王 欣，董 立

（沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168）

自上世紀(jì)90年代以來，有數(shù)種現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟，并在一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域顯示了自己的影響和優(yōu)勢[1～3]。它們是：可尋址遠(yuǎn)程變換器數(shù)據(jù)鏈路（HART），控制器局部網(wǎng)（CAN），局部操作網(wǎng)絡(luò)（LON），過程現(xiàn)場總線（PROFIBUS）和基金會現(xiàn)場總線（FF）。這些現(xiàn)場總線各具特色，對于現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，發(fā)揮著各自的重要作用。

CAN總線是最早出現(xiàn)的現(xiàn)場總線之一。20世紀(jì)80年代Bosch公司為解決汽車系統(tǒng)中各個電子單元之間的通信問題，開發(fā)了CAN總線標(biāo)準(zhǔn)。這種串行總線用2根或1根電線把汽車?yán)锏母鱾€電子設(shè)備連接起來，相互可以傳遞信息。采用CAN總線，避免了電子模塊間大量繁復(fù)的連線，比如儀表板上車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油量和發(fā)動機(jī)溫度的指示，就不需要連接不同的線纜到對應(yīng)的傳感器，而只需要接入CAN總線，就可以從總線上獲取相應(yīng)信息。

本文介紹了某車用網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)的CAN總線測試技術(shù)、測試工具及案例。圖1為某車用網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)的電控系統(tǒng)開發(fā)流程。

圖1 車用網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)的電控系統(tǒng)開發(fā)流程

1 CAN總線測試技術(shù)

該車用網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)CAN總線網(wǎng)絡(luò)測試的范圍如下：

1.1 網(wǎng)絡(luò)測試作用

（1）確定網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的完整性與正確性；

（2）確定網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的魯棒性；

（3）網(wǎng)絡(luò)測試包括性能測試、診斷測試。

網(wǎng)絡(luò)測試一般不覆蓋ECU的功能測試。

1.2 測試目的

（1）通訊魯棒性；

（2）網(wǎng)絡(luò)通訊是否正常；

（3）電氣魯棒性。

（4）在電氣不正常條件下網(wǎng)絡(luò)是否能夠正常工作；

（5）網(wǎng)絡(luò)容錯能力；

（6）網(wǎng)絡(luò)能否從故障狀態(tài)下自動恢復(fù)。

2 測試工具及案例分析

Vector網(wǎng)絡(luò)測試工具有：CANoe，CANStress，CANScope。其作用分別為：

CANoe——激勵總線/ECU，分析網(wǎng)絡(luò)通訊情況，仿真網(wǎng)絡(luò)及追蹤通訊錯誤情況；

CANStress——制造總線錯誤及產(chǎn)生預(yù)定的干擾狀態(tài)；

CANScope——基于錯誤幀/數(shù)據(jù)幀觸發(fā)，從物理信號級別來評估總線錯誤及記錄多次結(jié)果以比較并評估。

2.1 CANoe特性

（1）Basic Feature Set：分析與測試；

（2）記錄報文、信號；

（3）統(tǒng)計功能和總線統(tǒng)計功能；

（4）Basic Feature Set：仿真與激勵；

（5）CAPL編程能力；

（6）可以產(chǎn)生報文并重放；

（7）Diagnostics Feature Set；

（8）Test Feature Set；

（9）可以使用CAPL編寫測試流程；

（10）使用 XML編寫測試腳本；11）自動生成 XML和HTML格式的測試報告。

2.2 CANstress特性

（1）CAN總線錯誤處理測試；

（2）再現(xiàn)ECU的故障；

（3）測試ECU對物理干擾的魯棒性；

（4）測試ECU對協(xié)議錯誤的反應(yīng)；

（5）分析CAN控制器的魯棒性；

（6）在采樣點(diǎn)干擾CAN信號；

（7）提供數(shù)字干擾和模擬干擾；

（8）從CAN協(xié)議層次施加干擾位、cycle time；

（9）從CAN物理層次施加干擾——短路、電阻、電容；

（10）故障重現(xiàn)；

（11）在CANoe中提供了CAPL函數(shù)接口。

2.3 CANscope特性

（1）記錄并評估CAN總線信號電平；

（2）分析物理級別和邏輯級別的CAN總線；

（3）可以充當(dāng)示波器，也可跟蹤報文；

（4）從位的級別分析報文；

（5）可以追蹤錯誤的報文的出錯信息；

（6）使用眼圖(Eye diagram)以評價CAN總線信號的質(zhì)量；

（7）提供各種觸發(fā)條件；

（8）提供各種觸發(fā)條件以方便總線分析；

（9）在線和離線測試；

（10）在CANoe中提供了CAPL函數(shù)接口。

2.4 CANstress和CANscope的聯(lián)合使用

（1）測試分析CAN物理層(PL)；

（2）測試物理層故障情況下的網(wǎng)絡(luò)/ECU；

（3）測試協(xié)議層位錯誤情況下的網(wǎng)絡(luò)/EC；

（4）追蹤總線質(zhì)量，如終端電阻、故障模式等；

（5）在測試環(huán)境/測試車輛上方便的使用離線模式；

（6）與CANoe形成完整的Vector測試工具鏈，易于學(xué)習(xí)。

3 采樣點(diǎn)測試實例(物理層)

測試目的為測量節(jié)點(diǎn)的采樣點(diǎn)Sample Point，以確定節(jié)點(diǎn)的采樣點(diǎn)是否處于合理的范圍內(nèi)。采用的測試工具為CANstress和CANscope，被測環(huán)境為單節(jié)點(diǎn)測試。

測試時，將被測對象與CANscope和CANstress相連，選擇被測節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的一個報文，然后使用CANstress干擾報文中數(shù)據(jù)場的第一個位，并使用CANscope眼圖觀測報文位信號。測試結(jié)果如圖2、圖3所示。

圖2 數(shù)據(jù)場第一個數(shù)據(jù)位（無干擾）

圖3 數(shù)據(jù)場第一個數(shù)據(jù)位（干擾75%）

4 結(jié)束語

鑒于CAN在現(xiàn)代汽車電子化進(jìn)程中的重要作用，研究和開發(fā)自己的汽車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)勢在必行。本文介紹的CAN總線測試技術(shù)、測試工具及案例對自主研制支持CAN規(guī)范的汽車電子產(chǎn)品，并使之盡快產(chǎn)業(yè)化具有積極意義。

[1]李棟梁.基于CAN總線的全數(shù)字式汽車儀表的應(yīng)用研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2005.

[2]李小明，孫澤昌，羅 峰.車身CAN網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的制定及軟件實現(xiàn)[J].機(jī)械與電子，2006，(7)：18-20.

[3]魏學(xué)哲，孫澤昌，陳覺曉.汽車網(wǎng)絡(luò)分類方法及其主流協(xié)議發(fā)展趨勢[J].同濟(jì)大學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，32（6）：762-766.