車(chē)用CAN總線(xiàn)測試平臺的研發(fā)與應用

CAN總線(xiàn)實(shí)時(shí)仿真測試平臺的研發(fā)

CAN 總線(xiàn)測試平臺拓撲結構如圖1 所示,它由實(shí)時(shí)仿真節點(diǎn)、待測節點(diǎn)和運行在PC 上的相關(guān)軟件組成。其中實(shí)時(shí)仿真節點(diǎn)由微處理器與PhilipsSJA100 CAN 控制器構成的真實(shí)結點(diǎn),通過(guò)RS485 接收運行在PC 機上配置與監控軟件發(fā)送的配置信息,仿真某一特定ECU 的通訊功能,定時(shí)向總線(xiàn)上發(fā)送特定的信息,從總線(xiàn)上接收信息,并上傳其運行狀態(tài);待測節點(diǎn)為真實(shí)網(wǎng)絡(luò )系統中的ECU 節點(diǎn);在PC 機上運行一些相關(guān)的測試軟件, 如: CANoe 、CANScope 以及仿真結點(diǎn)配置軟件與監控軟件。該測試平臺可測試系統的各項指標,如總線(xiàn)負載、發(fā)送延遲、錯誤統計、MCU 的通訊負載分析及各種干擾對總線(xiàn)的影響等。

CANoe 是進(jìn)行CAN 通訊網(wǎng)絡(luò )監測和分析的工具,同時(shí)具有強大的系統仿真功能。CANoe 可以建立系統的仿真結構與節點(diǎn)、消息及信號的數據庫,通過(guò)采用其編程語(yǔ)言CAPL 可以進(jìn)行節點(diǎn)仿真,對總線(xiàn)上的數據能進(jìn)行動(dòng)態(tài)的跟蹤并能顯示統計信息。它能夠測量的總線(xiàn)數據有:總線(xiàn)負載,峰值負載,總線(xiàn)的各種幀數據和幀數統計,在PC 上消息發(fā)送與接收延時(shí)。

波形的質(zhì)量決定了數據傳輸的可靠性,所以要對CAN 總線(xiàn)的物理層進(jìn)行評價(jià),評價(jià)傳輸介質(zhì)、總線(xiàn)CAN 收發(fā)器、終端電阻的分布影響。CANscope 網(wǎng)絡(luò )示波器就是CAN 物理層分析工具。它通過(guò)串行總線(xiàn)與PC 相連,記錄模塊能數字化CAN 總線(xiàn)上的消息并儲存以便采用軟件進(jìn)行分析,前觸發(fā)模式可以捕捉一幀CAN 消息或一個(gè)錯誤幀的前后相鄰數據。分析軟件顯示總線(xiàn)電壓值、差分電壓值及填充位隨時(shí)間的變化。在跟蹤窗口中可以顯示CAN 消息幀、消息幀的各個(gè)組成部分以及錯誤幀。

CAN 網(wǎng)絡(luò )具有很強的錯誤處理能力,當網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)遭受?chē)乐馗蓴_時(shí),它能自動(dòng)脫離總線(xiàn),從而不會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的信息交互。ISO11519-2 規定了CAN 總線(xiàn)對于節點(diǎn)失靈的容錯能力,因此要根據要求測量CAN 網(wǎng)絡(luò )對于干擾或者節點(diǎn)失靈情況的容錯能力。為了測試在受到干擾或者節點(diǎn)失靈的情況下網(wǎng)絡(luò )是否還能正常工作,CANstress 模擬總線(xiàn)干擾工具可以直接聯(lián)入CAN 總線(xiàn)上,通過(guò)軟件控制,可以模擬出各種不同的干擾和失靈情況,以便觀(guān)察網(wǎng)絡(luò )在干擾和失靈情況下的運行情況。它有兩種工作方式,一種是破壞節點(diǎn)上發(fā)送的消息來(lái)測試網(wǎng)絡(luò )的抗干擾能力。另一種方式是設置外部設備來(lái)模擬發(fā)生故障的節點(diǎn)。

CAN總線(xiàn)實(shí)時(shí)仿真測試平臺的應用

應用該平臺可對系統的通訊能力進(jìn)行評估,可測試系統的各項指標,如總線(xiàn)負載、峰值負載、總線(xiàn)的各種幀數據和幀數統計、發(fā)送延遲、錯誤統計、MCU 的通訊負載分析及各種干擾對總線(xiàn)的影響等。同時(shí)可對CAN 總線(xiàn)的物理層和網(wǎng)絡(luò )拓撲結構進(jìn)行評價(jià)與優(yōu)化,評價(jià)傳輸介質(zhì)、總線(xiàn)CAN 收發(fā)器、終端電阻的分布影響。

下面是幾個(gè)對單個(gè)ECU 通訊功能、系統的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構以及通訊介質(zhì)選擇的測試實(shí)例。通過(guò)測試,可以進(jìn)一步改進(jìn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統的性能。

(1) 單個(gè)ECU 通訊部分實(shí)時(shí)性的對比測試
該測試的目的是觀(guān)察相關(guān)軟件功能對消息延時(shí)的影響,圖2 所示為消息發(fā)送周期軟件修改前后對比圖。通過(guò)測試發(fā)現某條消息的延時(shí)比較大,通過(guò)軟件進(jìn)一步優(yōu)化可以消除延時(shí)現象。