宋磊鋒，陳姿霖，張龍崗

（陜西重型汽車(chē)有限公司汽車(chē)工程研究院，陜西 西安 710200）

基于示波器的實(shí)車(chē)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

宋磊鋒，陳姿霖，張龍崗

（陜西重型汽車(chē)有限公司汽車(chē)工程研究院，陜西 西安 710200）

介紹利用示波器實(shí)現(xiàn)CAN網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化測(cè)試的思路和方法，比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)，系統(tǒng)地闡述整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程。

測(cè)試；自動(dòng)化測(cè)試；示波器；測(cè)試軟件

隨著汽車(chē)控制器數(shù)量增多，為了各控制器間協(xié)同工作，大部分控制器（如BCM、DCM、IC、VCU等）都具有CAN、LIN通信功能。在使用CAN、LIN這種數(shù)據(jù)高速公路進(jìn)行數(shù)據(jù)高速、可靠交換時(shí)，必須保證這條高速公路的穩(wěn)定、安全；通常，這些控制器開(kāi)發(fā)完成后會(huì)進(jìn)行單節(jié)點(diǎn)的CAN網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，包括了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等各方面完整測(cè)試，此階段可以用自動(dòng)化測(cè)試機(jī)柜或手動(dòng)測(cè)試的方法進(jìn)行測(cè)試；在樣車(chē)試制階段，會(huì)將所有控制器裝配在實(shí)車(chē)上，驗(yàn)證功能的同時(shí)，需要進(jìn)行整車(chē)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，此時(shí)大多數(shù)進(jìn)行物理層測(cè)試，由于無(wú)法接入自動(dòng)化測(cè)試機(jī)柜，此階段基本上只能以手動(dòng)測(cè)試的方法進(jìn)行測(cè)試。

在實(shí)車(chē)上進(jìn)行手動(dòng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試時(shí)，使用的工具為示波器、萬(wàn)用表、CANoe、電腦。測(cè)試項(xiàng)為CANH，CANL，CANdiff的隱性輸出電壓、顯性輸出電壓、差分電壓、上升時(shí)間、下降時(shí)間、位時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率、上電后第1幀報(bào)文發(fā)送時(shí)間、掉電后網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉時(shí)間、終端電阻值。筆者對(duì)這些測(cè)試項(xiàng)進(jìn)行分析后，確認(rèn)可以在不增加任何工具的情況下開(kāi)發(fā)出自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，用自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)車(chē)測(cè)試，不僅操作簡(jiǎn)單，不會(huì)使用示波器的人都可以進(jìn)行一鍵測(cè)試，還有準(zhǔn)確度高、速度快、有傳承性等優(yōu)點(diǎn)。本文將介紹這種實(shí)車(chē)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

1 方案選擇

根據(jù)實(shí)際掌握的知識(shí)制定了以下3種方案。接下來(lái)對(duì)3個(gè)方案一一列舉說(shuō)明。

方案1：使用Vb.net編寫(xiě)管理界面、測(cè)試用例，調(diào)用示波器進(jìn)行自動(dòng)抓波形，自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)輸出最終報(bào)告。

方案2：使用CAPL編寫(xiě)管理代碼、測(cè)試用例，CANoe調(diào)用示波器進(jìn)行自動(dòng)抓波形，自動(dòng)化測(cè)量，輸出測(cè)試結(jié)果。

方案3：使用Vb.net編寫(xiě)管理界面，調(diào)用方案2中的CANoe工程，獲取測(cè)試結(jié)果，自動(dòng)生成最終報(bào)告。

方案1不需要CANcase、CANoe軟件，可以方便地生成定制的報(bào)告，但是測(cè)試用例等都是固化到程序中的，不便進(jìn)行測(cè)試用例的維護(hù)。

方案2和方案3都需要CANoe和CANcase，測(cè)試用例都是寫(xiě)在CAPL中的，方便維護(hù)。方案2的不足是不能生成定制的報(bào)告，方案3彌補(bǔ)了所有不足，但是考慮到本系統(tǒng)測(cè)試項(xiàng)數(shù)量少，方向單一，沒(méi)有必要使用方案3這種復(fù)雜的架構(gòu)，最終我們選擇了方案2。

