汽车总线测试方案概要.docx
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汽车总线测试方案概要
CAN总线测试解决方案
1概述
由于CAN总线具有可靠性高、实时性好、成本合理等优点,已在汽车、船舶、航天、医疗、工业测控与工业自动化等领域得到广泛的应用,成为了应用最广泛的现场总线之一。
在CAN总线开发流程中,需要对所开发的CAN总线节点和总线系统进行验证与确认,既要检查所开发的CAN总线节点设备是否符合设计规范,即“是否正确的做了产品”,又要检查集成后的CAN总线系统是否满足初始需求,即“是否设计了正确的产品”。
CAN总线测试可以分为单节点测试和总线系统集成测试两部分。
在系统集成之前,需要对单个节点设备进行测试,用以确定节点工作正确并且不会干扰总线的正常通讯。
总线系统集成测试则是将各个节点都连接形成完整的CAN网络,对集成后的系统进行测试以验证整个系统运行的完整性和正确性、系统的通讯鲁棒性、电器鲁棒性以及系统的容错自恢复功能等。
不论是单节点测试还是系统集成测试,测试的内容按照通信层次可分为:
物理层测试
验证CAN节点及CAN总线网络在电路设计、物理电平特性等方面的性能,保证节点能够正确连接入总线。
数据链路层测试
测试单个节点的数据链路层参数,确保CAN网络集成后总线通信性能的一致性。
应用层测试
包括应用层协议的测试、网络管理功能测试和故障诊断测试等方面的内容。
通过此测试检测每个CAN节点是否按照系统的CAN总线通信规范实现了应用层协议,是否实现了相应的诊断功能,以及CAN网络集成后的网络管理功能是否达到了要求。
CAN总线测试解决方案
2CAN总线测试平台
网络测试必须先进行单元测试,然后才是系统集成测试。
针对单个节点和整个总线网络的CAN总线测试平台的组成结构分别如图1和图2
所示。
图2CAN总线测试系统:
网络集成测试（二USB
使用CANoeIICAN
图1CAN总线测试系统:
单元测试
CAN总线测试解决方案
2.1单元测试
单元测试中只有一个被测设备（UUT。
单节点的物理层测试主要目的是验证节点在电路设计、物理电平特性等方面的性能,这是保证节点能够正确连接入总线的基础。
测试项目主要包括节点的电阻电容特性、节点差分电阻、总线终端电阻、CAN线上的物理电平特性等方面。
数据链路层测试则包括了位定时测试、采样点测试、SJW测试等内容,该测试内容主要用以保证各个节点的通讯参数能够保持一致性,在组成网络时能够正常有效的工作。
使用Vector公司提供的CAN总线干扰仪CANstressDR和网络示波器CANscope可以很好地实现对物理层和数据链路层的测试。
CANstressDR是一种向CAN总线产生物理层和数据链路层干扰的设备,能够产生一系列的错误模式,实现以下功能:
¾总线失效评估
¾CAN系统失效
¾电子控制单元协同开发测试
¾CAN控制器的干扰
¾可编程短路和断路
CANscope则是一个便捷的CAN总线波形示波器,能够:
¾显示总线CAN_H/CAN_L电平和差分电压
¾使用眼图评估信号品质
¾比较不同的电压曲线
在物理层和数据链路层测试过程中,使用CANstressDR向被测单元制造出测试所需的干扰信号以及总线故障等测试环境,并使用网络示波器CANscope捕捉CAN总线物理层的电平信号,通过评估来验证和确认节点在电路设计、物理电平特性等方面的性能,确保节点能够正确接入集成后的网络。
CAN总线测试解决方案
在实验室环境下,通过CAN卡与被测单元建立CAN通信连接,通过I/O接口电缆IOcab获取被测单元的I/O信号（如图1-I所示。
这样,就可以在PC机上使用CANoe软件建立网络中其它节点的仿真模型,以半物理仿真的形式测试被测单元的功能和通讯性能。
CAN总线系统级设计和分析软件CANoe为单元测试提供的多种具有不同功能的分析评估窗口,如文本数字形式的总线报文跟踪Trace窗口、信号观测Data窗口,图形化信号时域行为动态显示Graphics窗口等。
这些强大的分析评估窗口为CAN节点单元测试提供了便利。
在现场环境下,可使用Vector提供的手持式快速原型CAN节点设备CANister模拟网络中的其它节点对被测单元进行测试。
CANister具有丰富的I/O接口和标准的CAN总线接口,并可以通过配置软件方便地设置其软件功能,很好地模拟网络中的其它节点。
通过CANister向被测单元输入CAN报文和相应的I/O信号,然后观察被测单元的控制动作,就可以对被测单元的功能进行逐一测试。
2.2CAN总线集成测试
在单个节点测试通过后,需要将所有节点连入网络,进行CAN总线系统集成测试,测试集成后的网络性能。
