符丹丹，柳東亮（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

基于CANoe的整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)測試

符丹丹，柳東亮
（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

文章主要介紹的是使用 CANoe軟件進行商用車整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)及網(wǎng)絡(luò)測試介紹，包括整車數(shù)據(jù)庫建立，仿真環(huán)境的搭建，Panel界面的搭建，通過CANoe的仿真模擬，可以有效地模擬整車網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況，驗證整車網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的可靠性；商用車網(wǎng)絡(luò)測試的測試內(nèi)容及測試必要性。

CANoe；仿真；CAPL；dbc數(shù)據(jù)庫；網(wǎng)絡(luò)測試

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.12.021

CLC NO.: U463.6Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2015)12-61-03

引言

隨著汽車電子技術(shù)的迅速發(fā)展，CAN總線技術(shù)因其性價比高，可靠性高等特點，在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛，具有CAN功能的控制器也越來越多，各個控制器之間的信號匹配應(yīng)用以及總線的負(fù)載率就成為了 CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)[1]。

CANoe是德國Vector公司開發(fā)的CAN總線應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)軟件。CANoe可以通過Vector的CAN總線接口硬件，實現(xiàn)虛擬總線與真實物理總線的連接。使用CANoe可以進行總線應(yīng)用系統(tǒng)以全部虛擬節(jié)點為基礎(chǔ)的全數(shù)字仿真，可以進行物理節(jié)點與虛擬節(jié)點相結(jié)合的半實物仿真［2］，也可以使用CANoe對真實物理總線的通信進行實時監(jiān)控，同時該工具也是整車網(wǎng)絡(luò)測試和單節(jié)點網(wǎng)絡(luò)測試不可以缺少的測試工具。使用db++模塊可以建立整車數(shù)據(jù)庫，方便快捷的完成通訊矩陣建立，實現(xiàn)整車信號的收發(fā)匹配；panel模塊可以模擬整車器件，直觀的進行數(shù)據(jù)模擬。

1、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計

首先應(yīng)確定整車的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，確定終端電阻的位置，選擇終端電阻類型包括Ⅰ類和Ⅱ類節(jié)點，整車網(wǎng)絡(luò)的兩個終端電阻可以選擇Ⅰ類節(jié)點模型或Ⅱ類節(jié)點模型，也可以選擇Ⅰ類和Ⅱ類的混合形式[3]，如圖1、2、3所示：

圖1?、耦惞?jié)點模型

圖2?、蝾惞?jié)點模型

圖3?、瘛ⅱ蝾惢旌瞎?jié)點模型

比如整車總線節(jié)點包括發(fā)動機ECU、ABS控制器、BCM控制器以及IC四個節(jié)點，通過控制器布置，確定線束最遠(yuǎn)端的兩個節(jié)點IC和發(fā)動機ECU，終端電阻根據(jù)整車的線束要求和控制器要求選擇。我們采用Ⅱ類節(jié)點的方式，終端電阻集成在IC和發(fā)動機ECU內(nèi)部，方便線束布置。

2、整車dbc數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建

以整車共有如圖1所示4個CAN節(jié)點為例，發(fā)動機ECU、ABS、BCM、IC，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦滤荆?/p>

圖4　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

根據(jù)各個控制器的信號列表，使用CANoe自帶的db++軟件創(chuàng)建dbc數(shù)據(jù)庫如下圖5所示：

圖5　dbc數(shù)據(jù)庫

從數(shù)據(jù)庫可以很清楚的看到整車節(jié)點信號之間的收發(fā)關(guān)系，db++中Communication Matrix命令可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫自動生成通訊矩陣，方便文檔編制。

3、通訊速率的選擇

CAN總線是一種串行通訊總線，通過實驗驗證，總線負(fù)載率不可超過50%，否則會出現(xiàn)丟幀，總線出現(xiàn)錯誤幀等問題，所以整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)很重要的一個工作就是評估負(fù)載率，必須根據(jù)信號列表計算總線負(fù)載，如圖1的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，選擇250kbps的通訊速率，CANoe仿真得出總線負(fù)載16.17%，滿足設(shè)計要求，所以采用250kbps的速率即可。

