汽车CAN 总线网络自动化测试系统

CAN (Controller Area Network) 总线作为当前主流的车载通信网络

　２０１４中国汽车工程学会年会论文集

２０１４ＣＧ￣ＶＥ０１３

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汽车ＣＡＮ总线网络自动化测试系统

王意 张永刚 姬广斌 付金勇 孙剑峰

北汽股份汽车研究院

【摘要】　ＣＡＮ(ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ)总线作为当前主流的车载通信网络 其可靠性与稳定性对于整车功能的正常运行至关重要 本文介绍一种总线网络自动化测试系统 能实现整车ＣＡＮ总线网络通信和诊断的自动化集成测试 大幅提高了测试效率和精度 降低了测试的工作强度 同时保证了测试的一致性

【关键词】　ＣＡＮ总线 自动化测试 ＬａｂＶＩＥＷ

ＷａｎｇＹｉ ＺｈａｎｇＹｏｎｇｇａｎｇ ＪｉＧｕａｎｇｂｉｎ ＦｕＪｉｎｙｏｎｇ ＳｕｎＪｉａｎｆｅｎｇ

ＢＡＩＣＭｏｔｏｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｔｄ Ｒ＆ＬＤＣｅｎｔｅｒ

ｗｏｒｋｓ ｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｔｏｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ ＡｎａｕｔｏｍｏｔｉｖｅＢＵＳｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｅｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｗｈｉｃｈｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｔｅｓｔａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｔｗｏｒｋ ｉｔａｌｓｏｃａｎｋｅｅｐｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙｉｎｔｈｅｔｅｓｔ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＣＡＮＢＵＳ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｔｅｓｔ ＬａｂＶＩＥＷ

　　Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅＣＡＮ(ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ)ＢＵＳ ａｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｖｅｈｉｃｕｌａｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔ￣

ＡｎＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｓｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＣＡＮＢＵＳＮｅｔｗｏｒｋ

动/关闭、网络配置参数测试和网络失败后进入“跛行”模

引　　言

代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议 是目前市场上主流的总线类型 汽车ＣＡＮ总线网络系统作为整车电子电气件的“通信高速公路” 其可靠性与稳定性对于整车功能的正常运行至关重要 因此 加强总线网络系统的测试与验证十分重要

汽车总线网络系统的测试与验证 因其系统中ＥＣＵ模块的增加 测试项目和内容较多 仅一个ＥＣＵ就需要设计几千个测试用例 在１个车型上就能够达到几万个测试用例 同时测试的周期长、轮数多 工作量巨大 另外 ＥＣＵ越来越复杂的测试内容 传统单一的测试手段显得力不从心 总线网络自动化测试系统 使繁重的测试工作能够自动化运行 大幅提高测试效率 降低测试的工作强度 同时 自动化系统能够通过扩展的接口接入包含多个ＥＣＵ的整车台架 从而实现整车网络的自动化集成测试 不仅能够提高整车网络的测试效率 而且也能够实现更接近于实车环境的网络相关测试

ＣＡＮ总线是德国博世公司在２０世纪８０年代初为解决现

式测试 ⑤网络故障测试 ＣＡＮ＿Ｈ/Ｌ断、ＣＡＮ＿Ｈ/Ｌ对电源短路、ＣＡＮ＿Ｈ/Ｌ对地短路、ＣＡＮ＿Ｈ对ＣＡＮ＿Ｌ短路、电压过高测试和电压过低测试

诊断测试的主要内容有:①服务测试 肯定应答、否定响应码、Ｓｅｓｓｉｏｎ测试和安全级别测试 ②数据测试 ＤＩＤ、ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ

ＤＴＣ ③流程测试 Ｒｏｕｔｉｎｅ、Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ④刷新测试 Ｒｅ￣

２ 系统原理

为实现整车ＣＡＮ总线的自动化测试 系统基于ＮＩ以及

一些继电器、调理板卡等硬件与被测ＥＣＵ进行连接 实现网络相关通信 通过扩展的接口 系统能够支持多个ＥＣＵ的同时接入 实现多ＥＣＵ的网络通信 图１中给出的是ＣＡＮ总线网络自动化测试的解决方案系统图