在集成测试过程中,仍然利用Vector提供的测试软件CANoe观测总线通信的报文以及信号,检测总线的错误帧、总线负载率等信息。
CANoe还提供了测试软件包,能够使用扩展的编程功能编写测试流程,控制CANstressDR、CANscope等工具,并支持XML编写的测试脚本,实现自动化测试流程,将测试结果自动生成XML和HTML测试报告。
CAN总线测试解决方案
在系统集成后,需要观测系统长期工作的稳定性。
这时候可以使用Vector提供的CAN总线记录仪CANcaseXLlog。
通过PC机配置软件设置好CANcaseXLlog的工作方式后,CANcaseXLlog可以在无人值守的条件下自动记录CAN总线上发生的报文。
测量过程记录的总线数据可以方便地在CANoe中进行回放,为工程人员进行事后离线分析提供了便捷的途径。
3测试设备列表
名称说明生产商
CANoeCAN总线开发和测试分析软件Vector
CANcardXLCAN接口卡Vector
CANcab251/1054高速/低速CAN收发器Vector
IOcab8444optoCANcardXLI/O接口线缆Vector
CANscopeH/LCAN总线（高速/低速波形示波器Vector
CANstressDRCAN总线干扰仪Vector
CANisterHL手持式CAN快速原型节点Vector
CANisterConfiguratorCANister配置软件Vector
CANcaseXLlogCAN总线数据记录仪Vector
4设备功能描述
4.1CANoe
现代系统中,随着网络的增加,其开发工作越来越依赖于合适的开发工具。
而CANoe就是一个强大的工具,它支持网络系统从系统级设计到实现的整个开发流程。
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性能/优点
由于其开放式架构,CANoe能够解决复杂的任务,并适用于特殊的应用。
CANoe为整个分布式网络的仿真和分析,提供了基于图像和基于文本的建模和评估窗口（Evaluationwindows。
针对监控和控制任务,以及生产装配过程,可创建直观的用户控制平台。
还集成了用于测试的“TestFeatureSet”和用于诊断的“DiagnosticFeatureSet”软件包。
功能
CANoe提供针对产品周期中所有阶段的专业功能。
包括模型创建、仿真、功能测试、诊断和分析。
应用领域
CANoe是产品周期所有步骤中的首要工具。
¾通信设计/模型创建
新的工程项目的首要任务是在数据库中定义信息库并在CANoe中创建模型。
¾通信确认
在整个系统的功能分布,功能测试以及系统集成时支持系统响应。
CAN总线测试解决方案
残余总线仿真给供应商提供一个理想的测试环境,可针对整个系统或有效的ECU（电控单元和模块,进行集成测试。
另外,用户可以在osCANLibrary的帮助下直接运行控制器代码。
¾测试
CANoe支持通过“TestFeatureSet”专用功能对ECU和网络进行测试。
利用这些工具可以通过测试验证每个开发步骤,检查原型,或者进行回归和一致性测试。
另外,TestServiceLibrary中的检查和激励功能可以方便的测试和实现用户自己的测试环节。
在测试设置（TestSetup窗口中可以看见已创建的系统。
所有改变测试设置参数的操作都可以在该窗口中进行。
在一个CANoe配置中可以调用多个测试设置。
一个测试设置包含测试模块（TestModules,发生器（Generator和回放（Replay模块。
¾诊断
CANoe可以分析KWP2000通讯。
诊断控制台（DiagnosticsConsole——“DiagnosticFeatureSet”的一部分——可以在CANdela-Studio的诊断描述文件的基础上提供对诊断服务的交互式访问功能。
诊断需求可以选择,参数化,并在它们相关的响应中显示。
FaultMemoryConsole提供了快速而简便的访问ECU故障存储区域的功能。
所有的参数都可以以符号方式显示。
¾分布式开发/集成
相互独立且并行的网络节点开发可以由多个供应商（并行工程来共同完成。
系统可以通过使用不同硬件和软件接口的方法来进行扩展。
Vector提供丰富的对于系统或单个ECU的分析评估功能。
可选项及协议
下面列出的可选项以及协议对CANoe来说都是有效的,并且可以按照需要联合使用。
包含的选项和协议有:
LIN、MOST、FlexRay、CANopen、J1939、NMEA2000、
