一种CAN/LIN网络干扰自动化测试系统的制作方法

本发明涉及一种CAN/LIN网络干扰自动化测试系统,属于汽车控制单元的电路干扰型故障注入技术领域，特别是涉及对汽车控制单元总线网络进行干扰故障注入技术领域。

背景技术：

随着电子技术发展，车辆汽车控制单元数目越来越多，他们控制各种负载并通过车载网络CAN/LIN通信协调工作解决车辆功能和性能需求。

由于车载大功率负载、电池和外界电子设备的运行会对汽车控制单元产生电气干扰，这些干扰可能会影响网络通信，产生大量错误帧信息、通信中断、传输不稳定死机等问题，严重影响汽车的正常工作。需要在产品研发阶段对汽车控制单元进行抗扰试验，传统非自动化的测试手段存在覆盖度低、效率低、测试一致性差问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种CAN/LIN网络干扰自动化测试系统，本系统产生脉冲，对控制器进行干扰型故障注入试验。通过监测控制器总线状态，确认控制器抗扰能力。本试验随着样件从初期设计、开发直至升级到正品样件，跟踪、解决网络干扰问题，保障车上控制器的网络通信稳定性。

本发明采用的技术方案是这样实现的：一种CAN/LIN网络干扰自动化测试系统，集成先进的硬件、软件，实现自动化干扰注入及干扰结果判定，包括：上位机（网络干扰自动化测试软件）、任意波形信号发生器、信号干扰耦合器、总线监测设备、继电器矩阵、I/O仿真板卡、负载仿真板卡、采集板卡、供电设备；划分为管理模块、一致性测试模块和网络干扰模块；其特征在于：系统进行自动、快捷干扰故障注入试验，并在故障注入后通过一致性测试自动读取诊断信息、总线信号等信息，进行测试前后状态对比分析，快速确认汽车控制单元状态；其中一致性测试模块包括：继电器矩阵、I/O仿真板卡、负载仿真板卡、采集板卡、供电设备。继电器矩阵负责实现控制管脚通断和制造短路、断路故障；I/O仿真板卡和负载板卡负责配合汽车控制单元正常工作，采集板卡负责采集总线电压、电流、总线数据；供电设备负责给待测汽车控制单元、测试设备提供供电；网络干扰模块负责对总线产生干扰，监测汽车控制单元总线扰动情况；包括任意波形信号发生器和信号干扰耦合器；管理模块包括：配置评定准则信息、车型信息、被测汽车控制单元信息（软硬件版本号）、测试规范信息、测试用例信息、测试分类信息、测试结果信息；其中

1）评定准则信息：评价测试结果准则；

2）车型信息：配置待测试汽车控制单元所对应车辆的VIN码，车辆型号；

3）被测汽车控制单元信息：包含软、硬件版本号，测试轮数；

4）测试规范信息：汽车控制单元所在的网络，汽车控制单元参数定义，汽车控制单元电阻匹配，汽车控制单元管脚定义，汽车控制单元电器属性，汽车控制单元网络参数等；

5）测试用例信息：网络干扰测试项（如Pulse5a、Pulse5b波形）；

6）测试结果信息：根据测试项和评价准则，生成测试报告；

所述的测试系统的具体实现步骤如下：

1）在上位机配置车辆参数、汽车控制单元参数、测试项参数。开始自动化测试；

2）调用一致性测试模块，采集总线电压、电流、监测总线数据，进行一致性试验并出具结果1，反馈结果1给上位机；

3）调用网络干扰模块配置任意波形信号发生器，通过信号干扰耦合器给被测汽车控制单元的总线施加干扰，进行网络干扰试验并出具结果2，反馈结果2给上位机；

4）调用一致性测试模块进行一致性试验并出具结果3，反馈结果3给上位机；

上位机分析、核对2)、3)、4)反馈的结果1、2、3，通过对比一致性测试模块和网络干扰模块的测试数据，从试验结果确认汽车控制单元受干扰程度及总线抗扰能力，并生成分析报告。将待测汽车控制单元布置于仿真车载干扰的物理环境台架上，进行干扰故障注入试验和信号一致性试验。通过上位机监测、分析总线扰动情况，从试验结果确认控制器受干扰程度和抗扰能力。

