總線對標測試的研究與分析

李志濤

（長城汽車股份有限公司技術中心河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000）

總線對標測試的研究與分析

李志濤

（長城汽車股份有限公司技術中心河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000）

隨著汽車電子技術的高速發展，以CAN總線為基礎的車載總線技術得到了廣泛應用，而CAN總線需求規范的設計卻是總線開發流程中的核心工作之一。本文介紹總線需求規范設計前期的總線對標測試，詳細描述CAN總線的對標測試內容、測試方法以及總線對標應用等。

CAN總線；對標測試；需求規范；物理層；數據鏈路層

隨著汽車電子技術的發展，現代汽車越來越智能化，大量的電子控制裝置造成汽車線束急劇增加，既提升了電路的復雜性又降低了汽車可靠性，同時也增大了維修難度，CAN總線由此應運而生［1］。CAN總線憑借其本身的高性能，已經成為汽車領域的主導總線，國內外知名主機廠均已建立企業級總線需求規范，要求零部件供應商依據制定的總線需求規范，進行總線產品開發。本文探討了應用對標管理方式，在總線需求規范設計前期進行總線對標測試，通過開展總線對標測試，采集標桿車輛總線數據信息與關鍵參數，為主機廠CAN總線需求規范的設計與問題的解決提供參考，實現企業總線需求規范的持續優化，并提升總線產品的品質。

1 對標管理概述

對標管理起源于20世紀70年代的美國，最初是人們利用對標尋找自身與其他公司的差距，并把它作為一種調查比較的基準方法。后來逐漸演變成為能夠尋找最佳案例和標準，加強企業內部管理的一種方法。目前，對標管理常見的方式有4種。①內部對標。由于公司內部不同部門之間有許多相似的職能，因此內部部門之間通過內部對標，找出內部業務的運行標準，這種標準就稱為內部對標。其主要的優點是相互間分享的信息量大，內部知識能立即運用，但同時也易造成封閉、忽視其他公司信息的可能性。②競爭性對標。競爭性對標的對象是直接競爭對手，原因是兩者有著相似的產品和市場。一般，競爭性對標能夠很容易地了解其對標結果，但競爭對手的核心信息卻不易獲得。③行業對標。行業對標是指與本公司處于同一行業但不在一個市場的公司對標。行業對標因為彼此不是直接競爭對手，所以比較容易找到愿意與之分享信息的對標對象，但這樣就可能產生相應的對標費用。④類屬（程序）對標。類屬（程序）對標是指與不相關的公司就某個工作的程序對標，相比而言，類屬對標跨越了自身行業與工作范圍，因此這種方法實施起來比較困難。

而總線對標測試，就是借鑒對標管理的方式，在總線需求規范設計前期，針對CAN總線部分開展競爭性對標與行業對標，獲取總線數據信息與關鍵參數。對比標桿，從而輔助總線需求規范設計工作與協助解決過程中的問題。

2 總線對標測試準備

2.1 標桿車資料收集

總線對標測試前，需通過多種渠道收集標桿車輛的相關資料，如標桿車輛使用說明書、維修手冊與標桿車輛電氣原理圖、線束圖等。通過收集的標桿車資料，使總線對標測試人員了解車輛基本構造、性能、功能特性、車輛使用的相關操作方法、標桿車輛的拆解與分析等情況。

2.2 對標測試工具

總線對標測試的工具主要包括：CANoe+CANcaseXL、CANstress、數字示波器、數字萬用表等。其中，CANoe是CAN總線的監測、仿真、測試工具，能夠對總線的報文時間周期、報文長度等進行測試［2］。可在CANoe軟件窗口觀察ECU總線信息的發送、測量總線負載率，實現總線數據的記錄功能。CANoe軟件與CANcaseXL硬件接口匹配使用，可支持從總線需求分析到系統實現與測試驗證的整個總線開發過程。CANstress［3］作為專業的總線干擾工具，可直接連接CAN網絡，并將各種干擾邏輯注入到CAN總線上，以此來驗證CAN總線的抗干擾能力。數字示波器用于記錄觀察總線的電平［4］。測試人員可在示波器中觀察和記錄總線信號的波形，同時測量總線信號波形的物理電平狀態，并對總線電平進行初步解析。