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ISO11783和osCAN库。
CANdb++
该产品包括CANdb++Editor,一个界面友好的数据库管理程序,可以创建和修改数据库。
可编程能力
用户可编程就意味着用户可以按自己的要求对CANoe的功能进行扩展。
在数据流程图的任意节点里都可以插入模块模型,并且可以编写用户自己的程序来实现功能。
CAPL就是用来实现可编程能力的编程语言,它是面向应用的类C语言。
并且包含了交互式的开发环境,在这个环境下,用户能容易的创建、修改、编译CAPL的程序。
网络节点模型和面板
网络节点模型以CAPL程序模块形式添加到仿真结构中去。
通过使用CAPL生成器可以自动的或者手动的从数据库创建网络节点。
面板编辑器以及面板生成器支持用户针对网络节点模型创建图形化的用户控制和显示面板。
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开发平台
通过CANoe和osCANLibrary,用户可以通过使用真实的ECU代码,在开发的早期阶段完成系统集成。
这就使得针对不同ECU的软件可以在脱离对应硬件平台的情况下达到成熟的开发水平。
硬件接口
CANoe可以支持Vector提供的所有总线接口。
外围的ECU信号通常可以通过系统测试接入到系统中来。
这些信号常常作为环境变量读入或者输出到端口来完成某个仿真。
。
4.2CANcardXL
移动和固定CAN和LIN网络的开发、仿真、测试及维护需要高性能、容易使用、适应性强的硬件接口,具有紧凑型PC卡特点的CANcardXL就是用于笔记本电脑的理想选择。
特征
由于其强大的处理器和灵活的硬件设计,CANcardXL能够较好地适应现在及将来
CAN总线测试解决方案
的应用。
CANcardXL的特点如下:
¾PC卡（类型II
¾32位处理器,64MHz主频
¾2个完全独立的通道
¾支持CAN2.0B和LIN
¾收发器集成在电缆上（CANcabs
¾即插即用
功能
CANcardXL功能特点包括:
¾收发数据和远程祯
¾无干扰侦听CAN总线活动
¾检测和产生错误祯
¾板载报文缓存器
¾时间同步
¾若干卡可同时工作
特殊功能
与Vector的其它PCMCIA接口卡相比,CANcardXL具有如下的特殊功能:
¾对LIN总线的访问
¾较大的吞吐量（每秒35000个消息
¾精细的时戳（1μs
¾对消息预处理从而减轻PC负担
¾在用户现场FPGA可以升级
¾精细的总线负载测量
¾同过外部连接,可以与其它硬件进行同步
应用领域
通过CANcardXL,Vector提供了新一代总线接口卡,适用于一般的和高端的应用,如那些对精细时间同步和精细时标分辨率有要求的场合。
根据几种不同的总线驱动类型,CANcardXL可以满足众多的CAN和LIN的应用,
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包括:
¾汽车
¾自动化
¾航空航天
¾船舶
CANcradXL可以和Vector的软件工具一起使用,如CANalyzer,CANoe,CANape。
也可以与用CANDriverLibrary创建的用户应用程序一起使用。
驱动程序/库支持
有了CANDriverLibrary的支持,CANcardXL可以很好的与VectorCAN产品融合,同时也可以方便地移植到其他的硬件系统。
总线收发器
用户可以选择多种集成了收发器的Vector的连接电缆（详见CANcabs。
CANcardXL可以同时结合使用CANcabs和LINcabs。
随产品一起交货的有
¾CANcardXL
¾Windows98/NT4.0/2000/ME/XP的驱动
¾CANDriverLibrary（32位驱动库,适用C++,C,Delphi和VisualBasic
¾手册
使用CANcardXL需要单独选购CANcabs和/或LINcabs。
CAN总线测试解决方案
技术参数
应用区域移动,固定
AT91（ARM7TDMIat64MHz
处理器ATMEL
CAN控制器PhilipsSJA1000
CAN控制器数量2
标识位11/29位
收发器详见CANcabs
光耦Yes,选用CANcabXXXopto
类型II–16位
PC接口PCMCIA
温度范围工作温度:
0-55℃
储藏温度:
-40.-.+125℃
安装即插即用
驱动库平台C++,C,VisualBasic,Delphi
操作系统Windows98/NT4.0/2000/ME/XP
错误帧检测,产生
远程帧检测,产生
最大波特率1Mbit/sec
尺寸85mmX54mmX5mm
