基于手动测试硬件的BUS OFF自动化测试解决方案

李林泽，孟 鑫，徐 嫚，黄祖朋，谢佶宏，邵 杰

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）

引言

科学技术的发展带动了汽车电子技术的进步，其在汽车行业中得到了广泛应用，使汽车操作更为安全、稳定。CAN网络是汽车普遍使用的一种通信技术，在系统内汽车能够接收不同的数据信息，以及发送数据信息，CAN 网络推动了汽车计算机网络走向了更高的发展领域[1]。随着新能源汽车的崛起，越来越多的新功能、新科技搭载在新能源汽车上，从而导致上 CAN节点增多。各主机厂为了管理数量庞大的CAN节点，会根据ISO 11898及ISO 11595标准协议制定更符合整车项目的 CAN通讯策略来管控 CAN网络上的各节点。为了保证零部件厂商开发出的上 CAN节点软件及硬件能够满足主机厂的CAN通讯策略，需要对CAN节点进行零件级、系统级、整车级三项 CAN网络测试。为了更好地完成这项工作，本文结合工作实践经验，提出了一种新的测试方案，该方案具有搭载简单、操作简单、拓展性强、可自动化等优点，不仅解放人力和物力上的投入，大大减少测试周期，提高效率，降低成本，而且使测试更加规范化、标准化，减少由于人为的操作失误引起的错误结果[2]。

1 BUS OFF简介

CAN总线的协议规定，ECU在总线上发送报文，若出现发不出去的情况，ECU会立刻尝试重新发送，当连续255次无法发送，ECU自己进入总线关闭模式，即BUS OFF，该状态下，ECU是无法发送报文的。ECU在自己内部检测到BUS OFF后，从逻辑上退出了总线，暂时不影响其他节点通讯，由于ECU自身也不明白是什么原因导致BUS OFF，于是在内部记录“xx年xx月xx日xx时xx分xx秒，汽车电量、里程、xx是多少”，“我”BUSOFF了，即故障诊断。然后ECU开始计时，达到特定时间后，重启自身的CAN模块，这一套具体的恢复规则，即故障恢复机制。

2 测试方案系统搭建

以零件级测试为例，如表1所示，所述系统包括：并联在双绞线即 CAN总线上的一个以上的 CAN节点和型号为VH6501的CAN总线干扰仪、供电的电源及开关，通过USB线与CAN总线干扰仪相连的安装了CANoe软件的上位机。

表1 硬件单元表

若为整车级测试，电源、开关替换为整车KL30电源，CAN节点替换为整车节点，即CAN总线干扰仪直接接入整车CAN网段。

以零件级测试举例说明，连接方式如图1所示，CAN节点是连接在 CAN总线上的电子设备，如汽车上的车身控制器、防制动抱死控制器和电机控制器等。CAN节点的数量可以是一个，也可以是多个，并且可以同时对多个 CAN节点进行故障检测。因此，为了提高检测效率，一般会设置多个CAN节点。

图1 硬件连接图

电源是为 CAN节点工作供电的，一般采用稳压电源。开关用来控制电源供电的通断，串联在电源正极和 CAN节点之间。

CAN总线干扰仪连接在 CAN总线上，通过干扰 CAN节点发送的报文数据中的特定的位或者特定位的特定长度（最小6.25 ns），如某个位是“1”的，将其干扰为“0”，实现其干扰功能。通过验证 CAN节点发送错误数据所处的状态（主动错误状态、被动错误状态、总线关闭Bus Off状态）、采样点位置是否符合规范定义判断其受干扰情况。CAN总线干扰仪可采用德国Vector公司生产的VH6501。VH6501的前身CANstress是Vector早期针对传统CAN的总线干扰仪产品，只有干扰功能，不能同时监控总线上的CAN报文数据，如果采用CANstress进行Bus Off故障检测，还需要设置一个CAN报文监控设备。由于干扰设备与监控设备分离，使CANstress对一个CAN节点实施干扰后，需重新进行干扰配置才能对其它CAN节点实施干扰。VH6501是新一代总线干扰仪，在CANstress的功能上进行了升级和扩展。一方面，VH6501可用作干扰仪，在上位机上导入事先编写好的软件脚本、DBC数据库，然后打开软件脚本相关的panel工具，输入待测试 CAN节点，发送干扰信号对报文进行干扰；另一方面，VH6501可在上位机的CANoe软件控制下，监控总线上的CAN报文数据，生成记录文件（Trace文件）。