2 工具準(zhǔn)備

支持SCPI標(biāo)準(zhǔn)的示波器1臺(tái)，CANcase 1個(gè)，筆記本電腦。

3 系統(tǒng)接線方式

電腦安裝VISA驅(qū)動(dòng)，與示波器通過(guò)USB連接，示波器通道1接待測(cè)整車(chē)網(wǎng)絡(luò)CANH、通道2接CANL，外部觸發(fā)通道接15電。CANoe通道1接待測(cè)整車(chē)網(wǎng)絡(luò)CAN總線。

4 自動(dòng)化測(cè)試程序設(shè)計(jì)

4.1 編寫(xiě)示波器讀寫(xiě)驅(qū)動(dòng)

根據(jù)VISA協(xié)議編寫(xiě)示波器的寫(xiě)命令，讀取，查詢(xún)，截圖等接口函數(shù)，編譯為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，供隨后CANoe調(diào)用。

4.2 程序框架

程序包括CAPL_Set.can、HSCAN_Vehicle.can、Scope.cin、ParaStd.cin、SaveData.cin、CaseSelect.cin這6個(gè)模塊。

1）CAPL_Set.can是設(shè)置模塊，作用是啟動(dòng)測(cè)試時(shí)選擇被測(cè)總線的速率，當(dāng)CANoe的Start按鈕按下時(shí)調(diào)用。

2）HSCAN_Vehicle.can是測(cè)試主模塊，所有測(cè)試用例在此模塊中，當(dāng)Test Module的Start按鈕按下時(shí)調(diào)用。

3）Scope.cin是示波器自動(dòng)測(cè)量模塊，里面存放了一些通用的示波器自動(dòng)測(cè)量函數(shù)，如示波器初始化、顯性電壓、隱性電壓、位時(shí)間等測(cè)量函數(shù)。

4）ParaStd.cin是測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)模塊，其中設(shè)置保存了測(cè)試結(jié)果的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，需要修改時(shí)可在此修改。

5）SaveData.cin是測(cè)試報(bào)告模塊，其中存放了用于生成測(cè)試結(jié)果文件的函數(shù)。測(cè)試結(jié)束后，所有測(cè)試結(jié)果被輸出到一個(gè)Ini文件中。

6）CaseSelect.cin是測(cè)試用例管理模塊，其中存放了要執(zhí)行的測(cè)試用例，不需要執(zhí)行的測(cè)試用例注釋掉再運(yùn)行即可。

4.3 設(shè)置模塊

通過(guò)CANoe的命令行輸出的提示，選擇設(shè)置選項(xiàng)，選擇的參數(shù)通過(guò)環(huán)境變量傳入系統(tǒng)。如果需要設(shè)置參數(shù)較多，也可以用CANoe制作一個(gè)面板進(jìn)行設(shè)置，這種方式操作更方便，如設(shè)置被測(cè)系統(tǒng)電壓、要執(zhí)行的測(cè)試用例等。如圖1所示，按下按鍵1將會(huì)調(diào)用250 K通信速率下的測(cè)試程序及參數(shù)。

4.4 示波器自動(dòng)測(cè)量模塊

通過(guò)給示波器發(fā)送SCPI指令，實(shí)現(xiàn)示波器初始化、自動(dòng)抓有效波形、時(shí)間測(cè)量、電壓測(cè)量等操作。編制時(shí)需要參考示波器廠家提供的編程手冊(cè)，里面提供了該示波器所有支持的SCPI指令以及自定義指令，根據(jù)這些指令確定算法以及評(píng)估。例如本文中使用的示波器不支持讀取某一時(shí)刻電壓值，導(dǎo)致上電第1幀報(bào)文的發(fā)送時(shí)間無(wú)法采用自動(dòng)測(cè)量的方式測(cè)量，如果使用的示波器支持這個(gè)指令，則可以將外部觸發(fā)通道與15電連接，示波器采集觸發(fā)設(shè)置為外部觸發(fā)。圖2展示的是示波器初始化的過(guò)程，“:AUTosetup”命令會(huì)清除上一次的波形以及一些比率設(shè)置，“:MEASure:CLEar”命令用來(lái)清除上一次的測(cè)量結(jié)果，“:channel1:PROBE 1”、“:channel1:scale 0.5”、“:channel1:OFFSET -1.93”命令是用來(lái)調(diào)整波形在示波器上顯示的位置、大小等。以上命令的參數(shù)值的確定，是根據(jù)在示波器上手動(dòng)調(diào)節(jié)波形到最佳位置，記錄相關(guān)參數(shù)得到的。

