汽車CAN/LIN總線測試流程和測試工具解析

恒潤提供CAN/LIN總線測試方案和在這些工具平臺之上的測試軟件開發(fā)咨詢服務(wù)，幫助客戶進(jìn)行CAN/LIN總線方面的測試。這些工具包括用于CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和電控單元仿真和測試的工具CANoe；記錄、評價(jià)CAN總線信號電平的工具CANscope；CAN總線干擾生成工具CANstress；CAN總線數(shù)據(jù)記錄器CANlog。

汽車總線測試流程

概括的講，汽車總線的測試流程主要包括四個(gè)階段：

1. 制訂測試計(jì)劃。制訂測試計(jì)劃是測試開始前必須的工作，包括了測試需要達(dá)到的目標(biāo)，使用的資源、遵從的標(biāo)準(zhǔn)以及工具等方方面面，是測試順利實(shí)施的指導(dǎo)性文件。主要內(nèi)容有：目標(biāo)；總體測試策略；測試的完整性需求；具體規(guī)則(如何時(shí)停止測試)；資源需求；職責(zé)(如測試用例設(shè)計(jì)，執(zhí)行，檢查)；測試用例庫；測試標(biāo)準(zhǔn)；工具(CANoe, CANscope, CANstress, CANlog)；測試軟/硬件配置；系統(tǒng)集成計(jì)劃。

2. 測試用例。測試用例的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，既需要直覺又需要專門技術(shù)。

3. 測試向量。包括測試向量和分解每一個(gè)測試用例。

4. 測試過程。經(jīng)過授權(quán)的專業(yè)人員系統(tǒng)地執(zhí)行測試。
測試步驟如下：1).單元測試(White Box, Glass Box, check code correctness；2).集成測試(Bottom Up, Top Down, Big Bang, Sandwich；3).功能測(Black Box,perspecification,component。

測試工具主要包括軟件測試環(huán)境和和輔助的硬件測試工具兩部分。

軟件測試環(huán)境

在汽車總線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和測試過程中，主要應(yīng)用的軟件測試環(huán)境是CANoe。 CANoe (CAN Open Environment)是德國VECTOR公司開發(fā)的功能強(qiáng)大的開發(fā)工具。它能支持總線開發(fā)的整個(gè)過程-從最初的設(shè)計(jì)、仿真到最終的分析測試和產(chǎn)品的售后服務(wù)。CANoe 實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、仿真和測試的無縫集成，其開發(fā)、測試流程如圖1所示。

圖1：利用CANoe進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和測試流程

1. 通訊設(shè)計(jì)/模型生成。新工程的第一個(gè)任務(wù)就是在數(shù)據(jù)庫中定義通訊矩陣，然后是在CANoe中生成模型。

2. 通訊確認(rèn)。支持的通訊確認(rèn)包括系統(tǒng)的功能分配、功能測試和整個(gè)系統(tǒng)的集成。

3. 剩余總線仿真/功能測試。剩余總線仿真向總線系統(tǒng)產(chǎn)品供應(yīng)商提供了理想的測試環(huán)境。使他們既可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的測試，又可以高效地進(jìn)行電控單元、模塊和集成測試。此外用戶還可以在osCAN庫(osCAN Library)的幫助下直接運(yùn)行CAN控制器代碼。

4. 測試。CANoe通過特殊功能“測試特性設(shè)置”支持ECU和網(wǎng)絡(luò)測試。有了這些功能，就可以創(chuàng)建各種測試。例如驗(yàn)證單個(gè)開發(fā)步驟的測試，檢查原型，執(zhí)行蛻變測試和兼容性測試。此外，包含在測試服務(wù)庫中的檢查和仿真功能可以簡化測試環(huán)境的設(shè)置和執(zhí)行。

5. 診斷。CANoe可以分析KWP2000診斷通訊。診斷控制臺(診斷特性設(shè)置的一部分)通過基于CANdelaStudio的診斷描述文件提供了對所有診斷服務(wù)的交互訪問。診斷請求可以被選擇、參數(shù)化，并顯示出來。故障存儲(chǔ)器控制臺提供了對某個(gè)ECU故障存儲(chǔ)器簡便、快捷的訪問。因此，所有參數(shù)都以符號進(jìn)行顯示。

6. 分布式開發(fā)/集成。對于涉及多個(gè)供應(yīng)商的工程，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的獨(dú)立并行開發(fā)。

硬件測試工具

在CAN/LIN總線網(wǎng)絡(luò)測試過程中，借助其它的測試工具，會(huì)進(jìn)一步加快測試過程。這些硬件測試工具包括(如圖2所示)：

1、記錄和評估CAN總線電平的測量設(shè)備CANscopeCANscope提供了強(qiáng)健的記錄模塊和易于使用的評估軟件。記錄模塊通過RS-232和USB連接到PC。可以分析各種因素對總線特性的影響：電纜類型和長度、總線驅(qū)動(dòng)器和終端、不同故障形式、EMC等。對于目標(biāo)調(diào)試，可以設(shè)定各種觸發(fā)條件。例如當(dāng)出現(xiàn)某個(gè)特定的CAN報(bào)文或出現(xiàn)錯(cuò)誤?總線電平超過正常水平或低于正常水平就會(huì)觸發(fā)記錄進(jìn)程，觸發(fā)環(huán)境被完整記錄下來，比較電壓曲線。

