一種基于網(wǎng)絡(luò)受擾的自動化測試裝置實現(xiàn)方法

馬伯祥　聶澤宇　李志寧　段沖磊　李國輝　王鑫

【摘? 要】本文針對車載控制器的網(wǎng)絡(luò)受擾問題，提出一種基于網(wǎng)絡(luò)受擾的自動化測試裝置的實現(xiàn)方法，通過說明測試裝置的原理，描述該裝置對車載控制器總線抗擾自動化實時過程，從而論述該解決方案的可行性。該裝置用自動化代替手動測試方式，在提高可操作性、精準(zhǔn)性前提下，快速分析及確認(rèn)車載控制器的網(wǎng)絡(luò)抗擾能力，自動出具測試報告。

【關(guān)鍵詞】自動化測試；網(wǎng)絡(luò)受擾；CAN/CAN FD網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：U463.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）09-0074-02

A Kind of Automatic Test Equipment Based on Network Interruption

MA Boxiang，NIE Zeyu，LI Zhining，DUAN Chonglei，LI Guohui，WANG Xin

（Electronic Control System Department，F(xiàn)AW Jiefang Commercial Vehicle Institute，Changchun 130011，China）

【Abstract】Based on the network disturbing of the vehicle controller，this paper puts forward a kind of Implementation method of network automatic test device. By means of the principle of the test device，this paper describes the automatic real-time process of disturbance rejection of the vehicle controller bus，and discusses the feasibility of the solution. The device can be used to replace the manual test method，and the network anti disturbance ability of the vehicle controller can be quickly analyzed and confirmed，and the test report is automatically issued under the premise of improving the operability and the accuracy.

【Key words】automatic test；network interference；CAN/CAN FD network

作者簡介

馬伯祥（1980—），男，正高級工程師，碩士，主要從事汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)試驗工作。

伴隨著車載電子科技的發(fā)展，整車廠通常采用增加CAN/CAN FD網(wǎng)絡(luò)控制器數(shù)量，深化網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議方式，達(dá)到滿足車輛功能和性能的需求。在網(wǎng)絡(luò)控制器布置空間變小、通信復(fù)雜化的情況下，所處的整車電磁環(huán)境也隨之趨于復(fù)雜，在這種情況下產(chǎn)生的干擾可能會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)信號突變，整車網(wǎng)絡(luò)通信不穩(wěn)定并產(chǎn)生錯誤幀，甚至使控制器進(jìn)入總線關(guān)閉（Bus-off[1]）模式，影響車載功能的實現(xiàn)。本文提出一種基于網(wǎng)絡(luò)受擾的CAN/CAN FD網(wǎng)絡(luò)自動化測試裝置實現(xiàn)方法，在車載控制器試驗階段，通過用自動化測試網(wǎng)絡(luò)干擾方式，驗證并分析車載控制器的網(wǎng)絡(luò)抗擾能力。

1? 測試裝置的原理

自動化測試裝置包括：上位機、仿真板卡、采集板卡、網(wǎng)絡(luò)干擾設(shè)備、波形監(jiān)測設(shè)備。

連接車載控制器和自動化測試裝置，運行上位機程序，主要包含以下步驟。

1）上位機對控制器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信號測試。上位機給仿真、采集板卡發(fā)送模擬指令，模擬控制器輸入/模擬輸出/模擬負(fù)載，通過監(jiān)測CAN/CAN FD總線信號、監(jiān)測總線波形方式，驗證控制器的信號。

2）上位機對車載控制器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)干擾測試[2]。上位機給干擾設(shè)備發(fā)干擾命令，模擬車載開關(guān)對整車線束產(chǎn)生的電感、電容耦合，模擬斷開大負(fù)載時產(chǎn)生的電壓波動，模擬線束并行時產(chǎn)生的信號擾動等，實現(xiàn)對車載控制器網(wǎng)絡(luò)的干擾試驗。

3）上位機通過監(jiān)測、記錄總線數(shù)據(jù)、示波器波形，分析控制器受干擾程度和抗擾能力，出具試驗報告。

2? 測試裝置的實現(xiàn)方法

2.1? 測試裝置的組成

測試裝置（圖1）主要由控制板卡、環(huán)境仿真與數(shù)據(jù)采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)干擾設(shè)備組成。

1）控制板卡。其包含繼電器矩陣，實現(xiàn)各仿真板卡、控制器端口、干擾設(shè)備的端口之間的連通和斷開，如圖2所示。

2）環(huán)境仿真、數(shù)據(jù)采集設(shè)備。①I/O仿真板卡：數(shù)字IO板卡，仿真控制器輸入輸出端口；②負(fù)載仿真板卡：負(fù)載板卡，仿真控制器負(fù)載；③信號仿真&測量板卡：測量控制器電壓值、電流值和PWM脈沖信號；④供電仿真板卡：提供控制器工作電源等；⑤信號監(jiān)測設(shè)備：采集、記錄總線數(shù)據(jù)。上述仿真、監(jiān)測板卡可選用Vector仿真系列板卡或NI仿真系列板卡。

3）網(wǎng)絡(luò)干擾設(shè)備。①信號干擾耦合夾具：將干擾波形信號發(fā)生器產(chǎn)生的干擾信號注入到CAN/CAN FD網(wǎng)絡(luò)中，為金屬耦合夾具；②波形信號發(fā)生器[3]：包括波形信號發(fā)生器（發(fā)出波形設(shè)備）、信號放大器（針對波形進(jìn)行放大設(shè)備）、波形輸出設(shè)備（干擾波形信號輸出設(shè)備，施加干擾到車載控制器），波形信號發(fā)生器模擬干擾信號，通過信號放大器進(jìn)行波形放大，波形輸出設(shè)備輸出干擾波形到車載控制器。