3 测试方案系统软件实现

如上所述，VH6501要实现干扰，需要导入事先编写好的软件脚本、DBC数据库，然后打开软件脚本相关的panel工具，其中软件脚本是本测试方案系统的主要软件部分。没有脚本就无法驱动 VH6501，它不像 CANstress有个专属的APP去操控，所以通过编写CANoe脚本，包括操作界面设计，即可实现操作的逻辑（干扰模式、干扰报文信息、运行、停止、保存等等），再导入数据库，结合调用干扰报文相关的函数并设置循环，即可实现自动化测试甚至自动化解析。具体操作流程为：连接VH6501硬件，在CANoe总线仿真界面创建VH6501的仿真节点，从仿真节点进入CANoe软件自带的脚本编辑器CAPL Browser，也可以导入编写好的脚本。脚本使用CALP语言编写，协议中有相关函数直接调用来配置干扰模式及作出干扰动作，然后还要使用CANoe内部的panl设计工具设计一款对应脚本软件的人机交互界面，使用环境变量将脚本代码和界面关联起来，这只是对ECU简单地进行干扰，由于用代码进行的驱动，可以继续丰富代码来实现自动化测试，即将运行、监控、停止、保存的逻辑代码写好，导入待测车型的整车DBC数据库文件，DBC里面定义好车型中的节点 ID及收发报文的信息，程序中设置每次测试干扰的报文就从 DBC中读取，以及测试完成后以节点名称、报文ID命名trce文件及自动保存，此过程代替了手动输入节点名称和报文ID的操作。过程如图2所示。

图2 干扰流程图

4 分析测试结果

在测试过程中在上位机上保存了trce文件，对其中的数据进行分析，判断是否满足标准要求。图3为BUS OFF恢复时序图，标准中对BUS OFF故障通讯行为及恢复机制有以下评价标准：（1）上电/复位后，连续BUS OFF标志被设置为0，第1次BUS OFF属于首次BUS OFF，所以要求T1小于 40 ms，越快越好。（2）如果t6大于 100 ms，则连续BUS OFF标志位被设置为0，那么第6次BUS OFF仍然属于首次BUS OFF。（3）如果t6小于100 ms，则连续BUS OFF标志位被设置为1，那么第6次BUS OFF仍然属于连续BUS OFF。（4）在极限情况下，当BUS OFF恢复后无正常报文发送时，即报文发送与下一次BUS OFF之间的时间不等于0 ms（t 6=0 ms），所以要求 T2、T3、T4、T5、T7、T8、T9、均在200±30 ms范围内。

图3 BUSOFF恢复时序图

用 CANoe软件回放功能，可分析数据是否满足标准定义。

5 结束语

CAN网络测试的自动化，不仅节省了人力物力，还很大程度地提升了测试效率。虽说自动化测试能带来的好处很多，但是由于成本的原因，实际上部分测试项的复杂度还很高，自动化程度并不是越高越好。比如，整车的CAN网络测试，问题点变化大，自动化测试设备很难分析得出预期的结果。本文描述的自动化测试系统，实际上就是基于纯手动测试的硬件实现的。导入自动化的脚本，成本上没有增加，却比使用网络自动化测试的板卡的设备性价比更高。本文提出的低成本自动化测试方案，为主机厂提高测试能力提供了的新方向。