【摘" 要】文章主要闡述一種基于Vector總線搭建的仿真測(cè)試方法，利用CANoe工具搭建仿真測(cè)試環(huán)境，對(duì)SOA架構(gòu)開(kāi)發(fā)下的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行功能服務(wù)測(cè)試，以便能提高測(cè)試效率，縮減開(kāi)發(fā)周期和成本。

【關(guān)鍵詞】空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)；SOA架構(gòu)；CANoe；仿真測(cè)試

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.851" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）08-0091-03

AC System Simulation Test of Function Service Based on CANoe

CHAI Hua，ZHANG Song，WU Zhongfeng，GENG Weifeng

（Hebei Automotive Technology Innovation Center of Great Wall Motor Co.，Ltd.，Baoding 071000，China）

【Abstract】The article mainly elaborates on a simulation testing method based on Vector bus，using CANoe tool to build a simulation testing environment，and conducting functional service testing on air conditioning systems under SOA architecture development，in order to improve testing efficiency，reduce development cycle and cost.

【Key words】AC system services；SOA architecture；CANoe；simulation testing

作者簡(jiǎn)介

柴華（1986—），女，電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)工程師，主要從事汽車(chē)電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作。

空調(diào)作為提高汽車(chē)乘坐舒適性的一種重要部件已被廣大汽車(chē)制造企業(yè)及消費(fèi)者所認(rèn)可。在“軟件定義汽車(chē)”實(shí)現(xiàn)汽車(chē)智能化、多元化的需求下，空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)由傳統(tǒng)的嵌入式開(kāi)發(fā)改為SOA軟件開(kāi)發(fā)。應(yīng)用SOA軟件架構(gòu)不僅能實(shí)現(xiàn)空調(diào)軟硬件解耦，將空調(diào)更多的功能以標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)接口的形式封裝到中央控制器CCU，而且根據(jù)以太網(wǎng)的動(dòng)態(tài)配置特性還可進(jìn)行不同服務(wù)接口的調(diào)用，給用戶(hù)帶來(lái)更好的空調(diào)服務(wù)體驗(yàn)，在節(jié)省整車(chē)帶寬負(fù)載的前提下，能更好滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)空調(diào)的需求。

汽車(chē)空調(diào)把車(chē)內(nèi)的溫度、濕度、空氣清潔度及車(chē)內(nèi)風(fēng)量控制在最佳狀態(tài)，為駕駛員和乘員提供舒適的乘坐環(huán)境，不僅減少了車(chē)內(nèi)人員的路途疲勞，而且空調(diào)中的通風(fēng)裝置對(duì)行車(chē)時(shí)的散熱也起到了重要作用。故整車(chē)功能開(kāi)發(fā)中，空調(diào)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)占據(jù)了越來(lái)越重要的地位。

隨著整車(chē)功能的持續(xù)增加和用戶(hù)多樣化的需求，空調(diào)系統(tǒng)可采用SOA架構(gòu)開(kāi)發(fā)方式來(lái)滿(mǎn)足日益復(fù)雜的功能增長(zhǎng)需求。SOA架構(gòu)，即面向服務(wù)的架構(gòu)，采用軟件分層的模型開(kāi)發(fā)方式，將空調(diào)系統(tǒng)中不同功能單元模塊通過(guò)服務(wù)定義成標(biāo)準(zhǔn)接口，通過(guò)服務(wù)訂閱與推送的方式建立層之間的通信關(guān)系。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，SOA軟件架構(gòu)在基于服務(wù)的模塊化和以太網(wǎng)動(dòng)態(tài)的通信方式上去設(shè)計(jì)和擴(kuò)展上層的應(yīng)用。通過(guò)構(gòu)建靈活可變的平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)間松耦合、無(wú)依賴(lài)、可復(fù)用、可靈活重組及通信標(biāo)準(zhǔn)化。

SOME/IP是實(shí)現(xiàn)服務(wù)通信標(biāo)準(zhǔn)化的一個(gè)中間件協(xié)議，也是車(chē)載以太網(wǎng)技術(shù)中的核心內(nèi)容。而應(yīng)用SOA架構(gòu)的空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要交互大量的復(fù)雜數(shù)據(jù)，百兆、千兆甚至是多G以太網(wǎng)被引入到車(chē)內(nèi)，故傳統(tǒng)的測(cè)試無(wú)論是軟件測(cè)試、硬件測(cè)試，還是集成測(cè)試，都無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)下基于SOA架構(gòu)開(kāi)發(fā)的控制器測(cè)試需求，所以針對(duì)采用SOA架構(gòu)開(kāi)發(fā)的空調(diào)系統(tǒng)測(cè)試需搭建一套新的針對(duì)以太網(wǎng)的測(cè)試平臺(tái)，并同步增加服務(wù)接口功能和通信測(cè)試等。