圖2：測試系統(tǒng)示意圖

2. CAN網(wǎng)絡(luò)干擾生成工具CANstressCAN網(wǎng)絡(luò)對于總線通訊的擾動(dòng)和故障具有很強(qiáng)的抗干擾能力。為了測試系統(tǒng)在干擾和故障情況下是否能夠正常工作，需要能夠產(chǎn)生CAN總線干擾的設(shè)備。

CANstress就是供開發(fā)和測試者使用的綜合性CAN總線干擾生成工具。該設(shè)備能夠以可以復(fù)現(xiàn)的方式對總線的物理特性和邏輯電平施加干擾。CANstress是手持式硬件模塊。它可以直接插入CAN總線。它包含靈活的觸發(fā)和干擾邏輯。它包含大量的通過軟件控制的電阻。它們可以用來構(gòu)成總線上的電阻系列，總線間的連接電阻，電極間的連接電阻。CANstress支持的故障形式和測試模式包括：總線故障仿真，CAN系統(tǒng)故障，CAN控制器干擾，可編程短路和掉電等。在總線間插入可編程靜態(tài)電容可以用于仿真各種總線長度。

3、CAN系統(tǒng)可編程記錄器CANlog 3通過下載不同的配置，可編程記錄器CANlog 3能夠接受、保存和評價(jià)來自不同CAN總線的報(bào)文。CANlog 3可以支持4個(gè)CAN通道。通過相應(yīng)的接口，可以按照用戶需求進(jìn)行通道分配。允許的工作電壓范圍5～45伏，符合汽車工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

解決方案特性

恒潤的CAN/LIN總線開發(fā)、測試工具是由德國Vector Informatik公司提供的。Vector公司是基于CAN/LIN電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具的領(lǐng)導(dǎo)廠商。Vector公司的解決方案和開發(fā)工具產(chǎn)品深受國際知名汽車廠商和汽車電子供應(yīng)商的信賴。

1. 汽車總線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和測試一體的解決方案

從上述介紹可以看出，該解決方案具有最初的產(chǎn)品設(shè)計(jì)可發(fā)和測試能力，為汽車行業(yè)CAN/LIN總線開發(fā)提供了從設(shè)計(jì)、仿真、到分析和測試的功能強(qiáng)大的全方位解決方案。實(shí)現(xiàn)了開發(fā)工具在各個(gè)開發(fā)環(huán)節(jié)的無縫集成。在測試過程中，可以采用兩種測試方式：交互測試(人工測試)和自動(dòng)測試(無人監(jiān)督)。在交互測試過程中，測試者可以交互地啟動(dòng)/重啟某個(gè)測試過程，或者為測試提供輸入激勵(lì)；在自動(dòng)測試過程中，通過預(yù)先配置，可以自動(dòng)啟動(dòng)/停止和執(zhí)行測試過程，按定義的方式執(zhí)行。在兩種測試方式下，測試過程結(jié)束可以生成HTML/XML測試報(bào)告，記錄準(zhǔn)確的測試結(jié)果。


圖3：顯示界面和儀表庫

2. 友好的用戶界面和圖形化的顯示方式

該系統(tǒng)的軟件測試環(huán)境提供了友好的用戶界面和圖形化的顯示方式。提供了圖形化顯示功能模塊和評估模塊。在測試過程中，顯示每條報(bào)文的中的不同信號的數(shù)值，總線上所有活動(dòng)的列表， 包括報(bào)文、錯(cuò)誤幀和超載幀；總線統(tǒng)計(jì)表顯示報(bào)文速率，錯(cuò)誤率，總線負(fù)載和CAN控制器狀態(tài)。另外，針對汽車應(yīng)用，提供了相應(yīng)的儀表庫，模擬真實(shí)的駕駛室內(nèi)儀表顯示。如圖3所示。

3. 支持多種總線協(xié)議

通過與相應(yīng)的模塊配合，該測試環(huán)境支持多種總線協(xié)議的仿真和測試，如CAN總線、LIN總線、MOST和Flexray總線，支持的總線協(xié)議有J1939、ISO11783、CANopen、DeviceNet等。

4. 良好的擴(kuò)展性

該系統(tǒng)同樣具有良好的兼容性和擴(kuò)展性。在測試的過程中，根據(jù)需要，可以增加額外的測試工具，如Ipetronik.等，進(jìn)一步拓寬了其應(yīng)用范圍。

圖4：測試案例實(shí)現(xiàn)了CAN總線座椅控制自動(dòng)測試

應(yīng)用案例

圖4所示的測試案例實(shí)現(xiàn)了CAN總線座椅控制自動(dòng)測試。測試工程師只要啟動(dòng)測試，測試軟件就按照事先編好的測試流程逐項(xiàng)進(jìn)行功能測試和通訊測試，并記錄整個(gè)測試過程并報(bào)告測試結(jié)果。功能測試包含頭枕高度調(diào)整，座椅高度調(diào)節(jié)，座椅前后位置調(diào)整，座椅傾角調(diào)整和報(bào)文功能測試。通訊測試則包含啟動(dòng)測試，請求/響應(yīng)測試和報(bào)文周期精度測試。在測試的過程中，以圖形化的方式顯示當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)信息和測試流程。