故障模拟电路及can总线可靠性测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型实施例公开了一种故障模拟电路及CAN总线可靠性测试装置，属于测试【技术领域】。其中所述故障模拟电路包括：第一至第五选择开关和第一至第五通断开关，通过设定五个选择开关和五个通断开关所处的状态，来模拟被测设备或被测设备的CAN总线所出现的故障情况。本实用新型操作简单、可靠性高、并能够极大地降低生产成本。
【专利说明】故障模拟电路及CAN总线可靠性测试装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及总线测试【技术领域】，特别涉及一种故障模拟电路及CAN总线可靠 性测试装置。
【背景技术】
[0002] 随着汽车功能的不断增加，越来越多的电子控制单元（ECU)被引入到汽车中， CAN总线可以很好解决众多E⑶之间的数据通信问题，CAN总线包括两根信号线（CAN-H和 CAN-L)，所有通过CAN总线通信的装置只需挂接在CAN总线上作为一个节点就可以进行通 信。但随着人们对安全性和舒适性要求越来越高，对CAN总线的稳定性、可靠性提出了更高 的要求。所以对CAN总线稳定性和可靠性测试也愈加重要。其中，故障测试是CAN总线可 靠性测试众多项目的重要组成部分，测试时首先需要对CAN总线注入可配置的干扰去模拟 和实现被测设备或CAN总线所出现的不同错误和故障情况，其目的是获得CAN总线在错误 和故障情况下的工作情况和从错误或故障情况下的恢复能力。故障测试包括总线短路、断 路等故障测试。
[0003] 然而在现有的CAN总线故障测试过程中，通常是通过手动接线搭建测试环境，测 试过程中手动连接线束对CAN总线进行故障注入，然后采用监测设备测试在不同故障环境 下，CAN总线的工作情况是否符合要求。若监测设备仍然能够监测出CAN总线发出的正确 信号，则表示在故障情况下，CAN总线工作情况符合要求，反之，则表示CAN总线工作情况不 符合要求。但是，在上述测试过程中需要手动连接线束，进行任何一项故障注入时都需要 重新对线束进行配置，线束混乱操作不方便，并且还容易接错，从而会对被测设备或CAN总 线造成不可恢复的损坏。 实用新型内容
[0004] 本实用新型提供一种故障模拟电路及CAN总线可靠性测试装置，操作简单、可靠 性高、并能够极大地降低生产成本。
[0005] 本实用新型实施例提供了一种故障模拟电路，包括：第一至第五选择开关和第一 至第五通断开关，第一选择开关的公共端与被测设备的CAN总线第一信号输出端电性相 连，第一选择开关的第一选择端电性连接第四通断开关，第一选择开关的第二选择端与第 四选择开关的公共端电性相连，第四选择开关的第一选择端与电源电性相连，第四选择开 关的第二选择端接地；第二选择开关的公共端与被测设备的CAN总线第二信号输出端电性 相连，第二选择开关的第一选择端与第三通断开关电性相连，第二选择开关的第二选择端 与第三选择开关的公共端电性相连；第三选择开关的第一选择端与电源电性相连，第三选 择开关的第二选择端接地；被测设备的电源端通过第一通断开关电性连接电源，被测设备 的接地端通过第二通断开关电性连接第五选择开关的公共端，第五选择开关的第一选择端 接地，第五选择开关的第二选择端通过电压源接地；第五通断开关电性连接于第三通断开 关和第四通断开关之间。
[0006] 本实用新型实施例还提供了一种CAN总线可靠性测试装置，包括：上述故障模拟 电路，CAN总线可靠性测试装置还包括总线监测装置；总线监测装置的第一及第二信号接 收端电性连接故障模拟电路；总线监测装置的电源端电性连接电源，总线监测装置的接地 端接地。
[0007] 本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0008] 通过设定五个选择开关和五个通断开关所处的状态，来模拟被测设备或被测设备 的CAN总线所出现的故障情况。本实用新型实施例采用简单的电路，有效模拟了各种故 障，操作简单、可靠性高，改善了测试的直观性，并极大降低了测试成本。
[0009] 上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技 术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征 和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是本实用新型实施例提供的故障模拟电路的具体电路图；
[0011] 图2是本实用新型实施例提供的CAN总线可靠性测试装置的主要架构框图；