CANoe設(shè)備作為一種控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network）開(kāi)發(fā)及測(cè)試工具，具備強(qiáng)大的節(jié)點(diǎn)仿真能力，故本文提出一種新的采用SOA軟件架構(gòu)開(kāi)發(fā)的空調(diào)系統(tǒng)功能服務(wù)驗(yàn)證的思路：在空調(diào)系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)完成后，利用CANoe對(duì)HUT模塊進(jìn)行模擬仿真，并接入控制空調(diào)系統(tǒng)的硬件模塊中央控制器CCU，在臺(tái)架上實(shí)現(xiàn)二者功能交互的測(cè)試及驗(yàn)證，這樣可提前發(fā)現(xiàn)、解決問(wèn)題并完善軟件功能，縮短開(kāi)發(fā)周期，提高開(kāi)發(fā)效率。

1" CANoe工具介紹

CANoe是Vector公司推出的主要功能為整車(chē)仿真分析和通信測(cè)試的專(zhuān)業(yè)軟件工具，其豐富的功能和配置被廣泛應(yīng)用到項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可以通過(guò)CANoe設(shè)備虛擬仿真來(lái)測(cè)試控制器的功能，進(jìn)行虛擬節(jié)點(diǎn)和部分物理節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合仿真，測(cè)試分析整個(gè)系統(tǒng)功能，能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。

本文主要使用了CANoe仿真環(huán)境軟件完成仿真模型的建立、測(cè)試及分析，仿真環(huán)境集成了Application Panel、Trace等環(huán)境來(lái)監(jiān)測(cè)結(jié)果并分析。在CANoe設(shè)備自身的控制面板中修改參數(shù)，在Trace頁(yè)面中直接查看報(bào)文響應(yīng)結(jié)果是否滿(mǎn)足功能開(kāi)發(fā)邏輯要求。

2" 測(cè)試環(huán)境搭建

2.1" 硬件臺(tái)架搭建

本臺(tái)架主要模擬了空調(diào)系統(tǒng)的測(cè)試過(guò)程，測(cè)試內(nèi)容包括測(cè)試上位機(jī)、CANoe設(shè)備、12V穩(wěn)壓電源、中央控制器。現(xiàn)有空調(diào)硬件測(cè)試臺(tái)架如圖1所示，其系統(tǒng)邏輯框圖如圖2所示。

1）12V穩(wěn)壓電源：為測(cè)試系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源供給。

2）中央控制器：主要負(fù)責(zé)空調(diào)邏輯控制，通過(guò)百兆以太網(wǎng)和CANoe連接。

3）CANoe設(shè)備：主要為空調(diào)系統(tǒng)測(cè)試搭建仿真測(cè)試環(huán)境（仿真HUT客戶(hù)端）和空調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試參數(shù)配置。

4）測(cè)試上位機(jī)：提供測(cè)試數(shù)據(jù)通信界面，便于測(cè)試人員輸入控制參數(shù)且確認(rèn)測(cè)試結(jié)果。

2.2" 仿真環(huán)境搭建

通過(guò)CANoe進(jìn)行以虛擬節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)的仿真分析來(lái)驗(yàn)證空調(diào)系統(tǒng)物理節(jié)點(diǎn)的功能。物理節(jié)點(diǎn)指實(shí)際使用場(chǎng)景中的節(jié)點(diǎn)（CCU），虛擬節(jié)點(diǎn)指CANoe仿真的節(jié)點(diǎn)（HUT）和實(shí)際物理節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。因此，用CANoe系統(tǒng)搭建一個(gè)新測(cè)試工程文件，充分利用CANoe系統(tǒng)的模型化界面優(yōu)勢(shì)，從輸入?yún)?shù)到輸出參數(shù)及中間變量都可以在界面中加以同步顯示，不僅可以實(shí)時(shí)觀測(cè)當(dāng)前測(cè)試模塊系統(tǒng)變化，也可以為完善邏輯設(shè)計(jì)提供更有力的測(cè)試環(huán)境。數(shù)據(jù)庫(kù)的導(dǎo)入和服務(wù)建模的步驟詳見(jiàn)下文。

1）將創(chuàng)建好的ARXML文件導(dǎo)入到CANoe新建工程中，分別添加CCU和HUT服務(wù)節(jié)點(diǎn)并分配建模，如圖3、圖4所示。

2）將CCU和HUT相對(duì)應(yīng)端口和地址進(jìn)行創(chuàng)建，同步根據(jù)SOME/IP-SD協(xié)議配置SD數(shù)據(jù)參數(shù)，如圖5、圖6所示。