當標桿車輛的總線子網確定之后，然后將測試設備連接至被測總線子網的物理雙絞線上。測試設備連接示意圖見圖1。

圖1 測試設備連接示意圖

3 總線對標測試

總線對標測試內容主要包括物理層［5］、數據鏈路層［6］、總線錯誤處理對標及相關關注點對標測試等。3.1物理層對標測試

1）總線通信速率即應用CANoe軟件的速率掃描功能，對標桿車輛的總線子網進行總線通信速率掃描，獲取該子網的通信速率數值。見圖2。

圖2 通信速率測試

2）總線子網電阻斷開車輛蓄電池連接，在標桿車輛總線子網非通信的狀態下，采用數字萬用表測量總線子網的終端電阻，獲取該子網的總線終端電阻數值。

3）總線電壓測試［7］在總線子網通信狀態下，應用數字示波器分別采集總線子網的CAN_H與CAN_L線的信號波形，測量總線信號的物理電平特性參數。見圖3。

圖3 總線信號波形測量

經過對所采集信號波形的測量、運算，完成總線對標測試項目內容，見表1。

表1 信號物理特性對標測試

3.2 數據鏈路層對標測試

在標桿車輛總線子網通信狀態下，應用CANoe的Trace窗口功能，監控標桿車輛總線子網數據信息。見圖4。

圖4 總線信息監控

觀察CANoe軟件Trace窗口總線數據，同時依次移除標桿車輛總線子網上各控制器單元，并同步監測Trace窗口的總線報文信息，以獲取表2所示的對標內容。

表2 數據鏈路層對標測試

3.3 總線故障對標測試

在總線子網處于通信的狀態下，標桿車輛總線子網上連接總線干擾工具CANstress，并應用CANstress模擬各種總線物理故障與總線busoff故障，通過觀察總線的通信情況，獲取標桿車輛總線子網錯誤故障的處理狀態。見表3。

3.4 其它總線對標測試

依據標桿車輛整體架構、電氣特性，對標輸入資料的收集情況，以及標桿車輛的整體認知與制定的對標內容等信息，詳細分析之后，可進行其它總線的對標測試。見表4。

目前，CAN總線在國內汽車廠的應用日益廣泛，CAN總線技術顯得至關重要，不同的OEM廠商之間在需求規范的設計與總線策略的制定上存在一定的差異，因此在CAN總線開發設計工作的前期，依據需求及關注的問題，在進行以上所述的基本總線對標測試內容外，需深入思考制定相應的總線對標內容，并通過開展總線對標測試，逆向獲取標桿信息進行參考，逐步制定適合OEM車輛特性的需求規范。

表3 總線故障對標測試

表4 其它總線對標測試

4 總線對標測試應用

應用對標模式，開展競爭性對標與行業對標，測試標桿車輛總線子網的物理層、數據鏈路層、網絡管理參數與總線故障行為等測量活動，獲取關鍵數據，通過對獲取的標桿數據進行系統分析，可相應應用在自身總線開發設計的工作中，如總線網絡拓撲的設計、電子電器架構優化、總線報文ID分配與定義、總線報文類型與周期時間定義、總線故障處理行為、總線物理波形電壓特性與品質評測等。

5 結束語

本文通過對總線對標測試的介紹，詳細描述了總線對標測試方法、內容與對標應用等。為總線開發設計工作提供一種尋找差距和學習的有效方法。開展總線對標測試，可詳細了解自身與同行業間、競爭公司間的技術差距，選對標桿，進行學習、借鑒、引進、消化、追趕，不斷縮小與標桿的差距，不斷提高和改進總線開發設計工作。

［1］彭承榮，覃華強，彭楊.基于Vector工具鏈的汽車CAN總線測試［J］.現代制作技術與裝備，2014（4）：82-83.

［2］楊法松.CAN總線測試自動化研究［J］.汽車實用技術，2015（11）：47-52.

［3］CANStressDR用戶手冊：CANstress_Manual_En［Z］.

［4］唐健，鄒利寧，胡艷峰.整車CAN總線測試［J］.汽車電器，2014（12）：74-75.

［5］ISO 11898-2：2003 Controller area network（CAN）——Part2：High-speed medium access unit［S］.

［6］ISO 11898-1：2003 Controller area network（CAN）——Part 1：Data link layer and physical signaling［S］.

［7］胡艷峰.基于Vector總線設備的CAN總線測試方法概述［J］.汽車電器，2015（12）：55-56.

（編輯凌波）

Research and Analysis on BUS Benchmark Test

LI Zhi-tao
（R&D Center of Great Wall Motor Company，Automotive Engineering Technical Center of HeBei，Baoding 071000，China）

With the rapid development of vehicle electric technology，vehicle BUS technology which based on CAN BUS is widely used.It is one of the key works to design CAN BUS demand specification.The article introduces BUS benchmark test for BUS demand specification design on pre-stage，and demonstrates details about test contents，testing method and BUS benchmark application and etc.

CAN BUS；benchmark test；requirement specification；physical layer；data link layer

U463.62

B

1003－8639（2017）01－0052－04

2016-04-22

李志濤（1983-），男，工程師，主要從事汽車總線測試與車輛電器功能測試。