加CANcabs（CANcab25130mA
mA
典型电流消耗150
时标精度1μs
CEconformityEN55022:
ClassB
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4.3CANscope
CANscope是记录并评估CAN总线上的电压值的测量仪器。
CANscope提供了稳定可靠的记录模块以及易用的评估软件。
该记录模块可以通过RS232接口和PC机相连。
特性与优点
通过CANscope,开发人员可以分析如下情况对CAN总线的影响:
¾各种电缆类型
¾各种电缆长度
¾总线驱动
¾总线终端
¾总线失效
¾EMC影响
¾在ECU软件或CAN控制器中的错误
为了基于具体对象调试,可以设置许多触发情况。
例如:
特定的CAN报文或错误帧的发生,总线电压低于或超过一定电平值,触发会产生。
触发时的环境会被完全记录。
功能
下列核心功能使用户轻松进行CAN总线开发:
¾显示总线电平的示波器窗口
¾评估信号品质的图
¾用于比较电压曲线的differenceview工具
应用领域
CANscope经典应用领域:
¾分析CAN总线的物理特性
¾用直接测量的方法在线评估采集的数据
¾独立操作,日后可在PC机上分析
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硬件接口
CANscope提供如下的连接方式:
CAN接口（高速或低速,RS232接口以及触发输入以及输出。
直接测量模式
在触发一个测量后,CANscope记录总线上的电平（采样频率可以最高配置为32MHz,电压分辨率最高是20mV。
记录模块把数据发送到所连接的电脑上,用评估软件解释和评估所记录的数据。
独立工作模式
除了直接测量模式,CANscope还可以在没有PC机的情况下独立工作。
比如先用该设备测试交通工具在运行时状况,评估数据留待以后在PC机上进行。
评估细节
评估软件显示高CAN和低CAN的电平,同时在示波器上显示电压随时间的变化（如下图。
并可显示填充位。
示波器窗口/跟踪窗口
示波器提供很多功能,这些功能包括了如下领域:
¾配置显示细节
¾配置测量光标
¾配置信号通道
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支持直接通过示波器进行分析。
如果测量光标放在一个想被解释的位点,相关的信息以及位域将以文本的形式显示。
显示工具
在CANscope的显示工具中比较载入到CANscope中的两个电压变化曲线的记录（比如参考测试并在图形窗口中显示不同的信号。
技术参数
¾采样频率:
160khz..32Mhz
¾测试精度:
20mv（0V…5V/40mv（-2V…+8V
¾缓存大小:
1000…32000采样点（2KB…64KB
¾连接方式:
RS232（9针sub_D型插槽,标准CAN接口（连接9针的sub_D型连接器,触发输入/输出（BNC插槽
¾触发:
各种类型的触发方式（外部,CAN信息,电压变化,…可配置预触发机制¾CAN接口:
82C251（高速或TJA1053（低速
¾供电电压值:
9V…18VDC
¾仪器体积:
215mm*85mm*35mm
¾重量:
大约500克
一起交货的有
¾CANscope记录模块
¾CANscope评估软件（MSwindows9x/NT/2000/XP
¾电缆
¾电源
4.4CANstressDR
CAN网络对总线通讯干扰以及失效有很强的抗干扰能力。
为了测试一个系统在信号干扰和失效的情况下是否仍能稳定工作,需要一种仪器用来面向对象再现CAN总线信号,总线物理属性,和逻辑电位（隐形或显性的干扰。
CANstressDR（数字和阻抗网络就是这样的仪器。
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特性/优点
CANstress是一种独立运行的硬件,它可以直接串连到CAN网络中,实现各种触发条件与干扰逻辑。
CANstress包括相当数量的软件控制的电阻。
这些电阻可用来产生总线不同的电压值。
功能
CANstress提供一系列的检测和错误模式,例如:
¾总线失效评估
¾CAN系统失效
¾电子控制单元协同开发测试
¾CAN控制器的干扰
¾可编程短路和断路
在总线内插入了一个可编程的静态电容用以模拟各种线长。
应用领域
总线失效的模拟:
¾依照ISO11519-2规定的错误状态（线/线短路,线/供给电压短路,断路
¾位出错的模拟
¾目标强制总线电位
观察CAN系统处理干扰:
¾CAN控制器和CAN节点测试环境的开发
