汽车总线测试方案.docx

1、汽车总线测试方案 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

2、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

3、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2 CAN 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2 CAN 总线测试系统:网络集成测试(二 USB使用CANoe II CAN图1 CAN 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、C

4、AN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:总线失效评估CAN系统失效电子控制单元协同开发测试CAN控制器的干扰可编程短路和断路CANscope则是一个便捷的CAN总线波形示波器,能够:显示总线CAN_H/CAN

5、_L电平和差分电压使用眼图评估信号品质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

6、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

7、控制动作,就可以对被测单元的功能进行逐一测试。2.2 CAN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Vecto

8、r提供的CAN总线记录仪CANcaseXL log。通过PC机配置软件设置好CANcaseXL log的工作方式后,CANcaseXL log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CANoe CAN总线开发和测试分析软件 VectorCANcardXL CAN接口卡 VectorCANcab 251/1054 高速/低速CAN收发器 VectorIOcab 8444opto CANcardXL I/O接口线缆 VectorCANscopeH/L

9、CAN总线(高速/低速波形示波器VectorCANstressDR CAN总线干扰仪 VectorCANisterHL 手持式CAN快速原型节点 VectorCANister Configurator CANister配置软件 VectorCANcaseXL log CAN总线数据记录仪 Vector4 设备功能描述4.1 CANoe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。 CAN总线测试解决方案 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

10、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(Evaluation windows。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“Test Feature Set”和用于诊断的“Diagnostic Feature Set”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。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。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

11、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osCAN Library的帮助下直接运行控制器代码。测试CANoe支持通过“Test Feature Set”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, Test Service Library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(Test Setup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

12、以调用多个测试设置。一个测试设置包含测试模块(Test Modules,发生器(Generator和回放(Replay模块。诊断CANoe可以分析KWP2000通讯。诊断控制台(Diagnostics Console“Diagnostic Feature Set”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。Fault Memory Console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。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

13、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、 CAN总线测试解决方案 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

14、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。 CAN总线测试解决方案 开发平台通过CANoe和osCAN Library,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

15、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。4.2 CANcardXL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:PC 卡(类型II32位处理器,64MHz主频2个完全独立的通道支持CAN2.0B和LIN收发器集成在电缆上(CANcabs即插即用功能CANcardXL功能特点包括:收发数据和远程祯无干扰侦听CAN总线活动检测和产生错误祯板载报文缓存器时间同步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:对