基于CANoe MQTT節(jié)點(diǎn)仿真的T-Box遠(yuǎn)程功能自動(dòng)化測(cè)試

黎揚(yáng)，何適

（上海北匯信息科技有限公司，上海 201800）

隨著網(wǎng)聯(lián)化逐漸成為汽車的標(biāo)配，而T-Box作為車聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從起初單純的實(shí)現(xiàn)車輛信息采集，已發(fā)展到具有車輛信息監(jiān)測(cè)及信息交互（V2X）、車輛遠(yuǎn)程控制、安全監(jiān)測(cè)和報(bào)警、遠(yuǎn)程診斷、邊緣計(jì)算等多種離線和在線應(yīng)用功能的載體。為保障T-Box功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)其進(jìn)行功能測(cè)試尤為重要。由于T-Box與車內(nèi)控制器通過傳統(tǒng)總線或車載以太網(wǎng)進(jìn)行信息交互，與車外TSP（Telematics Service Platform）通過蜂窩基站無線技術(shù)進(jìn)行信息交互，針對(duì)“Input仿真”與“Output監(jiān)測(cè)”閉環(huán)的自動(dòng)化測(cè)試存在一定難度，故基本通過手動(dòng)或半自動(dòng)化的傳統(tǒng)方式進(jìn)行測(cè)試，依靠“人在環(huán)”方式記錄測(cè)試數(shù)據(jù)以及判斷測(cè)試結(jié)果。但該方式測(cè)試效率低且覆蓋度受限，難以滿足研發(fā)的快速迭代和深度驗(yàn)證的要求。

同時(shí)在項(xiàng)目開發(fā)前期，由于T-Box、TSP后臺(tái)、App可能由不同的廠家負(fù)責(zé)開發(fā)，每個(gè)產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)度和完整度是不一致的，所以為了更早地對(duì)T-Box的功能進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試和驗(yàn)證，如果T-Box與TSP后臺(tái)的通信使用了MQTT協(xié)議，則可以利用MQTT協(xié)議的特點(diǎn)，通過CANoe仿真另外一個(gè)Client，實(shí)現(xiàn)CANoe、Broker和T-Box之間的信息交互。

1 MQTT通信模型

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消 息 隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議）是IBM在1999年發(fā)布的一種基于發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）模式的“輕量級(jí)”通信協(xié)議。該協(xié)議可用極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠(yuǎn)程設(shè)備提供實(shí)時(shí)可靠的消息服務(wù)。作為一種低開銷、低帶寬占用的即時(shí)通信協(xié)議，MQTT在物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。

MQTT也是一種基于客戶端-服務(wù)器的發(fā)布/訂閱消息協(xié)議，包含發(fā) 布 者（Publisher）、代理（Broker）、訂 閱 者（Subscriber）3個(gè)角色。發(fā)布者和訂閱者之間沒有直接連接，需要通過Broker進(jìn)行消息的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，而Broker又通過主題（Topic）進(jìn)行消息的發(fā)送和接收。一個(gè)典型的MQTT消息通信流程如圖1所示。

圖1 MQTT通信模型

1）發(fā)布者（Publisher）連接到Broker。

2）訂閱者（Subscribers）連接到Broker，并訂閱主題“vehiclespeed”。

3）發(fā)布者（Publisher）發(fā)送給Broker一條消息，主題為“vehiclespeed”。

4）Broker收到Publisher的消息后，發(fā)現(xiàn)Subscriber訂閱了“vehiclespeed”主題，然后將消息轉(zhuǎn)發(fā)給Subscriber。

5）訂閱者（Subscribers）從Broker接收發(fā)布者（Publisher）發(fā)送的消息。

2 CANoe CFS介紹和配置

CANoe的連接特性服務(wù)（Connectivity Features Service）主要用于物聯(lián)網(wǎng)或工業(yè)領(lǐng)域支持MQTT協(xié)議的設(shè)備，CANoe將這些設(shè)備抽象成分布式對(duì)象（Distributed Objects），通過本地網(wǎng)絡(luò)（Local Network）或云端代理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)各客戶端之間的通信。同時(shí)CANoe15.0版本新增了一種新的通信方式，讓代理（Broker）在CANoe中運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)通信，從而實(shí)現(xiàn)一些故障注入的測(cè)試。

