Can通信系统中节点应用层设备仿真测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种CAN通信系统中节点应用层设备仿真测试系统，包括物理层模块、数据链路层模块、应用层模块及硬件接口模块；物理层模块包括CAN物理通信介质及CAN收发器，CAN物理通信介质完成信号传输，CAN收发器提供对总线的差动发送和接收功能；数据链路层模块包括CAN核心控制器，CAN核心控制器包括发送模块、接收模块、仲裁模块及验收滤波模块，发送模块将信息帧发往物理层，接收模块从物理层获取信息帧，仲裁模块对发送出的与接收到的信息帧进行仲裁，验收滤波模块过滤本节点需要的数据；应用层模块模拟节点设备仿真模型；硬件接口模块用于硬件与物理层之间的通信。本发明可实现对接入节点设备的性能测试，加快研发进度。
【专利说明】 CAN通信系统中节点应用层设备仿真测试系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及CAN通信系统，具体地说是一种CAN通信系统中节点应用层设备仿真测试系统。
【背景技术】
[0002]CAN (Controller Area Network),即控制器局域网。CAN总线传输方式能够有效解决传统数据交换方法(即点对点的传输方式)无法满足现代汽车中所使用的大量电子控制系统和通讯系统的通信要求的问题。传统的测试方法，例如对汽车节点设备(包括电子控制系统、发动机、仪表、传感器、通讯系统等)之间的通信测试时，往往需要完成整个系统的实物验证，即将所有实物节点接入CAN总线进行测试，在要求保障整体系统已开发完毕的前提下，致使其不利于单独设备的开发改进工作，且研发周期长，测试费用高，增大了资源的投入。
【发明内容】
[0003]本发明针对上述问题，提供一种CAN通信系统中节点应用层设备仿真测试系统，该系统可模拟整个通信网络，实现单独节点设备的测试任务。
[0004]按照本发明的技术方案:一种CAN通信系统中节点应用层设备仿真测试系统，包括物理层模块、数据链路层模块、应用层模块及硬件接口模块；所述物理层模块包括CAN物理通信介质及CAN收发器，所述CAN物理通信介质用于完成信号传输，所述CAN收发器提供对总线的差动发送和接收功能；所述数据链路层模块包括CAN核心控制器，所述CAN核心控制器包括发送模块、接收模块、仲裁模块及验收滤波模块，所述发送模块用于将信息帧发往物理层，所述接收模块用于从物理层获取信息帧，所述仲裁模块用于对发送出的与接收到的信息帧进行仲裁，所述验收滤波模块从数据链路层接收帧信息，通过验收屏蔽码和验收码过滤本节点需要的数据；所述应用层模块包括模拟中心计算机，用于模拟节点设备仿真模型；所述硬件接口模块用于硬件与物理层之间的通信。
[0005]所述应用层模块还包括模拟执行设备。
[0006]所述CAN核心控制器实现包括LLC子层的接收滤波、超载通知和恢复管理、MAC子层的数据封装/拆装、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误标定、应答和串行化/解串行化、以及物理层的位编码/解码、位定时和同步。
[0007]所述发送模块包括组帧模块、信号发送模块和发送控制器，发送控制器通过总线与组帧模块和信号发送模块连接；当接收到相应信号时，组帧模块将完整的信息帧传输给信号发送模块，信号发送模块将当前数据位发送给CAN总线。
[0008]所述应用层模块采用基于Modelica语言的多领域统一建模环境MWorks构建。
[0009]本发明的技术效果在于:本发明提供硬件接口模块，将待测节点的物理设备直接接入本发明，即可实现在无需完整物理系统的环境下对接入节点设备的性能测试；应用层模块还包括模拟执行设备，模拟执行设备用来代替其他未生产出硬件设备的节点，构成完整的CAN通信系统，此时CAN通信系统为软硬件联合仿真系统；本发明对CAN通信系统的设计和分析提供了有用的工具，可以有效地降低总线节点的设计、开发和测试成本，缩短研发周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的结构框图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明。
[0012]如图1所示，本发明是一种CAN通信系统中节点应用层设备仿真测试系统，包括物理层模块、数据链路层模块、应用层模块及硬件接口模块。
[0013]物理层模块包括CAN物理通信介质及CAN收发器。CAN通信介质建模采用的是双绞线等效电路数学模型，并基于Modelica语言完成电路模型的搭建，CAN物理通信介质用于完成信号传输。CAN收发器提供对总线的差动发送和接收功能；CAN收发器以PCA82C250芯片的等效电路图为数学模型，根据Modelica语言非因果建模原理和模块化建模方法搭建物理层模型。