１　系统总体方案

１ 系统功能

依据汽车ＣＡＮ总线的ＩＳＯ１１８９８[１]、ＩＳＯ１５７６５[２]、

图１　汽车ＣＡＮ总线自动化测试系统框图

ＩＳＯ１４２２９[３]等国际标准以及相关的企业标准 汽车ＣＡＮ总线自动化测试内容包括网络通信测试和诊断测试

网络通信测试主要内容有:①物理层测试 ＣＡＮ总线电平测试、位时间测试、采样点测试和地偏移测试 ②数据链路层测试 帧类型测试、扩展帧/远程帧验证、数据长度

工控机通过运行上位机程序 进行人机交互和硬件驱动 ＣＡＮ总线模块包括用于总线监听的Ｔｅｌｌｕｓ、诊断测试的汽车总线协议测试仪Ｔｅｌｌｕｓ 支持ＣＡＮ/ＬＩＮ总线监测、负载统计、错误帧识别、数字ＩＯ监测、数据图表显示和数据记录 能进行汽车总线硬件仿真(ＣＡＮ周期报文自动发送 ＬＩＮ按照调度表自动仿真)、编写测试框架及生成测试报告 通过编写测试用程序 结合ＬａｂＶＩＥＷ软件控制 能够实现ＥＴＳ以及用于测量采样点和Ｂｕｓｏｆｆ恢复测试的ＣＡＮＳｐｉｄｅｒ

验证 ③交互层测试 报文传输/周期验证、报文偏差测试、报文延迟(最小/最大延迟)测量、事件触发报文测试和信号缺省值验证 ④网络管理测试 网络休眠/唤醒、网络启

CAN (Controller Area Network) 总线作为当前主流的车载通信网络

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２０１４ＣＧ￣ＶＥ０１３

２０１４中国汽车工程学会年会论文集　

测试用例之间的逐条自动测试 从而提高测试可配置性和自动化测试程度 ＥＴＳ诊断测试系统 能够进行诊断服务、物流数据读取、故障码读取、强制输出、图形化参数显示和总线监测 支持整车配置、数据刷新、数据加密和权限管理 提供自动化导入诊断数据库的诊断自动化测试 ＣＡＮ总线干扰发生器ＣＡＮｓｐｉｄｅｒ实现了一个高性能的ＣＡＮ总线测试环境 它不仅可以针对特定的节点进行测试 还能对整个ＣＡＮ网络进行测试 通过ＣＡＮｓｐｉｄｅｒ能够对ＣＡＮ总线施加任意和可重现的干扰 电源模块主要包括为被测ＥＣＵ提供ＫＬ３０和ＫＬ１５的可编程电源和为调理、测试模块供电的开关电源 调理、测试模块的作用在于模拟输入信号和输出负载 其中有电平检测、地偏移测试、模拟负载等 继电器模块主要由不同作用的继电器组成 从而实现对其他相关硬件的控制 硬件接口采用ＮＩ的数字模拟ＩＯ板卡 能够实现数字模拟信号的输入、输出

系统软件选用虚拟仪器软件ＬａｂＶＩＥＷ 通过软件设计

实现ＣＡＮ线物理层电平、地偏移、电压过高/过低和故障测试 结合Ｔｅｌｌｕｓ和ＥＴＳ系统 能够实现数据链路层、交互层的网络通信测试 能够根据测试规范编写的测试用例 逐条进行单个ＥＣＵ或整车网络的自动化测试 生成详细的测试报告

２　硬件设计

图２给出了汽车ＣＡＮ总线网络自动化测试的详细硬件原理图 其硬件环境见表１

输入Ｉ/Ｏ端口提供最大３０路输入信号给ＤＵＴ或整车台架 输入信号是低电平还是高电平由程序控制继电器实现(图３) 输出Ｉ/Ｏ端口提供最大２０路输出信号给被测ＥＣＵ用以匹配系统的高低端输出 测试所需产生的断路、短路等故障也由继电器控制实现(图

４)

或整车台架 每路端口可以通过跳线选择是上拉还是下拉

图２　汽车ＣＡＮ总线自动化测试系统硬件系统原理图

表１　汽车ＣＡＮ总线自动化测试系统硬件环境

CAN (Controller Area Network) 总线作为当前主流的车载通信网络

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