基于ISO 14229协议的汽车ECU自动诊断测试平台开发

何 默，费毅杰，孙 竞

（泛亚汽车技术中心有限公司，上海 201206）

1 概述

随着消费者对车辆的可靠性、安全性、舒适性的要求日益提高，汽车电控系统变得越来越复杂，电子控制单元（ECU）的故障诊断复杂度也相应加大。图1是一种典型的汽车CAN总线拓扑结构。

图1 典型汽车CAN总线拓扑

汽车ECU的日益复杂，使汽车ECU诊断测试变得越来越重要。汽车ECU诊断测试是车载网络处于诊断拓展模式后，检测汽车ECU与电子元件性能好坏的一种重要测试［1］。因此，构建高效的汽车CAN总线自动化诊断测试平台在ECU的开发验证过程中是非常重要的。

目前汽车行业内通用的一款诊断协议ISO14229［2-4］，它定义了通用诊断服务UDS （UnifiedDiagnosisSpecification）［5-7］，将各种基于不同总线网络的诊断服务进行了统一规定，从而使得在不同物理介质下，车辆的相关诊断服务的开发和应用变得更为便捷，目前已经成为汽车电子领域的通用诊断标准［8］。

2 协议与分析

ISO 14229协议统一了应用层的诊断服务，该协议规定诊断服务报文的首字节是服务标识符SID（Service Identifier），不同SID号对应不同类型的诊断服务，由于GM的开发需求只要求ECU实现12种诊断服务，因此，此测试平台只针对要求的12种诊断服务进行开发。

本文开发的测试系统基于美国Intrepid Control Systems公司开发的neoVI FIRE2工具，研究和设计了基于ISO 14229协议的自动化诊断测试平台，该平台通过与测试台架上的ECU通信，由上位机发送各种UDS诊断命令，采集ECU的反馈，最后判断ECU的状态。测试完成后，最终生成本次测试报告，记录测试状态。

3 测试系统结构

测试平台的构建以满足GM规范定义的ECU诊断测试的所有需求为主要目标［9］。测试平台应包括整车所有ECU的CAN ID，且具有良好的拓展性。为了提高测试效率，满足ECU开发过程中产生的大量回归测试的要求，测试平台旨在实现自动化测试。

测试系统整体框架包括3部分：上位机仿真和测试单元；CAN网络和底层待测ECU模块。测试系统整体框架如图2所示。

图2 测试系统整体框架

测试平台的硬件由美国Intrepid Control Systems公司开发的neoVI FIRE2硬件设备为核心，其他主要有工业计算机、可编程电源、信号通断转接盒等工具设备。

4 上位机软件设计

4.1 测试系统软件构成

本测试台架主要测试内容为电控单元能否正确反馈ISO 14229协议下的各种诊断命令，并测试在各种压力工况下ECU反馈的稳定性。

4.2 功能模块设计

选择以Intrepidcs公司开发的VehicleSpy为软件平台实现ECU的诊断与通信测试。上位机软件整体分为：参数配置界面、UDS诊断服务测试界面、DID List测试界面。

参数配置界面同时作为欢迎界面，用于选择测试平台，诊断ID类型 （功能寻址／物理寻址）及测试ECU，如果在测试模块的下拉菜单中无法找到目标CAN ID，可以在Customer CAN ID中手工设置诊断ID。

UDS诊断服务测试界面，此界面包括了所有架构定义的诊断服务，实现一键自动化测试，也可以对每个诊断服务进行个性化定义测试，测试完成后，点击save按钮，自动生成当前界面的测试报告。

DIDList测试界面测试了所有模块常用的一些DID命令，可以通过DID ALL开关实现所有DID命令的一键化测试，也可以在DID List中选择需要发送的诊断单独发送。诊断自动测试系统示意图如图3所示。

图3 诊断自动测试系统示意图

4.3 自动化诊断测试流程设计

测试程序开发工具主要基于Spy软件。该软件集成了脚本编程环境FunctionBlock和人机交互界面设计GraphicalPanels等多项工具。FunctionBlock可以实现诊断命令的顺序控制、条件响应、逻辑运算等编辑操作，最后实现诊断的自动化测试。

在设计自动化诊断测试上位机软件时，同时设计了针对诊断过程中否定响应的处理机制。根据GM的需求定义，涉及的否定响应有7种，分别提示不同的诊断失败的原因。目前自动化诊断测试平台只测试12种诊断服务 （Service），一些服务还有多个子功能 （Sub-Function），诊断服务测试中诊断命令发送流程如图4所示。

根据对图4的分析可知，诊断服务测试界面测试流程可以分为两个阶段。

根据请求类型的区别，分为功能寻址和物理寻址两种。如果发送的CANid≠$10DBFEF1，则为点到点请求，属于物理寻址；如果CANid=$10DBFEF1，则为功能性请求，属于功能寻址。

图4 自动化诊断测试流程

测试顺序按照ISO14229定义的诊断服务分类以及网络安全定义的要求，各诊断服务的测试按照一定的顺序进行。

5 测试平台应用分析

本测试系统以Intrepidcs spy为开发环境，设计并开发出了基于ISO14229协议的自动化诊断测试平台。

在保证CAN总线报文传输的实时性的前提下，一般要求CAN总线负载不大于70%。总线负载分析是系统级测试的一项重要内容。可以用CAN总线干扰仪将总线负载加至70%左右，观察在极端压力下模块对诊断的反馈情况。图5是自动化测试平台实例图。

自动化测试平台通过OBD接口转换后连接到测试系统上进行调试与使用。ECU的自动诊断测试结果如图6所示。

图5 自动化测试平台实例图

图6 ECU自动诊断测试结果

6 结束语

本文通过构建并应用CAN总线测试平台，90%以上的测试用例实现了自动化测试。通过该测试平台，平均每个电控单元的一轮测试时间约为2～3h，节省了大量的测试时间，大幅度提高了测试效率，可在新车型项目开发过程中，以较短时间完成大量的测试工作，保证了ECU的交付状态，为整车各电控系统的高效运行奠定了坚实的基础，更有力地保证了新车型项目的顺利开发。