基于CAN总线的车用网络测试技术案例探析

王 欣，董 立

（沈阳理工大学装备工程学院，辽宁 沈阳 110168）

自上世纪90年代以来，有数种现场总线技术已经逐渐发展成熟，并在一些特定的应用领域显示了自己的影响和优势[1～3]。它们是：可寻址远程变换器数据链路（HART），控制器局部网（CAN），局部操作网络（LON），过程现场总线（PROFIBUS）和基金会现场总线（FF）。这些现场总线各具特色，对于现场总线技术的发展，发挥着各自的重要作用。

CAN总线是最早出现的现场总线之一。20世纪80年代Bosch公司为解决汽车系统中各个电子单元之间的通信问题，开发了CAN总线标准。这种串行总线用2根或1根电线把汽车里的各个电子设备连接起来，相互可以传递信息。采用CAN总线，避免了电子模块间大量繁复的连线，比如仪表板上车速、发动机转速、油量和发动机温度的指示，就不需要连接不同的线缆到对应的传感器，而只需要接入CAN总线，就可以从总线上获取相应信息。

本文介绍了某车用网络测试系统的CAN总线测试技术、测试工具及案例。图1为某车用网络测试系统的电控系统开发流程。

图1 车用网络测试系统的电控系统开发流程

1 CAN总线测试技术

该车用网络测试系统CAN总线网络测试的范围如下：

1.1 网络测试作用

（1）确定网络运行的完整性与正确性；

（2）确定网络运行的鲁棒性；

（3）网络测试包括性能测试、诊断测试。

网络测试一般不覆盖ECU的功能测试。

1.2 测试目的

（1）通讯鲁棒性；

（2）网络通讯是否正常；

（3）电气鲁棒性。

（4）在电气不正常条件下网络是否能够正常工作；

（5）网络容错能力；

（6）网络能否从故障状态下自动恢复。

2 测试工具及案例分析

Vector网络测试工具有：CANoe，CANStress，CANScope。其作用分别为：

CANoe——激励总线/ECU，分析网络通讯情况，仿真网络及追踪通讯错误情况；

CANStress——制造总线错误及产生预定的干扰状态；

CANScope——基于错误帧/数据帧触发，从物理信号级别来评估总线错误及记录多次结果以比较并评估。

2.1 CANoe特性

（1）Basic Feature Set：分析与测试；

（2）记录报文、信号；

（3）统计功能和总线统计功能；

（4）Basic Feature Set：仿真与激励；

（5）CAPL编程能力；

（6）可以产生报文并重放；

（7）Diagnostics Feature Set；

（8）Test Feature Set；

（9）可以使用CAPL编写测试流程；

（10）使用 XML编写测试脚本；11）自动生成 XML和HTML格式的测试报告。

2.2 CANstress特性

（1）CAN总线错误处理测试；

（2）再现ECU的故障；

（3）测试ECU对物理干扰的鲁棒性；

（4）测试ECU对协议错误的反应；

（5）分析CAN控制器的鲁棒性；

（6）在采样点干扰CAN信号；

（7）提供数字干扰和模拟干扰；

（8）从CAN协议层次施加干扰位、cycle time；

（9）从CAN物理层次施加干扰——短路、电阻、电容；

（10）故障重现；

（11）在CANoe中提供了CAPL函数接口。

2.3 CANscope特性

（1）记录并评估CAN总线信号电平；

（2）分析物理级别和逻辑级别的CAN总线；

（3）可以充当示波器，也可跟踪报文；

（4）从位的级别分析报文；

（5）可以追踪错误的报文的出错信息；

（6）使用眼图(Eye diagram)以评价CAN总线信号的质量；

（7）提供各种触发条件；

（8）提供各种触发条件以方便总线分析；

（9）在线和离线测试；

（10）在CANoe中提供了CAPL函数接口。

2.4 CANstress和CANscope的联合使用

（1）测试分析CAN物理层(PL)；

（2）测试物理层故障情况下的网络/ECU；

（3）测试协议层位错误情况下的网络/EC；

（4）追踪总线质量，如终端电阻、故障模式等；

（5）在测试环境/测试车辆上方便的使用离线模式；

（6）与CANoe形成完整的Vector测试工具链，易于学习。

3 采样点测试实例(物理层)

测试目的为测量节点的采样点Sample Point，以确定节点的采样点是否处于合理的范围内。采用的测试工具为CANstress和CANscope，被测环境为单节点测试。

测试时，将被测对象与CANscope和CANstress相连，选择被测节点所发送的一个报文，然后使用CANstress干扰报文中数据场的第一个位，并使用CANscope眼图观测报文位信号。测试结果如图2、图3所示。

图2 数据场第一个数据位（无干扰）

图3 数据场第一个数据位（干扰75%）

4 结束语

鉴于CAN在现代汽车电子化进程中的重要作用，研究和开发自己的汽车网络应用系统势在必行。本文介绍的CAN总线测试技术、测试工具及案例对自主研制支持CAN规范的汽车电子产品，并使之尽快产业化具有积极意义。

[1]李栋梁.基于CAN总线的全数字式汽车仪表的应用研究[D].合肥：合肥工业大学，2005.

[2]李小明，孙泽昌，罗 峰.车身CAN网络通信协议的制定及软件实现[J].机械与电子，2006，(7)：18-20.

[3]魏学哲，孙泽昌，陈觉晓.汽车网络分类方法及其主流协议发展趋势[J].同济大学报(自然科学版)，2004，32（6）：762-766.