¾通过在CAN特定位域破坏以对节点有目的施加干扰。
CAN总线测试解决方案
¾测试在错误发生时总线节点的行为
¾触发外部仪器
¾观测在ECU被干扰后系统的恢复过程。
干扰的触发
当CANstress不工作时,总线不发生干扰。
当系统被触发,已经配置好的干扰序列将被激发。
干扰序列包括一个在bit级别或BTL级别的干扰脉冲。
一个单独的干扰脉冲迫使总线呈现隐性位或显性位,或是不影响总线。
CAN系统被下列触发源初始干扰:
¾在CAN位域上触发:
可标记内容的位域（标准格式信息或扩展格式信息。
¾在错误帧上,在帧头时,在帧尾时,在总线空闲序列,或任意可标记的位域上触发。
¾通过CANstress软件触发
¾外部触发:
在触发输入（TTL水平的电压信号
存在下列干扰模式:
¾周期性干扰
¾持续干扰直到手动停止
¾只要触发处于激活状态就保持干扰
¾对于特定触发事件发生后,干扰序列被初始化
方便的配置
通过Windows操作程序配置和控制CANstress。
可以编程确定CAN参数、触发源、干扰序列以及线性电阻,电容值等。
利用来自于CANdb中的数据能做到位域触发。
通过串行口（RS232或USB把用户定义的配置文件导入到CANstress模块中,就可以对网络进行分析。
CANstress的集成
通过使用CANstress模块同时结合Vector工具链的其他产品,比如CANalyzer和CANscope,可以得到最适宜的开发和测试环境。
通过CANstress可以产生特定目标的干扰。
CANalyzer可以产生基本数据的传输,同时记录评估被测总线节点的响应。
CANscope可以对在物理层次上的干扰的影响提供详细的分析。
技术参数
¾阻抗:
0Ω...10.24kΩ步长2.5Ω
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¾干扰电压范围:
0v（40v
¾连接方式:
RS232（9针sub_D型插槽,USB接口（4针插槽,触发输入/输出（BNC插槽,CAN输入/输出（15针,sub_D型插槽,CAN接口（CAN高速和CAN低速¾触发方式:
外部,手动或CAN事件
¾干扰序列:
在bit级别或BTL级别最大2048个脉冲点
¾供电:
8v..40v直流（5针插槽
¾仪器体积:
140mm*130mm*60mm
一起交货的有
¾CANstress硬件模块
¾配置软件（MSWindows9x/NT/2000/XP
¾电缆以及电源
4.5CANister及配置器
在汽车的生产中,需要新的工具来开发汽车电子CAN网络。
VECTOR公司提供了满足此要求的易用工具——现场手持控制面板CANister。
特点⁄优点
CANister为生产和测试领域提供了灵活可自由配置的CAN节点。
硬件模块是事件驱动的。
CANister配置器是一个简单易用的接口开发程序,它可以使用户自由地配置CANister。
通过RS232接口,装载应用程序到CANister上并且存储在闪存中。
功能
CANister提供了生成一个灵活CAN节点时所需的
所有功能,比如:
¾两个CAN通道（支持11位和29位标识符;
¾可定制的控制和显示部分（16键和20LEDs;
¾控制输出（8位数字输出和2个PWM输出;
¾控制输入（8位数字输入,4位模拟输入和2个霍尔
效应传感器输入;
应用领域
CAN总线测试解决方案
在生产周期的不同阶段中,CANister都是一个“万能”的工具。
对生产和研发的控制与测试工作来说,CANister应用广泛且方便易用。
CANister配置器特点
¾创建一个有16个单项配置的应用程序;
¾通过多窗口并行处理不同的应用程序;
¾连接CANdb⁄CANdb++数据库;
¾设置行为参数的表格;
¾LED、数字输出和键盘的图形用户界面;¾选择仿真网络节点的网络管理功能;¾CAN参数化;
¾可通过C语言扩展其功能;
¾自动生成下载的文件;
¾通过RS232下载固件和应用程序;¾在Bootstrap模式中,通过Bootbox下载固件;
¾通过RS232获取CANister的信息;
事件和行为
CANister是事件驱动的,并且能响应以下事件,比如:
¾按键;
¾数字输入的改变;
¾接收⁄发送CAN报文;¾用户自定义事件;
¾定时器;
¾串行（RS232命令;
每一个事件都可以触发一系列行为,比如:
¾LED的亮或者灭;
¾发送CAN报文;
¾设置报文里的信号数值;¾设置⁄清除定时器;
¾设置数字或PWM输出;
用户自定义系统程序
除了一些基本功能（比如说对CAN报文里的信号进行解释,还可以通过用C模块来实现功能的扩展。
系统软件的功
升级会员 