本发明的积极效果是通过设置试验参数和试验项后自动、快捷的进行干扰故障注入试验，通过监测读取诊断信息、信号信息进行测试前后状态的对比分析，快速确认汽车控制单元状态。克服手动验证过程中重复配置系数、参数，手动验证不精确等问题，特此提供一项自动测试系统方案代替手动验证，在节约时间成本的同时提高了验证效率。

附图说明

图1为本发明的系统原理图。

图2为本发明的一致性测试工作原理图。

图3为本发明的网络干扰工作原理图。

图4为本发明的测试系统工作流程图。

图5为本发明的一致性测试流程图。

图6为本发明的网络干扰测试流程图。

图7A为本发明的事例流程1图。

图7B为本发明的事例流程2图。

图7C为为本发明的事例流程3图。

图7D为为本发明的事例流程4图。

注释1：TL 82366：模拟车载继电器的开关动作经过线束寄生电感、电容的耦合作用，该干扰脉冲通过耦合夹具施加在信号线（如CAN线）上；模拟感性负载突然断开造成的电压波动，该干扰通过耦合卡钳施加到线束上；模拟由于并行两线束间耦合电感引起的信号串扰，该干扰通过耦合卡钳施加到线束上。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。如图1所示：一种CAN/LIN网络干扰自动化测试系统，包括：管理模块、一致性模块和网络干扰模块；其特征在于：系统通过管理模块配置参数和数据库，接控制器连接一致性模块和网络干扰模块设备；其中一致性模块对总线干扰前后的信号一致性加以验证；网络干扰模块主要作用是在测试执行过程中调用硬件设备输出波形对总线施加干扰。两种模块执行测试的同时调用总线监测设备监测总线通信状态，并反馈测试结果用于评估和生成报告。

如图2所示，一致性测试模块包括：继电器矩阵、I/O仿真板卡、负载仿真板卡、采集板卡、供电设备。负责配置汽车控制单元正常工作（如对BCM汽车控制单元，仿真汽车控制单元输入端口近光灯为关闭，仿真近光灯具负载，采集近光灯关闭情况下电路反馈电流作为一致性测试判断依据），采集总线电压、电流、总线数据。如图2，工控机负责一致性测试，并将数据通过以太网接口传输给主机；仿真板卡：由Vector的VT板卡组合，包括：

1）VN8910负责采集总线数据；

2）VT8012通信板卡，用于VT板卡和工控机之间通信；

3）VT7001板卡，用于为汽车控制单元提供供电电源；

4）VT2848数字IO板卡，用于仿真控制汽车控制单元输入、输出端口；

5）VT1004负载板卡，用于仿真控制汽车控制单元负载；

6）VT2004测量板卡，负责测量电压值、电流值和PWM脉冲信号；

7）VT2820继电器板卡（继电器矩阵），负责进行CAN_H、CAN_L、ON挡电、ACC电、ST电、LIN线、地线的短路、断路切换；

如图3所示，网络干扰模块包括：任意波形信号发生器、信号干扰耦合器、总线监测设备（包含采集总线电压和波形的总线示波器）。网络干扰模块负责对总线产生干扰，监测汽车控制单元总线扰动情况。

电源管理模块为LD200N、UCS200N、AUTOWAVE提供220V供电；LD200N通过VDS200N将波形放大传输给UCS200N输出；AUTOWAVE通过VDS200N将波形放大传输给UCS200N输出。网络环境监测设备：VN8910，检测总线数据并传输给上位机；