[0012] 图3是本实用新型另一实施例提供的CAN总线可靠性测试装置的具体电路图；
[0013] 图4是本实用新型再一实施例提供的CAN总线可靠性测试装置的结构立体示意 图；
[0014] 图5是图4的CAN总线可靠性测试装置的另一立体示意图。
【具体实施方式】
[0015] 为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效， 以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的故障模拟电路及CAN总线可靠性测 试装置其【具体实施方式】、结构、特征及功效，详细说明如后。
[0016] 有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较 佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过【具体实施方式】的说明，当可对本实用新型为达 成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供 参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。
[0017] 图1是本实用新型实施例提供的故障模拟电路的具体电路图。请参阅图1，故障 模拟电路105包括：五个选择开关SW1_SW5(依次为第一至第五选择开关）和五个通断开关 K1-K5 (依次为第一至第五通断开关）。
[0018] 选择开关SW1的公共端slO与被测设备101的CAN总线第一信号输出端CAN_H1 电性相连，选择开关SW1的第一选择端sll电性连接通断开关K4,选择开关SW1的第二选 择端sl2与选择开关SW4的公共端s40电性相连，选择开关SW4的第一选择端s41与电源 VBAT电性相连，选择开关SW4的第二选择端s42接地。选择开关SW2的公共端s20与被测 设备101的CAN总线第二信号输出端CAN_L1电性相连，选择开关SW2的第一选择端s21与 通断开关K3电性相连，选择开关SW2的第二选择端s22与选择开关SW3的公共端s30电性 相连。选择开关SW3的第一选择端s31与电源VBAT电性相连，选择开关SW3的第二选择端 s32接地。被测设备101的电源端通过通断开关K1电性连接电源VBAT，被测设备101的接 地端通过通断开关K2电性连接选择开关SW5的公共端s50,选择开关SW5的第一选择端s51 接地，选择开关SW5的第二选择端s52通过电压源VI接地，通断开关K5电性连接于通断开 关K3和通断开关K4。
[0019] 通过设定五个选择开关SW1-SW5和五个通断开关K1-K5所处的状态，就可以模拟 和实现不同的故障情况，其中，被测设备101或被测设备101的CAN总线所出现的故障情况 可以包括以下十种类型中的任意一个：被测试设备101对地电压偏移、被测试设备101供电 电源丢失、被测试设备101对地断开、被测设备101的CAN总线第一信号输出端CAN_H1断 开、被测设备101的CAN总线第一信号输出端CAN_H1对地短路、被测设备101的CAN总线 第一信号输出端CAN_H1对电源短路、被测设备101的CAN总线第一信号输出端CAN_H1与 第二信号输出端CAN_L1短路、被测设备101的CAN总线第二信号输出端CAN_L1断开、被测 设备101的CAN总线第二信号输出端CAN_L1对地短路、被测设备101的CAN总线第二信号 输出端CAN_L1对电源短路。
[0020] 不同的故障类型下，五个选择开关SW1-SW5和五个通断开关K1-K5所处的状态在 此后做了详细介绍。
[0021] 综上所述，本实施例提供的故障模拟电路，通过设定五个选择开关SW1-SW5和五 个通断开关K1-K5所处的状态，来模拟被测设备101或被测设备101的CAN总线所出现的 故障情况。本实用新型实施例采用简单的电路，有效模拟了各种故障，操作简单、可靠性高， 改善了测试的直观性，并极大降低了测试成本。
[0022] 图2是本实用新型实施例提供的CAN总线可靠性测试装置的主要架构框图。请参 阅图2，CAN总线可靠性测试装置包括：被测设备101、故障模拟电路105以及总线监测装置 107〇
[0023] 其中，被测设备101可以为E⑶（电子控制单元），被测设备101内设置CAN总线， CAN总线通常包括两根信号线，因此被测设备101也相应设置两个CAN总线输出端，即被测 设备101包括CAN总线第一信号输出端CAN_H1及CAN总线第二信号输出端CAN_L1，被测设 备101与故障模拟电路105电性相连，被测设备101用于产生预定测试信号，并将产生的预 定测试信号提供至CAN总线进行传输，以通过CAN总线第一信号输出端CAN_H1及CAN总线 第二信号输出端CAN_L1发送给故障模拟电路105。在此，预定测试信号可以为设定的任意 测试信号，例如车辆行驶速度、油门数据等。。
