总线对标测试的研究与分析

李志涛

（长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000）

总线对标测试的研究与分析

李志涛

（长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000）

随着汽车电子技术的高速发展，以CAN总线为基础的车载总线技术得到了广泛应用，而CAN总线需求规范的设计却是总线开发流程中的核心工作之一。本文介绍总线需求规范设计前期的总线对标测试，详细描述CAN总线的对标测试内容、测试方法以及总线对标应用等。

CAN总线；对标测试；需求规范；物理层；数据链路层

随着汽车电子技术的发展，现代汽车越来越智能化，大量的电子控制装置造成汽车线束急剧增加，既提升了电路的复杂性又降低了汽车可靠性，同时也增大了维修难度，CAN总线由此应运而生［1］。CAN总线凭借其本身的高性能，已经成为汽车领域的主导总线，国内外知名主机厂均已建立企业级总线需求规范，要求零部件供应商依据制定的总线需求规范，进行总线产品开发。本文探讨了应用对标管理方式，在总线需求规范设计前期进行总线对标测试，通过开展总线对标测试，采集标杆车辆总线数据信息与关键参数，为主机厂CAN总线需求规范的设计与问题的解决提供参考，实现企业总线需求规范的持续优化，并提升总线产品的品质。

1 对标管理概述

对标管理起源于20世纪70年代的美国，最初是人们利用对标寻找自身与其他公司的差距，并把它作为一种调查比较的基准方法。后来逐渐演变成为能够寻找最佳案例和标准，加强企业内部管理的一种方法。目前，对标管理常见的方式有4种。①内部对标。由于公司内部不同部门之间有许多相似的职能，因此内部部门之间通过内部对标，找出内部业务的运行标准，这种标准就称为内部对标。其主要的优点是相互间分享的信息量大，内部知识能立即运用，但同时也易造成封闭、忽视其他公司信息的可能性。②竞争性对标。竞争性对标的对象是直接竞争对手，原因是两者有着相似的产品和市场。一般，竞争性对标能够很容易地了解其对标结果，但竞争对手的核心信息却不易获得。③行业对标。行业对标是指与本公司处于同一行业但不在一个市场的公司对标。行业对标因为彼此不是直接竞争对手，所以比较容易找到愿意与之分享信息的对标对象，但这样就可能产生相应的对标费用。④类属（程序）对标。类属（程序）对标是指与不相关的公司就某个工作的程序对标，相比而言，类属对标跨越了自身行业与工作范围，因此这种方法实施起来比较困难。

而总线对标测试，就是借鉴对标管理的方式，在总线需求规范设计前期，针对CAN总线部分开展竞争性对标与行业对标，获取总线数据信息与关键参数。对比标杆，从而辅助总线需求规范设计工作与协助解决过程中的问题。

2 总线对标测试准备

2.1 标杆车资料收集

总线对标测试前，需通过多种渠道收集标杆车辆的相关资料，如标杆车辆使用说明书、维修手册与标杆车辆电气原理图、线束图等。通过收集的标杆车资料，使总线对标测试人员了解车辆基本构造、性能、功能特性、车辆使用的相关操作方法、标杆车辆的拆解与分析等情况。

2.2 对标测试工具

总线对标测试的工具主要包括：CANoe+CANcaseXL、CANstress、数字示波器、数字万用表等。其中，CANoe是CAN总线的监测、仿真、测试工具，能够对总线的报文时间周期、报文长度等进行测试［2］。可在CANoe软件窗口观察ECU总线信息的发送、测量总线负载率，实现总线数据的记录功能。CANoe软件与CANcaseXL硬件接口匹配使用，可支持从总线需求分析到系统实现与测试验证的整个总线开发过程。CANstress［3］作为专业的总线干扰工具，可直接连接CAN网络，并将各种干扰逻辑注入到CAN总线上，以此来验证CAN总线的抗干扰能力。数字示波器用于记录观察总线的电平［4］。测试人员可在示波器中观察和记录总线信号的波形，同时测量总线信号波形的物理电平状态，并对总线电平进行初步解析。