3）所有參數(shù)配置操作完畢后，測(cè)試工程面板創(chuàng)建完成，如圖7所示。

3" 空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)實(shí)例測(cè)試

空調(diào)系統(tǒng)具有除霜、溫度調(diào)節(jié)、內(nèi)外循環(huán)、風(fēng)量等級(jí)調(diào)節(jié)等功能，在SOA架構(gòu)開(kāi)發(fā)時(shí)均將其定義為標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)接口。本文以空調(diào)風(fēng)量等級(jí)調(diào)節(jié)服務(wù)為例來(lái)搭建仿真環(huán)境并測(cè)試。

3.1" 風(fēng)量等級(jí)調(diào)節(jié)服務(wù)邏輯

風(fēng)量等級(jí)調(diào)節(jié)是用戶(hù)調(diào)整空調(diào)風(fēng)量大小來(lái)滿(mǎn)足自身需求，可將風(fēng)量等級(jí)調(diào)高或調(diào)低。用戶(hù)調(diào)節(jié)風(fēng)量等級(jí)時(shí)，可通過(guò)HUT大屏語(yǔ)音或者開(kāi)關(guān)發(fā)出請(qǐng)求，HUT收到請(qǐng)求后向中央控制器調(diào)用空調(diào)控制服務(wù)。在HUT請(qǐng)求服務(wù)時(shí)，HUT作為客戶(hù)端Client：發(fā)出請(qǐng)求，中央控制器作為服務(wù)端Server：提供服務(wù)。中央控制器收到請(qǐng)求后將信息通過(guò)CAN通信給到區(qū)域控制器，區(qū)域控制器則通過(guò)硬線驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)量，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)完成后，區(qū)域控制器將當(dāng)前風(fēng)量等級(jí)反饋給中央控制器，中央控制器將風(fēng)量等級(jí)狀態(tài)通過(guò)服務(wù)通知到HUT，HUT顯示當(dāng)前風(fēng)量等級(jí)并告知客戶(hù)。其空調(diào)風(fēng)量調(diào)節(jié)邏輯如圖8所示。

3.2" 風(fēng)量等級(jí)調(diào)節(jié)服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)搭建

根據(jù)空調(diào)風(fēng)量等級(jí)調(diào)節(jié)功能實(shí)現(xiàn)邏輯，編制風(fēng)量等級(jí)調(diào)節(jié)服務(wù)矩陣，主要包含風(fēng)量控制服務(wù)WindCtrlInpSrv和風(fēng)量狀態(tài)服務(wù)WindCtrlStsSrv。根據(jù)服務(wù)矩陣，可通過(guò)PREEVISION生成ARXML文件，ARXML是空調(diào)風(fēng)量等級(jí)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)，也可導(dǎo)入CANoe中直接使用。風(fēng)量控制服務(wù)WindCtrlInpSrv中有4個(gè)接口，詳細(xì)闡述如下。

1）風(fēng)量等級(jí)控制服務(wù)接口BloweLevelReq_Command_ Enum：定義風(fēng)量等級(jí)共7個(gè)擋位，由0—7，0表示OFF，即風(fēng)量關(guān)閉，7表示最高風(fēng)量等級(jí)。

2）風(fēng)量等級(jí)客戶(hù)端接口AC_ClntID：定義風(fēng)量等級(jí)客戶(hù)端共3個(gè)，0表示HUT調(diào)節(jié)風(fēng)量等級(jí)，1表示硬開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)風(fēng)量，2表示遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，但不排除后續(xù)增加客戶(hù)端，故增加3Reserved；當(dāng)AC_ClntID=0時(shí)，表示HUT端請(qǐng)求調(diào)節(jié)風(fēng)量；當(dāng)AC_ClntID=1時(shí)，表示CCSM硬開(kāi)關(guān)端請(qǐng)求調(diào)節(jié)風(fēng)量；當(dāng)AC_ClntID=2時(shí)，表示遠(yuǎn)程請(qǐng)求調(diào)節(jié)風(fēng)量。

3）風(fēng)量等級(jí)服務(wù)端接口AC_InstID：定義服務(wù)執(zhí)行端共2個(gè)，0表示前空調(diào)，1表示后空調(diào)；當(dāng)AC_InstID=0，表示前空調(diào)調(diào)節(jié)風(fēng)量；當(dāng)AC_InstID=1，表示后空調(diào)調(diào)節(jié)風(fēng)量。

4）風(fēng)量等級(jí)響應(yīng)接口Response_Enum：定義共2個(gè)，0表示服務(wù)響應(yīng)成功，定義為OK；1表示服務(wù)響應(yīng)未成功，定義為NOK。