图示3具体示意：

1）LD200N输入输出端口：任意波形信号发生器

PULSE OUT：Pulse5a、Pulse5b等波形输出端口

DB9：连接UCS200N；

IEEE-488：并行总线接口标准，用于和上位机通信

LD 200N可以产生Pulse5a、Pulse5b等干扰波形。

2）UCS200N输入输出端口：任意波形信号发生器

AUX：Pulse5a、Pulse5b供电输入端口

DB9：连接LD200N，用于通信；

IEEE-488：并行总线接口标准，用于和上位机通信；

VDS：被测设备供电端口USB-GPIB：PC机的数据传输端口

UCS200N可以产生Pulse1、Pulse2a、Pulse3a、Pulse3b等波形（电源干扰测试项）

3）AUTOWAVE输入输出端口：任意波形信号发生器

OUTPUT CH：连接VDS200N的干扰波形传输端口；

IEEE-488：并行总线接口标准，用于和上位机通信；

AUTOWAVE 可以产生DC供电范围、过压、叠加交流电、缓降缓升、电压跌落、复位特性等干扰波形（电性能测试项）。

4）VDS200N输入输出端口：功率驱动器

ANALOG：连接AUTOWAVE干扰波形的传输端口，外部触发5V-15VTTL；

TEST SUPPLY：供电输出端口；

IEEE-488：并行总线接口标准，用于和上位机通信；

VDS200N 可以产生Pulse2b、Pulse4等干扰波形。

管理模块包含：配置评定准则信息、车型信息、被测汽车控制单元信息（软硬件版本号）、测试规范信息、测试用例信息、测试分类信息、测试结果信息等。评定准则信息：评价测试结果准则；车型信息：配置待测试汽车控制单元所对应车辆的VIN码，车辆型号；被测汽车控制单元信息：包含软、硬件版本号，测试轮数；测试规范信息：汽车控制单元所在的网络，汽车控制单元参数定义，汽车控制单元电阻匹配，汽车控制单元管脚定义，汽车控制单元电器属性，汽车控制单元网络参数等；测试用例信息：网络干扰测试项（如Pulse5a、Pulse5b波形）；测试结果信息：根据测试项和评价准则，生成测试报告；

一种CAN/LIN网络干扰自动化测试系统的实现方式，如图4所示，包括如下步骤：

1）调用管理模块，调用管理模块搭建测试工程与测试环境。配置测试规范、测汽车控制单元信息（软硬件版本号）、测试用例等信息，建立数据库，匹配设备通道。添加上述各项对应动态链接库文件以便对相应参数进行调用。上位机通过相应的动态链接库调用执行测试工程环境。

2）调用一致性模块,信号一致性模块测试流程如图5所示：首先进行硬件初始化VT系列板卡设备。随后调用VT7001为控制器进行供电使其稳定通信，若DUT此时无报文，说明控制器本身无报文产生，可记录结果结束测试；若DUT正常通信可继续进行测试用例的执行。

验证信号一致性的方法是通过调用VT板卡使信号值发生改变，验证信号值的一致性。在信号一致性模块的整个测试期间一直监测DUT的通信状态，需上传至上位机数据库的测试结果包含控制器信号、控制器发送报文周期、DLC、Burst count、Busload等控制器相关的一致性信息。

注释2：CANoe是德国Vetor公司推出的一款总线开发环境，全称CAN open environment，主要用于汽车总线开发设计。CANoe是网络和ECU开发、测试和分析的专业工具，支持从需求分析到系统实现的整个系统的开发过程。

3）调用网络干扰模块，网络干扰模块测试流程如图6所示：首先进行对LD200N、VDS200N、UCS200N、AUTOWAVE设备的初始化。而后向UCS200N发送命令使其输出可以使DUT进行稳定通信的电压，若DUT此时即无报文，说明控制器本身即无报文产生，可记录结果结束测试；若DUT正常通信可继续进行测试用例的执行。向控制器的CAN总线施加干扰的方式是通过控制命令驱动UCS200N/LD200N/AUTOWAVE产生相应干扰波形，并控制VDS200N对干扰波形进行放大处理，最终通过UCS200N施加至CAN线进行干扰。