[0024] 故障模拟电路105,与总线监测装置107电性相连，用于模拟被测设备101或被测 设备101的CAN总线所出现的故障情况，将被测设备101所产生的测试信号经过故障情况 干扰后生成带有故障干扰的测试信号，并将带有故障干扰的测试信号发送给总线监测装 置107。其中，被测设备101或被测设备101的CAN总线所出现的故障情况可以包括以下 十种类型中的任意一个：被测试设备101对地电压偏移、被测试设备101供电电源丢失、被 测试设备101对地断开、被测设备101的CAN总线第一信号输出端CAN_H1断开、被测设备 101的CAN总线第一信号输出端CAN_H1对地短路、被测设备101的CAN总线第一信号输出 端CAN_H1对电源短路、被测设备101的CAN总线第一信号输出端CAN_H1与第二信号输出 端CAN_L1短路、被测设备101的CAN总线第二信号输出端CAN_L1断开、被测设备101的 CAN总线第二信号输出端CAN_L1对地短路、被测设备101的CAN总线第二信号输出端CAN_ L1对电源短路。
[0025] 总线监测装置107,与故障模拟电路105电性相连，用于对故障模拟电路105生成 的带有故障干扰的测试信号进行解析，以得到解析结果，并将解析结果与被测设备101所 产生的预定测试信号进行比较，若两者相同，则判定为在故障情况下CAN总线的工作情况 符合要求，即CAN总线的抗故障干扰能力比较强，CAN总线的可靠性高。
[0026] 更进一步地，CAN总线可靠性测试装置，还可以包括：总线信号获取装置109以及 负载电路111。
[0027] 总线信号获取装置109,与CAN总线电性相连，用于实时获取并监控CAN总线所传 输的测试信号的变化情况，以供用户参考。测试信号的变化情况，例如可以为信号波形变 化、信号的数据变化等。总线信号获取装置109例如可以为示波器，如此测试信号的变化情 况可以通过示波器上所显示的测试信号波形而得出。
[0028] 负载电路111，电性连接于故障模拟电路105与总线监测装置107之间，用于在 CAN总线传输测试信号过程中，进行阻抗匹配。其中，负载电路111在CAN总线以部分低速 传输测试信号过程中，才进行阻抗匹配，负载电路111在CAN总线以高速或部分低速传输 测试信号过程中，可以不进行阻抗匹配，即此种情况下可以省去负载电路111。
[0029] 综上所述，本实施例提供的CAN总线可靠性测试装置，通过故障模拟电路105模拟 被测设备101或被测设备101的CAN总线所出现的故障情况，将被测设备101所产生的测试 信号经过故障情况干扰后生成带有故障干扰的测试信号，总线监测装置107对故障模拟电 路105生成的带有故障干扰的测试信号进行解析，以得到解析结果，并将解析结果与被测 设备101所产生的预定测试信号进行比较，若两者相同，则判定为在故障情况下CAN总线的 工作情况符合要求。本实用新型实施例采用简单的电路，有效模拟了各种故障，操作简单、 可靠性高，改善了测试的直观性，并极大降低了测试成本。
[0030] 还通过总线信号获取装置109实时获取并监控CAN总线所传输的测试信号的变化 情况，以供用户参考。
[0031] 还通过负载电路111在CAN总线传输测试信号过程中，进行阻抗匹配，进一步提高 了电路工作稳定性和可靠性。
[0032] 图3是本实用新型另一实施例提供的CAN总线可靠性测试装置的具体电路图。请 参阅图3,故障模拟电路105的五个选择开关SW1-SW5(依次为第一至第五选择开关）和五 个通断开关Kl-K5(依次为第一至第五通断开关）的连接关系与图1的连接关系相同，在此 不再进行赘述。更一步地，在本实施例中，通断开关K4的第一引脚k41电性连接选择开关 SW1的第一选择端s11，通断开关K3的第一引脚k31电性连接选择开关SW2的第一选择端 s21，通断开关K3的第二引脚k32电性连接总线监测装置107的第二信号接收端CAN_L2。 通断开关K4的第二引脚k42电性连接总线监测装置107的第一信号接收端CAN_H2。通断 开关K5电性连接于通断开关K3的第二引脚k32和通断开关K4的第二引脚k42之间。总 线监测装置107的电源端电性连接电源VBAT，总线监测装置107的接地端接地。通过设定 五个选择开关SW1-SW5和五个通断开关K1-K5所处的状态，就可以模拟和实现不同的故障 情况，具体细节在此后做了详细介绍。
