn)的電阻電容特性、節(jié)點(diǎn)差分電阻、總線終端電阻和線上的物理電平特性等方面。數(shù)據(jù)鏈路層測試則包括了定位時(shí)測試、采樣點(diǎn)測試以及測試等內(nèi)容，該測試內(nèi)容主要用以保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信參數(shù)能夠保持一致性，所組成的網(wǎng)絡(luò)能夠正常有效的工作。應(yīng)用層測試則包括了上層應(yīng)用層協(xié)議的測試、網(wǎng)絡(luò)管理功能的測試以及故障診斷測試等方面的內(nèi)容。其包括的內(nèi)容可以是：數(shù)據(jù)庫使用正確性測試、通信周期準(zhǔn)確性測試、節(jié)點(diǎn)休眠喚醒功能測試、網(wǎng)絡(luò)管理功能測試、網(wǎng)關(guān)測試、錯(cuò)誤幀頻率測試、電壓影響測試、總線物理故障測試、節(jié)點(diǎn)故障自恢復(fù)能力測

8、試以及通信失敗的故障診斷功能測試等內(nèi)容。由于總線使用背景的不同，其應(yīng)用層的內(nèi)容也有很大差別，因此應(yīng)用層測試的內(nèi)容也存在較大差異，需要根據(jù)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需求以及設(shè)計(jì)文檔仔細(xì)制定應(yīng)用層測試的內(nèi)容。值得注意的是，對(duì)于總線網(wǎng)絡(luò)測試，其應(yīng)用層測試一般不涉及功能測試的范圍，功能測試一般屬于測試的范疇?？偩€測試方法圖所示為基于公司提供的總線測試工具所組建的總線測試系統(tǒng)。圖總線測試系統(tǒng)在系統(tǒng)中被測單元與模擬被測單元應(yīng)用背景的仿真器相連，通過仿真器可以模擬出被測單元在真實(shí)應(yīng)用中的運(yùn)行環(huán)境。而被測系統(tǒng)的線則通過硬件接口連接到測試軟件上，還可通過接口電纜獲取被測單元的信號(hào)。被測單元的供電則由供電系統(tǒng)提供給仿真器，再由仿

9、真器提供給被測系統(tǒng)，與真實(shí)系統(tǒng)的供電模式相同。軟件可以通過其接口來控制供電系統(tǒng)，從而可以方便的改變被測單元的供電電壓，實(shí)現(xiàn)總線測試環(huán)境。測試過程中，使用公司提供的干擾儀，以制造出測試所需的干擾信號(hào)以及總線故障等測試環(huán)境。而系統(tǒng)中所連接的網(wǎng)絡(luò)示波器可以在物理層測試中捕捉總線的物理信號(hào)。中國汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集在測試過程中，提供的測試軟件可以觀測總線通信的報(bào)文以及信號(hào)，并檢測總線的錯(cuò)誤幀、總線負(fù)載率等信息。另外，還提供了測試軟件包，能夠使用擴(kuò)展的編程功能編寫測試流程，控制、等工具，并支持編寫的測試腳本，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測試流程，將測試結(jié)果自動(dòng)生成和測試報(bào)告。網(wǎng)絡(luò)測試案例根據(jù)上述的網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，進(jìn)行了物

10、理層的采樣點(diǎn)測試。測試結(jié)果如圖所示。）圖采樣點(diǎn)測試）無干擾情況下的位電平）干擾電平在后一無錯(cuò)誤幀）干擾電平在后有錯(cuò)誤幀圖所示為被測單元正常通信情況下，使用捕捉到數(shù)據(jù)場第一個(gè)隱性位。使用將該位后干擾為顯性電平，使用捕捉總線報(bào)文，沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤幀，如圖所示。同樣條件下，將該位后的電平干擾為顯性位，使用捕捉總線報(bào)文，出現(xiàn)了錯(cuò)誤幀，如圖所示。由此可以得出結(jié)論，被測單元的采樣率為。圖所示為應(yīng)用層測試中，線與電源短路測試的測試結(jié)果。圖所示為使用將線設(shè)置為與電源短路。圖所示為在該測試過程中總線的）臻鬻壤辮鞭釃！麟嗡篾啤釃一鬈溶翻潮囊滲潮瀚熟孵營垂§甓琴鼉習(xí)”。剖蔗圈蓐囂豢？”互舳。一日秈酗如懈知“影：黜￥杈孫靠曲】髓辯】酗：】啪蜘【知曠丑口一艇雌】啦“】一“？“一一“、）圖與電源斷路情況下的系統(tǒng)通信測試）設(shè)置與電源斷路）檢測網(wǎng)絡(luò)無錯(cuò)誤幀）觀測總線電平情況中國汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集通信情況，在被測條件下總線沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤幀。使用觀測，由于與電源短路，電平表現(xiàn)為恒高，而差分電平信號(hào)仍足夠保證總線的正常通信，因此沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤幀。技術(shù)將越發(fā)重要?？偩€測試規(guī)范是總線