當(dāng)空調(diào)執(zhí)行成功后，則空調(diào)當(dāng)前風(fēng)量等級(jí)狀態(tài)同樣會(huì)反饋，且同步顯示執(zhí)行成功的等級(jí)調(diào)節(jié)。其中，風(fēng)量等級(jí)狀態(tài)服務(wù)WindCtrlStsSrv中有1個(gè)接口。

風(fēng)量等級(jí)狀態(tài)服務(wù)接口FrontACVentnLevelDispSt：對(duì)應(yīng)風(fēng)量等級(jí)控制的狀態(tài)顯示，擋位從0—7；若風(fēng)量等級(jí)控制執(zhí)行成功，則風(fēng)量等級(jí)狀態(tài)同步反饋顯示同一等級(jí)，狀態(tài)與控制是一一對(duì)應(yīng)的，若不一一對(duì)應(yīng)則證明功能驗(yàn)證未通過(guò)?？照{(diào)風(fēng)量控制服務(wù)矩陣編制見(jiàn)表1。

4" 仿真測(cè)試

測(cè)試環(huán)境及數(shù)據(jù)庫(kù)搭建完成后，開(kāi)始啟動(dòng)測(cè)試。首先接通電源，確保測(cè)試系統(tǒng)通電正常。進(jìn)入測(cè)試上位機(jī)，修改CANoe控制面板參數(shù)值，點(diǎn)擊CALL運(yùn)行按鈕，觀察Trace窗口，當(dāng)所有信號(hào)都顯示正常時(shí)，則證明通信正常。此時(shí)可在面板中Command處輸入4，表示想調(diào)整空調(diào)風(fēng)量等級(jí)擋位為4。對(duì)應(yīng)值為BloweLevelReq_Command_Enum=4，AC_ClntID=1，表示此時(shí)請(qǐng)求的客戶(hù)端為CCSM硬開(kāi)關(guān)。點(diǎn)擊CALL，表示HUT調(diào)用空調(diào)控制器的風(fēng)量控制服務(wù)WindCtrlInpSrv。在Trace窗口中可觀測(cè)到Response響應(yīng)回復(fù)，Response_Enum=0：OK，表示風(fēng)量等級(jí)請(qǐng)求已發(fā)出。待中央控制器將空調(diào)風(fēng)量等級(jí)調(diào)整為4時(shí)，則中央控制器反饋空調(diào)風(fēng)量等級(jí)當(dāng)前狀態(tài)為4。此時(shí)空調(diào)狀態(tài)服務(wù)WindCtrlStsSrv中的風(fēng)量等級(jí)狀態(tài)服務(wù)接口FrontACVentn LevelDispSt=4。

空調(diào)風(fēng)量控制面板參數(shù)值如圖9所示，其報(bào)文響應(yīng)如圖10所示?？煽闯隹照{(diào)系統(tǒng)風(fēng)量等級(jí)調(diào)整控制驗(yàn)證是可行的，得出的仿真結(jié)果具有較好的一致性，表示測(cè)試成功。

5" 總結(jié)

在面向服務(wù)開(kāi)發(fā)的架構(gòu)需求下，CANoe作為強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)分析與系統(tǒng)仿真工具，為整車(chē)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的模型測(cè)試、軟件集成測(cè)試以及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)方面均能提供強(qiáng)大的支持，大大縮短整車(chē)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)測(cè)試周期。本文詳細(xì)介紹應(yīng)用SOA架構(gòu)開(kāi)發(fā)下空調(diào)系統(tǒng)的交互邏輯及交互過(guò)程，針對(duì)功能服務(wù)測(cè)試提出了一種新的驗(yàn)證思路。通過(guò)CANoe對(duì)HUT模塊進(jìn)行模擬仿真，結(jié)合中央控制器硬件CCU，實(shí)現(xiàn)了二者功能交互的測(cè)試及驗(yàn)證。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中無(wú)需等到雙方實(shí)物在整車(chē)裝配后再進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，只要基于空調(diào)系統(tǒng)臺(tái)架的搭建和CANoe設(shè)備來(lái)模擬節(jié)點(diǎn)測(cè)試，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的功能實(shí)例應(yīng)用進(jìn)行測(cè)試，即可完成空調(diào)系統(tǒng)功能驗(yàn)證。從本文空調(diào)風(fēng)量等級(jí)調(diào)節(jié)驗(yàn)證過(guò)程可知該測(cè)試方法是可行的，不僅能夠克服傳統(tǒng)的實(shí)車(chē)測(cè)試費(fèi)用高、周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，還提高了空調(diào)系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)效率，為整車(chē)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)測(cè)試提供參考。

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（編輯" 凌" 波）