張倩　白皓　武美航　李凱　丁希賢

【摘? 要】本文介紹利用CANoe的CAPL編程進(jìn)行LIN總線自動(dòng)化測試的思路和方法，比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)，系統(tǒng)地闡述整個(gè)過程。

【關(guān)鍵詞】LIN；CAPL；自動(dòng)化測試

中圖分類號：U463.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）06-0063-02

LIN Bus Simulation Based on CANoe

ZHANG Qian，BAI Hao，WU Mei-hang，LI Kai，DING Xi-xian

（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co.，Ltd.，Automobile Engineering Research Institute，Xi'an 710200，China）

【Abstract】This paper introduces the idea and method of LIN bus automatic test by using CAPL programming of canoe，compares the advantages and disadvantages of different schemes，and systematically expounds the whole process.

【Key words】LIN；CAPL；automatic test

1? LIN總線介紹

LIN（Local Interconnect Network，本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）是一種低成本、單線的串行通信網(wǎng)絡(luò)，通信速率范圍為0～20kb/s，常用的速率為19.2kb/s。該協(xié)議不需要單片機(jī)給予過多的硬件支持，通過使用一個(gè)簡單的USART或增強(qiáng)型USART就可以實(shí)現(xiàn)。在車輛實(shí)際網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要使用CAN總線和LIN總線相結(jié)合使用，LIN總線為CAN總線提供輔助功能，在不需要CAN總線的高帶寬、高性能的場合（如傳感器、天窗、組合開關(guān)、轉(zhuǎn)向燈、電機(jī)等）實(shí)現(xiàn)信息的采集和傳輸。

在構(gòu)建LIN總線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需在設(shè)計(jì)之初約定好主控制器，其余所有的控制器都為從控制器。主控制器主要負(fù)責(zé)調(diào)度多個(gè)從控制器發(fā)送數(shù)據(jù)場的時(shí)機(jī)，從控制器主要負(fù)責(zé)進(jìn)行對報(bào)頭數(shù)據(jù)的響應(yīng)。一般，網(wǎng)絡(luò)中的主控制器不單純是主控制器，還包含從控制器的功能。主控制器在某個(gè)時(shí)隙發(fā)送報(bào)頭，所有從控制器接收后進(jìn)行解析比對，如果符合報(bào)頭中調(diào)度的ID，就回復(fù)響應(yīng)。

2? LIN報(bào)文介紹

因?yàn)樵跍y試過程中，LIN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主從控制器是通過LIN報(bào)文進(jìn)行信息交互的，這里對LIN報(bào)文格式進(jìn)行簡單介紹。

1）LIN協(xié)議數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)由報(bào)文頭、響應(yīng)報(bào)文以及幀間隔組成。

2）報(bào)文頭包含同步間隙、同步域和報(bào)文標(biāo)識符場。

3）響應(yīng)報(bào)文由1～9個(gè)字節(jié)構(gòu)成，其中數(shù)據(jù)場可以為2個(gè)字節(jié)或4個(gè)字節(jié)或8個(gè)字節(jié)和1個(gè)校驗(yàn)和場組成。

3? 仿真測試

在LIN網(wǎng)絡(luò)中，車輛的某項(xiàng)功能需要多個(gè)控制器共同配合才能實(shí)現(xiàn)，但是多個(gè)控制器的開發(fā)進(jìn)度很難保證是同步進(jìn)行的，所以在驗(yàn)證功能時(shí)，可以使用CANoe或Kvaser軟件的二次開發(fā)功能進(jìn)行殘余的控制器功能的仿真，進(jìn)而對整個(gè)功能進(jìn)行驗(yàn)證。本文介紹使用CANoe工具的仿真流程。

3.1? 仿真方案

在仿真工程搭建之前，必須對所需仿真的控制器和已有的控制器功能進(jìn)行深度解析，從正向、反向、邊界、冗余等方面編制仿真測試用例。

測試人員可以根據(jù)自己實(shí)際掌握的知識情況進(jìn)行仿真方案設(shè)計(jì)，共有2種方案，介紹如下。

方案1：基于CANoe工具，根據(jù)測試用例內(nèi)容，使用Panel Designer工具進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，可以選擇開關(guān)、文本數(shù)據(jù)等控件，使用CAPL編程語言按照測試用例編寫測試管理代碼、測試代碼。

方案2：基于CANoe工具，使用Test Environments for Test Modules功能編制仿真測試用例。

方案1使用CANoe的CAPL browser工具內(nèi)固有的函數(shù)和定時(shí)器進(jìn)行程序編制，缺點(diǎn)是當(dāng)測試用例中實(shí)現(xiàn)等待一段時(shí)間這個(gè)語句時(shí)，需要使用定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)，但是如果功能中涉及多類定時(shí)器且定時(shí)器互相嵌套使用，若出現(xiàn)程序跑偏情況時(shí)，就很難定位程序的錯(cuò)誤點(diǎn)。