整个测试期间CANoe一直监测DUT的通信状态，其评价指标为总线在干扰过程中是否有错误帧出现，控制器发送报文周期、DLC、Burst count、Busload是否受到影响等。并将测试结果上传至测试结果数据库中。网络干扰模块执行完毕后需再次调用信号一致性模块并上传测试结果，实现干扰试验操作前后的状态对比。

4）测试报告的生成

在测试用例的执行的最后会将测试结论上传至数据库中，管理模块生成测试报告时会根据数据库中结果生成Excel格式的测试报告以供测试人员分析。

1、以测试XX车型车身汽车控制单元总成举例说明一种CAN/LIN网络干扰自动化测试系统及方法的实现，如图7A图7B图7C图7D所示：

1)配置车辆参数：A1车型，VIN码=XXXX；汽车控制单元参数：AT&舒适型；被测汽车控制单元信息：车身汽车控制单元总成，软件版本号为1.95，硬件版本号为1.5；测试规范信息：通过XX车型车身汽车控制单元总成标准；

设置基础测试项参数：

（1）位置灯开关，位置灯灯具负载，位置灯信号（BCM_PositionLightCmd=Open/Close），

（2）调用VT7001为汽车控制单元提供供电电源；

（3）调用VT2848仿真位置灯开关；

（4）调用VT1004仿真位置灯负载；

（5）VT2004：测量汽车控制单元管脚电压、电流值；

（6）VN8910采集总线数据，网络示波器采集总线电压和波形数据；

（7）设置LD200N波形参数Pulse5a；

（8）设置基础参数Us=-X1 V-X2 V，测试阶梯定义为X3 V；

（9）设置VDS200N放大波形倍数=N倍；

（10）设置UCS200N参数为输出波形；

（11）配置总线故障码数量（=1），故障码参数（Digital code=U1256，表示：BCM_PositionLightCmd=Invalid）

2)执行自动化测试序列：

调用一致性模块，采集总线电压、电流、监测总线数据，进行一致性测试实验并出具结果1，反馈结果1给上位机。如图4；

（1）配置位置灯开关变化（由开到关），监测总线信号BCM_PositionLightCmd=Close变化为：BCM_PositionLightCmd=Open

（2）监测总线负载数据Busload；

（3）监测总线报文burst数目；

（4）监测总线报文周期和DLC：Cycle，DLC；

（5）读取总线故障码数，故障码：Digital count，Digital code；

（6）反馈结果1给上位机，结果1包括：BCM_PositionLightCmd=Close---Open，Busload，Burst count，Cycle，DLC，Digital count，Digital code，CAN总线波形及电压范围。

3）调用网络干扰模块配置任意波形信号发生器，通过信号干扰耦合器给被测汽车控制单元的总线施加干扰，进行网络干扰实验并出具结果2，反馈结果2给上位机，如图5；

（1）LD200N输出波形参数Pulse5a；

（2）基础参数Us=-X1 V-X2 V，测试阶梯定义为X3 V；

（3）输出VDS200N放大波形倍数=N倍；

（4）UCS200N输出波形给信号干扰耦合器；

（5）反馈结果2给上位机，结果2包括：错误帧数量，Busload，Burst count，Cycle，DLC，CAN总线波形及电压范围；

4）调用一致性模块进行一致性实验并出具结果3，反馈结果3给上位机。

（1）配置位置灯开关变化（由开到关），监测总线信号BCM_PositionLightCmd=Open变化为：BCM_PositionLightCmd=Close

（2）监测总线负载数据Busload；

（3）监测总线报文数量Message count；

（4）监测总线报文周期和DLC：Cycle，DLC；

（5）读取总线故障码数，故障码：Digital count，Digital code；

（6）反馈结果3给上位机，结果3包括：BCM_PositionLightCmd=Close---Open，Busload，Message count，Cycle，DLC，Digital count，Digital code，CAN总线波形及电压范围。

5)上位机分析、核对2)、3)、4)反馈的结果1、2、3：

（1）对比一致性测试模块和网络干扰模块的测试数据；

（2）依据XX车型车身汽车控制单元总成标准，分析汽车控制单元受干扰程度，自动生成测试报告。