当标杆车辆的总线子网确定之后，然后将测试设备连接至被测总线子网的物理双绞线上。测试设备连接示意图见图1。

图1 测试设备连接示意图

3 总线对标测试

总线对标测试内容主要包括物理层［5］、数据链路层［6］、总线错误处理对标及相关关注点对标测试等。3.1物理层对标测试

1）总线通信速率即应用CANoe软件的速率扫描功能，对标杆车辆的总线子网进行总线通信速率扫描，获取该子网的通信速率数值。见图2。

图2 通信速率测试

2）总线子网电阻断开车辆蓄电池连接，在标杆车辆总线子网非通信的状态下，采用数字万用表测量总线子网的终端电阻，获取该子网的总线终端电阻数值。

3）总线电压测试［7］在总线子网通信状态下，应用数字示波器分别采集总线子网的CAN_H与CAN_L线的信号波形，测量总线信号的物理电平特性参数。见图3。

图3 总线信号波形测量

经过对所采集信号波形的测量、运算，完成总线对标测试项目内容，见表1。

表1 信号物理特性对标测试

3.2 数据链路层对标测试

在标杆车辆总线子网通信状态下，应用CANoe的Trace窗口功能，监控标杆车辆总线子网数据信息。见图4。

图4 总线信息监控

观察CANoe软件Trace窗口总线数据，同时依次移除标杆车辆总线子网上各控制器单元，并同步监测Trace窗口的总线报文信息，以获取表2所示的对标内容。

表2 数据链路层对标测试

3.3 总线故障对标测试

在总线子网处于通信的状态下，标杆车辆总线子网上连接总线干扰工具CANstress，并应用CANstress模拟各种总线物理故障与总线busoff故障，通过观察总线的通信情况，获取标杆车辆总线子网错误故障的处理状态。见表3。

3.4 其它总线对标测试

依据标杆车辆整体架构、电气特性，对标输入资料的收集情况，以及标杆车辆的整体认知与制定的对标内容等信息，详细分析之后，可进行其它总线的对标测试。见表4。

目前，CAN总线在国内汽车厂的应用日益广泛，CAN总线技术显得至关重要，不同的OEM厂商之间在需求规范的设计与总线策略的制定上存在一定的差异，因此在CAN总线开发设计工作的前期，依据需求及关注的问题，在进行以上所述的基本总线对标测试内容外，需深入思考制定相应的总线对标内容，并通过开展总线对标测试，逆向获取标杆信息进行参考，逐步制定适合OEM车辆特性的需求规范。

表3 总线故障对标测试

表4 其它总线对标测试

4 总线对标测试应用

应用对标模式，开展竞争性对标与行业对标，测试标杆车辆总线子网的物理层、数据链路层、网络管理参数与总线故障行为等测量活动，获取关键数据，通过对获取的标杆数据进行系统分析，可相应应用在自身总线开发设计的工作中，如总线网络拓扑的设计、电子电器架构优化、总线报文ID分配与定义、总线报文类型与周期时间定义、总线故障处理行为、总线物理波形电压特性与品质评测等。

5 结束语

本文通过对总线对标测试的介绍，详细描述了总线对标测试方法、内容与对标应用等。为总线开发设计工作提供一种寻找差距和学习的有效方法。开展总线对标测试，可详细了解自身与同行业间、竞争公司间的技术差距，选对标杆，进行学习、借鉴、引进、消化、追赶，不断缩小与标杆的差距，不断提高和改进总线开发设计工作。

［1］彭承荣，覃华强，彭杨.基于Vector工具链的汽车CAN总线测试［J］.现代制作技术与装备，2014（4）：82-83.

［2］杨法松.CAN总线测试自动化研究［J］.汽车实用技术，2015（11）：47-52.

［3］CANStressDR用户手册：CANstress_Manual_En［Z］.

［4］唐健，邹利宁，胡艳峰.整车CAN总线测试［J］.汽车电器，2014（12）：74-75.

［5］ISO 11898-2：2003 Controller area network（CAN）——Part2：High-speed medium access unit［S］.

［6］ISO 11898-1：2003 Controller area network（CAN）——Part 1：Data link layer and physical signaling［S］.

［7］胡艳峰.基于Vector总线设备的CAN总线测试方法概述［J］.汽车电器，2015（12）：55-56.

（编辑凌波）

Research and Analysis on BUS Benchmark Test

LI Zhi-tao
（R&D Center of Great Wall Motor Company，Automotive Engineering Technical Center of HeBei，Baoding 071000，China）

With the rapid development of vehicle electric technology，vehicle BUS technology which based on CAN BUS is widely used.It is one of the key works to design CAN BUS demand specification.The article introduces BUS benchmark test for BUS demand specification design on pre-stage，and demonstrates details about test contents，testing method and BUS benchmark application and etc.

CAN BUS；benchmark test；requirement specification；physical layer；data link layer

U463.62

B

1003－8639（2017）01－0052－04

2016-04-22

李志涛（1983-），男，工程师，主要从事汽车总线测试与车辆电器功能测试。