[0014]数据链路层模块包括CAN核心控制器，CAN核心控制器包括发送模块、接收模块、仲裁模块及验收滤波模块，发送模块用于将信息帧发往物理层，接收模块用于从物理层获取信息帧，仲裁模块用于对发送出的与接收到的信息帧进行仲裁，验收滤波模块从数据链路层接收帧信息，通过验收屏蔽码(AMR)和验收码(ACR)过滤本节点需要的数据。滤波方案采用单滤波，即由4个验收码寄存器和4个验收屏蔽寄存器组成验收滤波器。ACR和AMR配合在一起工作，所有AMR为O的位，ACR和CAN信息帧的对应位必须相同才算验收通过，所有AMR为I的位，ACR对应位的验收滤波功能则予以屏蔽。对扩展帧而言29位标识符和RTR位分别对应4个ACR和4个AMR，只是ACR3和AMR3的低2位未使用。
[0015]CAN核心控制器实现包括LLC子层的接收滤波、超载通知和恢复管理、MAC子层的数据封装/拆装、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误标定、应答和串行化/解串行化、以及物理层的位编码/解码、位定时和同步。
[0016]发送模块包括组帧模块、信号发送模块和发送控制器，发送控制器通过总线与组帧模块和信号发送模块连接；当接收到相应信号时，组帧模块将完整的信息帧传输给信号发送模块，信号发送模块将当前数据位发送给CAN总线。
[0017]数据链路层模型由CAN核心控制器、发送缓冲、验收滤波器、接收FIFO缓冲模块组成。CAN核心控制器参照Philips公司SJA1000芯片结构，采用Modelica技术中的StateGraph建模方法进行CAN控制器的功能逻辑描述，实现CAN控制器的建模，发送缓冲用于读取应用层的原始数据，验收滤波器用于从数据链路层接收帧信息，通过验收屏蔽码(AMR)和验收码(ACR)过滤本节点需要的数据，接受FIFO缓冲模块用于提取滤波器滤波后的原始数据。
[0018]应用层模块包括模拟中心计算机，用于模拟节点设备仿真模型。应用层模块还包括模拟执行设备。模拟执行设备用来代替其他未生产出硬件设备的节点，使用模拟执行设备补全仿真系统中的其他部分，构成完整的CAN通信系统，此时CAN通信系统为软硬件联合仿真系统。应用层模块米用基于Modelica语言的多领域统一建模环境MWorks构建。
[0019]硬件接口模块用于硬件与物理层之间的通信。可直接将测试节点设备通过接口模块接入仿真测试设备，以完成CAN总线的设备通信性能测试评估工作。
[0020]本发明提供硬件接口模块，将待测节点的物理设备直接接入本发明，即可对子系统的通信延时等性能进行分析；通过接口模块接入CAN总线仿真系统，由数据链路层中的对应设备的CAN控制器负责数据的筛选与传输，同时应用层节点模块模拟通信网络中各节点设备的数据发送与接受过程，物理层模块提供了信号传输介质及与数据链路层间的数据传递，从而将待测设备与通信网络系统连着一个完整回路，实现在无需完整物理系统的环境下对接入节点设备的性能测试。
[0021]本发明通过对CAN通信总线的仿真分析，设计了基于仿真模型的CAN通信总线节点仿真测试系统，对子系统设备而言，无需接入完整物理系统，只需将开发设备直接接入本系统就能够完成相关的通信性能分析，对于设备的开发与改进而言，有效地简化了单独设备开发与测试的复杂度，缩短了研发周期，降低了研发成本。
【权利要求】
1.一种CAN通信系统中节点应用层设备仿真测试系统，其特征是:包括物理层模块、数据链路层模块、应用层模块及硬件接口模块；所述物理层模块包括CAN物理通信介质及CAN收发器，所述CAN物理通信介质用于完成信号传输，所述CAN收发器提供对总线的差动发送和接收功能；所述数据链路层模块包括CAN核心控制器，所述CAN核心控制器包括发送模块、接收模块、仲裁模块及验收滤波模块，所述发送模块用于将信息帧发往物理层，所述接收模块用于从物理层获取信息帧，所述仲裁模块用于对发送出的与接收到的信息帧进行仲裁，所述验收滤波模块从数据链路层接收帧信息，通过验收屏蔽码和验收码过滤本节点需要的数据；所述应用层模块包括模拟中心计算机，用于模拟节点设备仿真模型；所述硬件接口模块用于硬件与物理层之间的通信。
2.按照权利要求1所述的CAN通信系统中节点应用层设备仿真测试系统，其特征是:所述应用层模块还包括模拟执行设备。
3.按照权利要求1所述的CAN通信系统中节点应用层设备仿真测试系统，其特征是:所述CAN核心控制器实现包括LLC子层的接收滤波、超载通知和恢复管理、MAC子层的数据封装/拆装、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误标定、应答和串行化/解串行化、以及物理层的位编码/解码、位定时和同步。
4.按照权利要求1所述的CAN通信系统中节点应用层设备仿真测试系统，其特征是:所述发送模块包括组帧模块、信号发送模块和发送控制器，发送控制器通过总线与组帧模块和信号发送模块连接；当接收到相应信号时，组帧模块将完整的信息帧传输给信号发送模块，信号发送模块将当前数据位发送给CAN总线。
5.按照权利要求1所述的CAN通信系统中节点应用层设备仿真测试系统，其特征是:所述应用层模块采用基于Modelica语言的多领域统一建模环境MWorks构建。
【文档编号】H04L12/26GK103746865SQ201310717058
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】陈路, 龚雄, 杨孟飞, 顾斌, 王磊, 赵雷 申请人:苏州同元软控信息技术有限公司