方案2按照每一條測試用例使用Test Environments for Test Modules界面的New Test Environment形成Test Case，一條測試用例對應(yīng)一條Test Case，測試內(nèi)容清晰明了。當(dāng)測試用例中實(shí)現(xiàn)等待一段時(shí)間這個(gè)語句時(shí)，直接使用TestWaitForTimeout（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)，即使有很多類的定時(shí)器和功能也不會(huì)出現(xiàn)互相嵌套的情況，當(dāng)遇到程序問題時(shí)，可以按照測試用例逐條測試，非常有利于查找問題。

經(jīng)過實(shí)際測試比對，選擇方案2進(jìn)行仿真程序設(shè)計(jì)。

3.2? 工具準(zhǔn)備

裝配帶LIN License的CANoe軟件的電腦、CAN Case、LIN控制器、電源。

3.3? 連接方法

1）電腦安裝CANoe驅(qū)動(dòng)，與CAN Case通過USB連接，CANse與LIN控制器連接電源，向LIN控制器供電。

2）根據(jù)LIN控制器的電源系統(tǒng)12V或24V，調(diào)整供電電源的電壓。

3.4? 仿真工程創(chuàng)建

打開CANoe 8.5軟件，新建LIN仿真工程，如圖1所示。

選擇被測試控制器所遵守的協(xié)議版本、通信速率以及CANoe在該測試中充當(dāng)?shù)慕巧ㄖ鞴?jié)點(diǎn)或者從節(jié)點(diǎn)），CANoe可以根據(jù)被賦予的角色進(jìn)行收發(fā)報(bào)文，如果節(jié)點(diǎn)部分不勾選，CANoe為純監(jiān)控作用。速率和角色選擇如圖2所示。

仿真環(huán)境創(chuàng)建如圖3所示。按照圖3中標(biāo)記的順序創(chuàng)建仿真工程。在LIN主節(jié)點(diǎn)處點(diǎn)擊右鍵選擇Insert CAPL Test Module，就創(chuàng)建了一個(gè)虛擬主節(jié)點(diǎn)的CAPL編程模塊。

按照圖4點(diǎn)擊Edit Test Module“Test 1”，在彈出的界面中選擇CAPL存放的路徑，并填寫文件名稱為“LIN-Master”，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)LIN-Master.can的CAPL文件，該文件為模擬節(jié)點(diǎn)的測試程序，在該文件內(nèi)編輯需要使用CANoe所想模擬的功能。

關(guān)聯(lián)完成后，在Tset Environment中重新雙擊Test 1，會(huì)發(fā)現(xiàn)測試模塊的文件名稱變?yōu)椤癓IN-Master”。節(jié)點(diǎn)和仿真程序關(guān)聯(lián)如圖5所示。

仿真程序搭建如下。

1）該測試方案中真實(shí)的控制器為LIN從節(jié)點(diǎn)，需要搭建仿真工程模擬主節(jié)點(diǎn)通過報(bào)文驅(qū)動(dòng)2個(gè)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)作。

2）分析主節(jié)點(diǎn)需要驅(qū)動(dòng)從節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作，編制測試用例。

3）按照測試用例，使用Test Case模塊進(jìn)行程序編輯，一個(gè)子Case對應(yīng)一條測試用例。

4）為了使測試思路便于最后的用例調(diào)試和問題定位，建議將通用的指令使用Function模塊封裝成獨(dú)立的函數(shù)，在Case中進(jìn)行調(diào)用。

5）如果測試中有為主節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)從節(jié)點(diǎn)動(dòng)作的用例，為了保證每次測試從節(jié)點(diǎn)都是從起始點(diǎn)開始執(zhí)行，在System的ON prestart函數(shù)中將驅(qū)動(dòng)報(bào)文指令全部清零。

6）為了準(zhǔn)確了解程序的執(zhí)行情況，可以在測試用例中使用write（）函數(shù)對程序做標(biāo)記，在執(zhí)行過程中可以通過觀察打印出的描述來定位程序執(zhí)行的位置，便于問題調(diào)試。

7）在用例編制中，可以通過語句實(shí)現(xiàn)發(fā)送LIN報(bào)頭和響應(yīng)，也可以通過關(guān)聯(lián)和調(diào)用LDF數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。

8）在用例編制中，可以查閱幫助手冊，按照CAPL語法要求使用現(xiàn)有的函數(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。

9）完成后，進(jìn)行語法編譯，無誤后，按照連接方法連接真實(shí)的從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行程序邏輯的調(diào)試，從而完成對從節(jié)點(diǎn)的功能測試。

4? 結(jié)束語

隨著車輛功能的快速迭代，為了能夠在無硬件的情況下提前驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案，可以將CAN Case或Kvaser做為快速硬件進(jìn)行全虛擬仿真測試、殘余仿真測試以及策略修正。CANoe是常用的總線測試仿真工具，熟悉掌握CAPL編程能夠?yàn)闇y試工作提供很大的便利。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅峰，李仁俊. LIN總線仿真與測試系統(tǒng)[C]//2010中國儀器儀表與測控技術(shù)大會(huì)論文集，2010：128-132.

[2] 劉宏波. 基于CANoe的車身網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)電工程技術(shù)，2012，41（2）：1-4.

（編輯? 凌? 波）