圖1 設(shè)置模塊

4.5 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)模塊

所有測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)在此模塊中定義為一個(gè)全局變量，新增、修改、刪除測(cè)試在此模塊中皆可方便操作。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)模塊如圖3所示。

4.6 測(cè)試報(bào)告模塊

由于本測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果數(shù)量少，同時(shí)為了縮短開(kāi)發(fā)周期，未開(kāi)發(fā)直接生成Excel版報(bào)告的接口，而是將測(cè)試結(jié)果寫(xiě)入到一個(gè)Ini文件中，同時(shí)將測(cè)試的波形及示波器測(cè)量結(jié)果截圖保存在指定文件夾中。

4.7 測(cè)試用例管理模塊

將要執(zhí)行的測(cè)試用例放在此模塊中，不需要執(zhí)行的測(cè)試用例屏蔽即可，相關(guān)測(cè)試用例的參數(shù)也可通過(guò)此處設(shè)置。如圖4所示。4.8 測(cè)試主模塊

圖4 測(cè)試用例管理模塊

負(fù)責(zé)調(diào)用以上介紹的所有模塊，具體測(cè)試用例的實(shí)現(xiàn)也在此模塊中編制，測(cè)試用例編制過(guò)程中要注意發(fā)送的命令示波器是否支持、是否進(jìn)入死循環(huán)以及輸出結(jié)果與測(cè)量結(jié)果的一致性。其中上電后第1幀報(bào)文發(fā)送時(shí)間由于示波器不支持部分指令，無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，只能人為讀取。終端電阻值也是通過(guò)萬(wàn)用表人為測(cè)量，要實(shí)現(xiàn)電阻自動(dòng)測(cè)量不僅需要購(gòu)置支持編程接口的萬(wàn)用表，還需要開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)接口，相比人為測(cè)量代價(jià)太大。

5 運(yùn)行效果

5.1 測(cè)試界面

圖5為測(cè)試程序運(yùn)行時(shí)的界面。窗口1中列出整個(gè)測(cè)試過(guò)程中的報(bào)文；窗口2為測(cè)試進(jìn)度窗口，可以查看測(cè)試運(yùn)行的狀態(tài)；窗口3是Write窗口，輸出了系統(tǒng)以及程序運(yùn)行的Log；窗口4可以設(shè)置是否將Trace記錄下來(lái)；窗口5可以設(shè)置測(cè)試端口、數(shù)據(jù)庫(kù)等。5.2 測(cè)試結(jié)果

圖5 測(cè)試界面

測(cè)試完成后，程序自動(dòng)在TestData文件夾中生成測(cè)試過(guò)程中示波器截圖（bmp文件）、測(cè)試報(bào)告文件（ini文件）。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 測(cè)試結(jié)果

6 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)只使用電腦、示波器和CANoe，實(shí)現(xiàn)了CANH，CANL，CANdiff的隱性輸出電壓、顯性輸出電壓、差分電壓、上升時(shí)間、下降時(shí)間、位時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率、掉電后網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉時(shí)間、自動(dòng)化測(cè)試；為脫離測(cè)試機(jī)柜基于示波器的CAN、LIN網(wǎng)絡(luò)測(cè)試提供了參考案例。

[1] 廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司. ZDS2000系列示波器編程手冊(cè)[Z］.

（編輯 凌 波）

Vehicle CAN-bus Automatic Testing System Development Based on Oscilloscope

SONG Lei-feng，CHEN Zi-lin，ZHANG Long-gang
（Automobile Engineering Research Institute，Shanxi Heavy Duty Automobile Co.，Ltd.，Xi′an 710200，China）

This article introduces design idea and method of the authentic vehicle CAN-bus automatic test system based on oscilloscope，compares pros and cons of different strategies，and systematically demonstrates the whole design process.

test； automatic test； oscilloscope； testing software

U463.6

A

1003-8639（2017）03-0054-03

2016-08-29；

2016-10-20

宋磊鋒（1989-），男，陜西人，工程師，主要從事整車(chē)CAN、LIN系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)及自動(dòng)化測(cè)試工作；陳姿霖（1984-），女，陜西人，工程師，主要從事整車(chē)CAN總線系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)及自動(dòng)化測(cè)試工作；張龍崗（1984-），男，陜西人，工程師，主要從事計(jì)量設(shè)計(jì)工作。