[0033] 总线信号获取装置109为示波器，其包括第一接收端CH2及第二接收端CH1 ;示波 器的第一接收端CH2与被测设备101的CAN总线第一信号输出端CAN_H1电性相连，示波器 的第二接收端CH1与被测设备101的CAN总线第二信号输出端CAN_L1电性相连。示波器 可以实时获取并监控CAN总线所传输的测试信号的波形变化情况，以供用户参考。
[0034] 负载电路111包括通断开关K6、K7、K8、K9(依次为第六至第九通断开关），电阻 R1、R2 (依次为第一及第二电阻），电容C1及C2 (依次为第一及第二电容）。通断开关K6的 第一引脚k61、通断开关K8的第一引脚k81均电性连接总线监测装置107的第一信号接收 端CAN_H2,通断开关K7的第一引脚k71、通断开关K9的第一引脚k91均电性连接总线监测 装置107的第二信号接收端CAN_L2,通断开关K6的第二引脚k62通过电阻R2接地，通断 开关K7的第二引脚k72通过电阻R1连接电源VDC，通断开关K8的第二引脚k82通过电容 C2接地，通断开关K9的第二引脚k92通过电容C1连接电源VDC。在通断开关K8、K9闭合 的情况下，电容C1、C2起到稳压和滤波的作用，在通断开关K6、K7闭合的情况下，电阻R1和 R2起到分压作用。其中，电阻R1和R2的阻值可以设定为100欧姆，电容Cl、C2的容值可 以设定为InF，电源VDC的电压值可以设定为5伏特。其中，负载电路111在CAN总线以部 分低速传输测试信号过程中，可以进行阻抗匹配，即此种情况下可以将通断开关K6、K7、K8、 K9闭合。负载电路111在CAN总线以高速或部分低速传输测试信号过程中，可以不进行阻 抗匹配，即此种情况下可以将通断开关K6、K7、K8、K9断开。
[0035] 下面结合如下表一详细介绍故障模拟电路105模拟的十种故障类型、五个选择 开关SW1-SW5和九个通断开关K1-K9所处的状态，表一中的十种故障类型分别是：被测试 设备101对地电压偏移、被测试设备101供电电源丢失、被测试设备101对地断开、被测设 备101的CAN总线第一信号输出端CAN_H1断开、被测设备101的CAN总线第一信号输出端 CAN_H1对地短路、被测设备101的CAN总线第一信号输出端CAN_H1对电源短路、被测设备 101的CAN总线第一信号输出端CAN_H1与第二信号输出端CAN_L1短路、被测设备101的 CAN总线第二信号输出端CAN_L1断开、被测设备101的CAN总线第二信号输出端CAN_L1对 地短路、被测设备101的CAN总线第二信号输出端CAN_L1对电源短路。其中，表一中的NA 表示选择开关接通任意选择端均可，1、2分别表示选择开关接通第一选择端和第二选择端。
[0036] 表一故障模拟电路模拟的故障类型及五个选择开关SW1-SW5和九个通断开关 K1-K9所处的状态
[0037]
【权利要求】
1. 一种故障模拟电路，其特征在于，其包括：第一至第五选择开关和第一至第五通断 开关，第一选择开关的公共端与被测设备的CAN总线第一信号输出端电性相连，第一选择 开关的第一选择端电性连接第四通断开关，第一选择开关的第二选择端与第四选择开关的 公共端电性相连，第四选择开关的第一选择端与电源电性相连，第四选择开关的第二选择 端接地；第二选择开关的公共端与该被测设备的CAN总线第二信号输出端电性相连，第二 选择开关的第一选择端与第三通断开关电性相连，第二选择开关的第二选择端与第三选择 开关的公共端电性相连；第三选择开关的第一选择端与该电源电性相连，第三选择开关的 第二选择端接地；该被测设备的电源端通过第一通断开关电性连接该电源，该被测设备的 接地端通过第二通断开关电性连接第五选择开关的公共端，第五选择开关的第一选择端接 地，第五选择开关的第二选择端通过电压源接地；第五通断开关电性连接于第三通断开关 和第四通断开关之间。
2. 根据权利要求1所述的故障模拟电路，其特征在于，该被测设备或该被测设备的CAN 总线所出现的故障情况包括以下十种类型中的任意一个：该被测试设备对地电压偏移、该 被测试设备供电电源丢失、该被测试设备对地断开、该被测设备的CAN总线第一信号输出 端断开、该被测设备的CAN总线第一信号输出端对地短路、该被测设备的CAN总线第一信号 输出端对电源短路、该被测设备的CAN总线第一信号输出端与第二信号输出端短路、该被 测设备的CAN总线第二信号输出端断开、该被测设备的CAN总线第二信号线对地短路、该被 测设备的CAN总线第二信号输出端对电源短路。