本文主要以本地網(wǎng)絡(luò)的形式對(duì)MQTT的仿真和測(cè)試進(jìn)行介紹，其中發(fā)布者和訂閱者通過CANoe仿真實(shí)現(xiàn)，Broker可使用真實(shí)的服務(wù)器，或者在本地電腦搭建測(cè)試用Broker，將Broker地址（需使用外網(wǎng)的IP或域名）和端口配置到TBox中。

Broker搭建完成后，在CANoe的Options設(shè)置窗口中配置Broker的IP地址和端口（MQTT功能僅在連接CANoelicense時(shí)可用），示例如圖2所示。

圖2 CANoe MQTT配置界面

3 MQTT環(huán)境配置

在 仿 真MQTTClient之 前，需 要 在CANoe的CommunicationSetup環(huán)境中手動(dòng)創(chuàng)建Distributed Objects的接口（Interfaces）和對(duì)象（Objects），或者通過vCDL文件，創(chuàng)建MQTT的數(shù)據(jù)庫。

手動(dòng)創(chuàng)建MQTT數(shù)據(jù)庫流程如下。

1）創(chuàng)建需要的通信接口。

2）選擇Objects，創(chuàng)建需要通信的對(duì)象。

3）為每個(gè)對(duì)象創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。

4）選擇創(chuàng)建的Data數(shù)據(jù)，在右側(cè)MQTT配置窗口中配置其屬性值。

創(chuàng)建vCDL數(shù)據(jù)庫的流程如下。

1）打開“Open vCDL Editor”。

2）創(chuàng)建MQTT的接口、對(duì)象和數(shù)據(jù)。

3）定義MQTT的屬性值。

4）選擇import Data Source導(dǎo)入創(chuàng)建好的vCDL文件。

vCDL導(dǎo)入成功以后，可查看定義屬性及參數(shù)，如圖3所示。

圖3 MQTT模型編輯界面

使用vCDL創(chuàng)建MQTT數(shù)據(jù)庫的示例如圖4所示。

圖4 MQTT vCDL數(shù)據(jù)庫開發(fā)界面

4 測(cè)試介紹

通過上面的配置，下面以遠(yuǎn)程解閉鎖控制測(cè)試為例，為大家介紹測(cè)試執(zhí)行過程。

測(cè)試環(huán)境如圖5所示，由于此測(cè)試方案CANoe是調(diào)用測(cè)試電腦的網(wǎng)卡與Broker進(jìn)行通信，所以需要測(cè)試電腦可連接外網(wǎng)。

圖5 T-Box測(cè)試環(huán)境

當(dāng)CANoe運(yùn)行時(shí)，會(huì)自動(dòng)連接到Broker。測(cè)試數(shù)據(jù)流如下。

1）CANoe（Publisher）首先仿真TSP發(fā)送遠(yuǎn)程解鎖請(qǐng)求給Broker。

2）Broker根據(jù)Topic，自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)該請(qǐng)求給T-Box（Subscriber）。T-Box收到該遠(yuǎn)程請(qǐng)求后，通過CAN或Ethernet將遠(yuǎn)程解鎖請(qǐng)求發(fā)送至車內(nèi)節(jié)點(diǎn)。

3）CANoe仿真車內(nèi)節(jié)點(diǎn)反饋遠(yuǎn)程解鎖成功的應(yīng)答。

4）收到遠(yuǎn)程解鎖成功應(yīng)答后，T-Box（Publisher）把遠(yuǎn)程解鎖執(zhí)行結(jié)果上傳至Broker，Broker根據(jù)Topic，自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)該請(qǐng)求給CANoe（Subscriber）。

測(cè)試交互的數(shù)據(jù)如圖6所示。

圖6 CANoe MQTT數(shù)據(jù)監(jiān)控窗口

5 總結(jié)

本方案利用MQTT協(xié)議的技術(shù)特點(diǎn)，無需TSP提供額外的API接口，即可實(shí)現(xiàn)T-Box遠(yuǎn)程功能的自動(dòng)化測(cè)試，可以在項(xiàng)目早期完成對(duì)T-Box的功能驗(yàn)證。根據(jù)不同的技術(shù)特點(diǎn)，北匯信息已實(shí)現(xiàn)在線測(cè)試、離線分析等不同的T-Box自動(dòng)化測(cè)試的方案，歡迎大家進(jìn)一步溝通交流。

注：文中部分圖片來源于Vector。