汽車CAN/LIN總線測試流程和測試工具解析

汽車CAN/LIN總線系統測試的關鍵是測試流程、測試標準和測試工具，掌握專業的總線分析和測試工具的使用技術，開發測試軟件并將它們應用到測試過程是對中國汽車廠家和汽車工程師的重大挑戰，本文介紹CAN/LIN總線設計、仿真、分析和測試工具。

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咨詢服務，幫助客戶進行CAN/LIN總線方面的測試。這些工具包括用于CAN/LIN網絡系統和電控單元仿真和測試的工具CANoe；記錄、評價CAN總線信號電平的工具CANscope；CAN總線干擾生成工具CANstress；CAN總線數據記錄器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階段：

1. 制訂測試計劃。制訂測試計劃是測試開始前必須的工作，包括了測試需要達到的目標，使用的資源、遵從的標準以及工具等方方面面，是測試順利實施的指導性文件。主要內容有：目標；總體測試策略；測試的完整性需求；具體規則(如何時停止測試)；資源需求；職責(如測試用例設計，執行，檢查)；測試用例庫；測試標準；工具(CANoe, CANscope, CANstress, CANlog)；測試軟/硬件配置；系統集成計劃。

2. 測試用例。測試用例的設計是一項復雜的工作，既需要直覺又需要專門技術。

3. 測試向量。包括測試向量和分解每一個測試用例。

4. 測試過程。經過授權的專業人員系統地執行測試。
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境和和輔助的硬件測試工具兩部分。

軟件測試環境

在汽車總線網絡開發和測試過程中，主要應用的軟件測試環境是CANoe。 CANoe (CAN Open Environment)是德國VECTOR公司開發的功能強大的開發工具。它能支持總線開發的整個過程-從最初的設計、仿真到最終的分析測試和產品的售后服務。CANoe 實現了網絡設計、仿真和測試的無縫集成，其開發、測試流程如圖1所示。

???? 圖1：利用CANoe進行產品開發和測試流程

1. 通訊設計/模型生成。新工程的第一個任務就是在數據庫中定義通訊矩陣，然后是在CANoe中生成模型。

2. 通訊確認。支持的通訊確認包括系統的功能分配、功能測試和整個系統的集成。

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

4. 測試。CANoe通過特殊功能“測試特性設置”支持ECU和網絡測試。有了這些功能，就可以創建各種測試。例如驗證單個開發步驟的測試，檢查原型，執行蛻變測試和兼容性測試。此外，包含在測試服務庫中的檢查和仿真功能可以簡化測試環境的設置和執行。

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

6. 分布式開發/集成。對于涉及多個供應商的工程，可以進行網絡節點的獨立并行開發。

硬件測試工具

在CAN/LIN總線網絡測試過程中，借助其它的測試工具，會進一步加快測試過程。這些硬件測試工具包括(如圖2所示)：

1、記錄和評估CAN總線電平的測量設備CANscopeCANscope提供了強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、總線驅動器和終端、不同故障形式、EMC等。對于目標調試，可以設定各種觸發條件。例如當出現某個特定的CAN報文或出現錯誤?總線電平超過正常水平或低于正常水平就會觸發記錄進程，觸發環境被完整記錄下來，比較電壓曲線。

圖2：測試系統示意圖

2. CAN網絡干擾生成工具CANstressCAN網絡對于總線通訊的擾動和故障具有很強的抗干擾能力。為了測試系統在干擾和故障情況下是否能夠正常工作，需要能夠產生CAN總線干擾的設備。

CANstress就是供開發和測試者使用的綜合性CAN總線干擾生成工具。該設備能夠以可以復現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電容可以用于仿真各種總線長度。

3、CAN系統可編程記錄器CANlog 3通過下載不同的配置，可編程記錄器CANlog 3能夠接受、保存和評價來自不同CAN總線的報文。CANlog 3可以支持4個CAN通道。通過相應的接口，可以按照用戶需求進行通道分配。允許的工作電壓范圍5～45伏，符合汽車工業標準。

解決方案特性

恒潤的CAN/LIN總線開發、測試工具是由德國Vector Informatik公司提供的。Vector公司是基于CAN/LIN電子系統網絡開發工具的領導廠商。Vector公司的解決方案和開發工具產品深受國際知名汽車廠商和汽車電子供應商的信賴。

1. 汽車總線網絡開發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品設計可發和測試能力，為汽車行業CAN/LIN總線開發提供了從設計、仿真、到分析和測試的功能強大的全方位解決方案。實現了開發工具在各個開發環節的無縫集成。在測試過程中，可以采用兩種測試方式：交互測試(人工測試)和自動測試(無人監督)。在交互測試過程中，測試者可以交互地啟動/重啟某個測試過程，或者為測試提供輸入激勵；在自動測試過程中，通過預先配置，可以自動啟動/停止和執行測試過程，按定義的方式執行。在兩種測試方式下，測試過程結束可以生成HTML/XML測試報告，記錄準確的測試結果。


?? 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

該系統的軟件測試環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，顯示每條報文的中的不同信號的數值，總線上所有活動的列表， 包括報文、錯誤幀和超載幀；總線統計表顯示報文速率，錯誤率，總線負載和CAN控制器狀態。另外，針對汽車應用，提供了相應的儀表庫，模擬真實的駕駛室內儀表顯示。如圖3所示。

3. 支持多種總線協議

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

4. 良好的擴展性

該系統同樣具有良好的兼容性和擴展性。在測試的過程中，根據需要，可以增加額外的測試工具，如Ipetronik.等，進一步拓寬了其應用范圍。

?? 圖4：測試案例實現了CAN總線座椅控制自動測試

應用案例

圖4所示的測試案例實現了CAN總線座椅控制自動測試。測試工程師只要啟動測試，測試軟件就按照事先編好的測試流程逐項進行功能測試和通訊測試，并記錄整個測試過程并報告測試結果。功能測試包含頭枕高度調整，座椅高度調節，座椅前后位置調整，座椅傾角調整和報文功能測試。通訊測試則包含啟動測試，請求/響應測試和報文周期精度測試。在測試的過程中，以圖形化的方式顯示當前系統的狀態信息和測試流程。