3. 根据权利要求1所述的故障模拟电路，其特征在于，当出现的故障类型为该被测试 设备对地电压偏移时，则第一、第二、第五选择开关和第一至第五通断开关所处的状态分 别为：接通第一选择端、接通第一选择端、接通第二选择端、闭合、闭合、闭合、闭合、断开； 当出现的故障类型为该被测试设备供电电源丢失时，则第一、第二、第五选择开关和第一至 第五通断开关所处的状态分别为：接通第一选择端、接通第一选择端、接通第一选择端、断 开、闭合、闭合、闭合、断开；当出现的故障类型为该被测试设备对地断开时，则第一、第二、 第五选择开关和第一至第五通断开关所处的状态分别为：接通第一选择端、接通第一选择 端、接通第一选择端、闭合、断开、闭合、闭合、断开；当出现的故障类型为该被测设备的CAN 总线第一信号输出端断开时，则第一、第二、第五选择开关和第一至第五通断开关所处的状 态分别为：接通第一选择端、接通第一选择端、接通第一选择端、闭合、闭合、闭合、断开、断 开；当出现的故障类型为该被测设备的CAN总线第一信号输出端对地短路时，则第一、第 二、第四、第五选择开关和第一至第五通断开关所处的状态分别为：接通第二选择端、接通 第一选择端、接通第二选择端、接通第一选择端、闭合、闭合、闭合、闭合、断开；当出现的故 障类型为该被测设备的CAN总线第一信号输出端对电源短路时，则第一、第二、第四、第五 选择开关和第一至第五通断开关所处的状态分别为：接通第二选择端、接通第一选择端、接 通第一选择端、接通第一选择端、闭合、闭合、闭合、闭合、断开；当出现的故障类型为该被测 设备的CAN总线第一信号输出端与第二信号输出端短路时，则第一、第二、第五选择开关和 第一至第五通断开关所处的状态分别为：接通第一选择端、接通第一选择端、接通第一选择 端、闭合、闭合、闭合、闭合、闭合；当出现的故障类型为该被测设备的CAN总线第二信号输 出端断开时，则第一、第二、第五选择开关和第一至第五通断开关所处的状态分别为：接通 第一选择端、接通第一选择端、接通第一选择端、闭合、闭合、断开、闭合、断开；当出现的故 障类型为该被测设备的CAN总线第二信号输出端对地短路时，则第一、第二、第三、第五选 择开关和第一至第五通断开关所处的状态分别为：接通第一选择端、接通第二选择端、接通 第二选择端、接通第一选择端、闭合、闭合、闭合、闭合、断开；当出现的故障类型为该被测设 备的CAN总线第二信号输出端对电源短路时，则第一、第二、第三、第五选择开关和第一至 第五通断开关所处的状态分别为：接通第一选择端、接通第二选择端、接通第一选择端、接 通第一选择端、闭合、闭合、闭合、闭合、断开。
4. 一种CAN总线可靠性测试装置，其特征在于，其包括权利要求1-3中任一项所述的故 障模拟电路，该CAN总线可靠性测试装置还包括总线监测装置；该总线监测装置的第一及 第二信号接收端电性连接该故障模拟电路；该总线监测装置的电源端电性连接电源，该总 线监测装置的接地端接地。
5. 根据权利要求4所述的CAN总线可靠性测试装置，其特征在于，其进一步包括：与该 被测设备的CAN总线第一信号输出端及第二信号输出端电性相连的总线信号获取装置。
6. 根据权利要求5所述的CAN总线可靠性测试装置，其特征在于，该总线信号获取装置 包括第一接收端以及第二接收端；该总线信号获取装置的第一接收端与该被测设备的CAN 总线第一信号输出端电性相连，该总线信号获取装置的第二接收端与该被测设备的CAN总 线第二信号输出端电性相连。
7. 根据权利要求5所述的CAN总线可靠性测试装置，其特征在于，该被测设备为ECU， 该总线信号获取装置为示波器。
8. 根据权利要求4所述的CAN总线可靠性测试装置，其特征在于，其进一步包括： 负载电路，电性连接于该故障模拟电路与该总线监测装置之间。
9. 根据权利要求8所述的CAN总线可靠性测试装置，其特征在于，负载电路包括第六至 第九通断开关，第一及第二电阻，第一及第二电容；第六通断开关的第一引脚、第八通断开 关的第一引脚均电性连接该总线监测装置的第一信号接收端，第七通断开关的第一引脚、 第九通断开关的第一引脚均电性连接该总线监测装置的第二信号接收端，第六通断开关的 第二引脚通过第二电阻接地，第七通断开关的第二引脚通过第一电阻连接电源，第八通断 开关的第二引脚通过第二电容接地，第九通断开关的第二引脚通过第一电容连接该电源。
10. 根据权利要求9所述的CAN总线可靠性测试装置，其特征在于，该第一及第二电阻 的阻值设定为100欧姆，该第一及第二电容的容值设定为InF，该电源的电压值设定为5伏 特。
【文档编号】G05B23/02GK204203760SQ201420587903
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】程艳阶, 黄少堂, 张雁英, 钱三平, 李冠佳 申请人:广州汽车集团股份有限公司