4、整車虛擬節(jié)點仿真

使用CANoe軟件創(chuàng)建仿真環(huán)境，然后用CANoe自帶工具CAPLGenerator編譯各節(jié)點數(shù)據(jù)庫，形成CAPL語言文件，加載至如下環(huán)境模塊中如圖6所示：

圖6　仿真環(huán)境

仿真前配置波特率為 250kbps，該環(huán)境可以全虛擬節(jié)點仿真，也可以通過屏蔽其中的節(jié)點進行半實物仿真，可以進行負(fù)載率模擬，報文延時計算等。

4.1全虛擬節(jié)點仿真

所有節(jié)點均采用CANoe模擬發(fā)送節(jié)點，發(fā)動機ECU加載CAPL語言，發(fā)送EEC1、EEC2等30條報文，CAPL語言界面如圖7所示：

圖7　CAPL界面

CAPL語言加載完成后，即可以進行全虛擬節(jié)點的仿真。

CANoe提供的Panel顯示面板配置，可以實現(xiàn)人機交互，直觀的顯示CAN總線系統(tǒng)各虛擬節(jié)點的工作狀態(tài)。圖8所示為ABS的模擬界面。

圖8　人機交互界面

通過全虛擬節(jié)點仿真，可以直觀的仿真整個總線的負(fù)載率，信號的收發(fā)情況及信號延時率。

4.2半實物仿真

通過CANcase的硬件接口，CANoe可以將實際物理CAN總線與虛擬CAN總線連接在一起，實現(xiàn)物理節(jié)點與虛擬節(jié)點相結(jié)合的半實物仿真。比如此時有ABS控制器、IC兩個實物，可以使用圖6 CANoe的仿真環(huán)境，屏蔽ABS和IC，系統(tǒng)連接圖如圖9所示：

圖9　半實物仿真開發(fā)環(huán)境

通過半實物仿真可以驗證實物節(jié)點的信號是否滿足設(shè)計要求。

5、網(wǎng)絡(luò)測試

整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)完成需要對單節(jié)點及整車網(wǎng)絡(luò)進行測試，CAN總線分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層四部分，我們需要分別對這幾個進行測試。物理層測試是指對使用的電路、芯片、線束等硬件進行相應(yīng)的測試，通過檢驗控制器輸出的CAN信號電平、位時間、故障處理等，檢驗是否滿足設(shè)計要求；數(shù)據(jù)鏈路層測試是指對控制器的上下電行為、欠壓或過壓，bus-off行為的測試；應(yīng)用層主要是對信號格式、發(fā)送周期、信號接收能力的測試。

首先應(yīng)該對單節(jié)點進行測試，通過使用CANoe、示波器、CANstress等工具按照圖10的連接方式進行連接：

圖10　測試設(shè)置

將物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層全部測試完畢，如滿足設(shè)計要求，則需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵嵨锕?jié)點連接到一起進行整個網(wǎng)絡(luò)測試。

6、結(jié)束語

本文主要介紹了基于 CANoe這款開發(fā)和測試軟件的整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)過程和網(wǎng)絡(luò)測試內(nèi)容，通過以上過程，整車網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)基本完成，最后通過網(wǎng)絡(luò)測試驗證整個設(shè)計是否滿足要求。

[1] W.齊默爾曼,R.施密特加爾.汽車總線系統(tǒng)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.

[2] 楊立.一種基于 CANoe的 CAN總線系統(tǒng)開發(fā)方法[J].測控技術(shù)2007(04).

[3] 史久根. CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2004.

The Vehicle Network Development and Testing Based on CANOE

Fu Dandan, Liu Dongliang
( Shaanxi Heavy-Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

This paper mainly introduces the use of CANoe software for commercial vehicle network development and network testing, including the establishment of the vehicle database, the simulation environment of the building, the Panel interface, through the simulation of CANoe, can effectively simulate the vehicle network load, the reliability of the vehicle network design, test content and test necessity of commercial vehicle network.

CANoe; Simulation; CAPL; DBC database; Network testing

U463.6

A

1671-7988（2015）12-61-03

符丹丹，就職于陜西重型汽車有限公司。