測試裝置接口方式如圖3所示。①上位機發(fā)命令給控制板卡，實現(xiàn)控制繼電器矩陣；②發(fā)命令給仿真板卡、I/O板卡、負(fù)載板卡，模擬控制器整車測試環(huán)境；③發(fā)命令給網(wǎng)絡(luò)干擾設(shè)備，對控制器總線進(jìn)行干擾。

注意：上述網(wǎng)絡(luò)干擾設(shè)備，可選用EM TEST設(shè)備或其他廠家設(shè)備，例如：發(fā)出波形設(shè)備可以選用LD200N，波形放大器可選用VDS200N，波形信號輸出器可選用UCS200N等。

2.2? 測試裝置的操作實現(xiàn)

以某車型的ABS（防抱死控制器）為例，說明操作方式如下。

1）在上位機設(shè)置驗證車載控制器參數(shù)，包括：車輛類型=XXXX，發(fā)動機碼=0987654321；控制器零件號=AE160107；控制器名稱=防抱死控制器控制單元；控制器軟件版本號=2.0，控制器硬件版本號=1.0；所應(yīng)用的試驗標(biāo)準(zhǔn)：XXXX車型防抱死控制器標(biāo)準(zhǔn)。

2）上位機發(fā)送硬線仿真及監(jiān)測指令，實現(xiàn)：信號仿真&測量板卡仿真控制器PWM輪速輸入信號，監(jiān)測控制器電壓、電流值；I/O仿真板卡提供控制器的制動輸入信號（硬線）；負(fù)載板卡仿真防抱死控制器報警燈輸出；供電仿真板卡實現(xiàn)整車點火信號狀態(tài)切換（硬線）及為控制器提供供電。

3）上位機發(fā)送總線仿真及監(jiān)測指令，實現(xiàn)：通過信號監(jiān)測設(shè)備仿真車輛狀態(tài)[4]，整車相關(guān)總線信號；發(fā)動機起動信號，實現(xiàn)點火信號狀態(tài)切換：OFF-ON-ST-ON；發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，ON擋時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為0r/min，點火后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為800～1000r/min；變速器P/R/N/D換擋信號，變速器擋位設(shè)置為P/N時可以進(jìn)行發(fā)動機點火操作；車身控制器的車門、鎖狀態(tài)信號。車門狀態(tài)為關(guān)閉，當(dāng)ABS輪速大于30km/h時，車鎖狀態(tài)變化為：由開鎖變?yōu)殚]鎖。

4）上位機發(fā)送測試指令并記錄控制器的通信指標(biāo)，包括：上電初始化發(fā)出報文時間、總線波形電壓范圍、控制器工作電壓、報文數(shù)目統(tǒng)計、報文周期時間、DLC、總線位速率、總線負(fù)載率、總線錯誤幀數(shù)量統(tǒng)計等項。其中，上位機可配置測試用例工作環(huán)境分為兩種：ON擋電控制器工作情況、車輛行車工況。測試并記錄當(dāng)控制器輸入變化時，總線信號ABS的4個輪速信號、車速信號、主缸壓力信號、ABS報警燈信號等變化情況，記錄為結(jié)果1。

5）上位機發(fā)送干擾命令：設(shè)置干擾信號發(fā)生器發(fā)出的波形參數(shù)=7637-2-Pulse5b、測試階梯定義=1V、設(shè)置波形放大器放大波形=2倍、設(shè)置波形輸出設(shè)備工作方式為波形輸出?？偩€干擾波形輸出到信號耦合夾具。

6）上位機發(fā)送測試指令并記錄控制器的通信指標(biāo)，如：上電初始化發(fā)出報文時間、總線波形電壓范圍、控制器工作電壓、報文周期時間、DLC、總線位速率等項。運行測試用例并記錄總線信號變化情況，記錄為結(jié)果2。

7）上位機比較上述結(jié)果1和結(jié)果2，得出控制器網(wǎng)絡(luò)抗擾結(jié)論，自動生成試驗報告。

3? 結(jié)束語

為驗證車載控制器CAN/CAN FD網(wǎng)絡(luò)抗擾能力，本文提出一種自動化測試方法，通過分析測試需求、設(shè)計抗擾自動化測試裝置，闡述其工作原理，并舉例說明CAN網(wǎng)絡(luò)抗擾自動化測試實施的方法和步驟。經(jīng)項目實踐，使用該測試裝置可以有效驗證車載控制器的網(wǎng)絡(luò)抗擾能力，通過改善車載控制器抗擾、通信功能，從而提升車輛網(wǎng)絡(luò)通信穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1] ISO 11898-1，Road vehicles—Controller area network（CAN）—Part 1：Data link layer and physical coding sub-layer[S].

[2] 馬伯祥，孟超，閆新，等. 一種CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)干擾自動化測試系統(tǒng)：中國，CN 201610910117[P]. 2016-09-10.

[3] 馬伯祥，湯利順，劉麗敏，等. 一種CAN網(wǎng)絡(luò)電源變動自動化測試裝置：中國，CN 201721109196.3[P]. 2017-08-31.

[4] 馬伯祥，李志寧，聶澤宇，等. OTA系統(tǒng)遠(yuǎn)程固件升級問題分析[C]//2020中國汽車工程學(xué)會年會論文，2020.

（編輯? 凌? 波）