基于示波器的實車網(wǎng)絡自動化測試系統(tǒng)開發(fā)

宋磊鋒，陳姿霖，張龍崗

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

基于示波器的實車網(wǎng)絡自動化測試系統(tǒng)開發(fā)

宋磊鋒，陳姿霖，張龍崗

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

介紹利用示波器實現(xiàn)CAN網(wǎng)絡自動化測試的思路和方法，比較不同方案的優(yōu)缺點，系統(tǒng)地闡述整個開發(fā)過程。

測試；自動化測試；示波器；測試軟件

隨著汽車控制器數(shù)量增多，為了各控制器間協(xié)同工作，大部分控制器（如BCM、DCM、IC、VCU等）都具有CAN、LIN通信功能。在使用CAN、LIN這種數(shù)據(jù)高速公路進行數(shù)據(jù)高速、可靠交換時，必須保證這條高速公路的穩(wěn)定、安全；通常，這些控制器開發(fā)完成后會進行單節(jié)點的CAN網(wǎng)絡測試，包括了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、應用層等各方面完整測試，此階段可以用自動化測試機柜或手動測試的方法進行測試；在樣車試制階段，會將所有控制器裝配在實車上，驗證功能的同時，需要進行整車網(wǎng)絡測試，此時大多數(shù)進行物理層測試，由于無法接入自動化測試機柜，此階段基本上只能以手動測試的方法進行測試。

在實車上進行手動網(wǎng)絡測試時，使用的工具為示波器、萬用表、CANoe、電腦。測試項為CANH，CANL，CANdiff的隱性輸出電壓、顯性輸出電壓、差分電壓、上升時間、下降時間、位時間、網(wǎng)絡負載率、上電后第1幀報文發(fā)送時間、掉電后網(wǎng)絡關閉時間、終端電阻值。筆者對這些測試項進行分析后，確認可以在不增加任何工具的情況下開發(fā)出自動化測試系統(tǒng)，用自動化測試系統(tǒng)進行實車測試，不僅操作簡單，不會使用示波器的人都可以進行一鍵測試，還有準確度高、速度快、有傳承性等優(yōu)點。本文將介紹這種實車網(wǎng)絡自動化測試系統(tǒng)的設計方法。

1 方案選擇

根據(jù)實際掌握的知識制定了以下3種方案。接下來對3個方案一一列舉說明。

方案1：使用Vb.net編寫管理界面、測試用例，調用示波器進行自動抓波形，自動測量，自動輸出最終報告。

方案2：使用CAPL編寫管理代碼、測試用例，CANoe調用示波器進行自動抓波形，自動化測量，輸出測試結果。

方案3：使用Vb.net編寫管理界面，調用方案2中的CANoe工程，獲取測試結果，自動生成最終報告。

方案1不需要CANcase、CANoe軟件，可以方便地生成定制的報告，但是測試用例等都是固化到程序中的，不便進行測試用例的維護。

方案2和方案3都需要CANoe和CANcase，測試用例都是寫在CAPL中的，方便維護。方案2的不足是不能生成定制的報告，方案3彌補了所有不足，但是考慮到本系統(tǒng)測試項數(shù)量少，方向單一，沒有必要使用方案3這種復雜的架構，最終我們選擇了方案2。

2 工具準備

支持SCPI標準的示波器1臺，CANcase 1個，筆記本電腦。

3 系統(tǒng)接線方式

電腦安裝VISA驅動，與示波器通過USB連接，示波器通道1接待測整車網(wǎng)絡CANH、通道2接CANL，外部觸發(fā)通道接15電。CANoe通道1接待測整車網(wǎng)絡CAN總線。

4 自動化測試程序設計

4.1 編寫示波器讀寫驅動

根據(jù)VISA協(xié)議編寫示波器的寫命令，讀取，查詢，截圖等接口函數(shù)，編譯為動態(tài)鏈接庫，供隨后CANoe調用。

4.2 程序框架

程序包括CAPL_Set.can、HSCAN_Vehicle.can、Scope.cin、ParaStd.cin、SaveData.cin、CaseSelect.cin這6個模塊。

1）CAPL_Set.can是設置模塊，作用是啟動測試時選擇被測總線的速率，當CANoe的Start按鈕按下時調用。

2）HSCAN_Vehicle.can是測試主模塊，所有測試用例在此模塊中，當Test Module的Start按鈕按下時調用。

3）Scope.cin是示波器自動測量模塊，里面存放了一些通用的示波器自動測量函數(shù)，如示波器初始化、顯性電壓、隱性電壓、位時間等測量函數(shù)。

4）ParaStd.cin是測試標準模塊，其中設置保存了測試結果的評判標準，需要修改時可在此修改。

5）SaveData.cin是測試報告模塊，其中存放了用于生成測試結果文件的函數(shù)。測試結束后，所有測試結果被輸出到一個Ini文件中。

6）CaseSelect.cin是測試用例管理模塊，其中存放了要執(zhí)行的測試用例，不需要執(zhí)行的測試用例注釋掉再運行即可。

4.3 設置模塊

通過CANoe的命令行輸出的提示，選擇設置選項，選擇的參數(shù)通過環(huán)境變量傳入系統(tǒng)。如果需要設置參數(shù)較多，也可以用CANoe制作一個面板進行設置，這種方式操作更方便，如設置被測系統(tǒng)電壓、要執(zhí)行的測試用例等。如圖1所示，按下按鍵1將會調用250 K通信速率下的測試程序及參數(shù)。

4.4 示波器自動測量模塊

通過給示波器發(fā)送SCPI指令，實現(xiàn)示波器初始化、自動抓有效波形、時間測量、電壓測量等操作。編制時需要參考示波器廠家提供的編程手冊，里面提供了該示波器所有支持的SCPI指令以及自定義指令，根據(jù)這些指令確定算法以及評估。例如本文中使用的示波器不支持讀取某一時刻電壓值，導致上電第1幀報文的發(fā)送時間無法采用自動測量的方式測量，如果使用的示波器支持這個指令，則可以將外部觸發(fā)通道與15電連接，示波器采集觸發(fā)設置為外部觸發(fā)。圖2展示的是示波器初始化的過程，“:AUTosetup”命令會清除上一次的波形以及一些比率設置，“:MEASure:CLEar”命令用來清除上一次的測量結果，“:channel1:PROBE 1”、“:channel1:scale 0.5”、“:channel1:OFFSET -1.93”命令是用來調整波形在示波器上顯示的位置、大小等。以上命令的參數(shù)值的確定，是根據(jù)在示波器上手動調節(jié)波形到最佳位置，記錄相關參數(shù)得到的。

圖1 設置模塊

4.5 測試標準模塊

所有測試標準在此模塊中定義為一個全局變量，新增、修改、刪除測試在此模塊中皆可方便操作。測試標準模塊如圖3所示。

4.6 測試報告模塊

由于本測試系統(tǒng)測試結果數(shù)量少，同時為了縮短開發(fā)周期，未開發(fā)直接生成Excel版報告的接口，而是將測試結果寫入到一個Ini文件中，同時將測試的波形及示波器測量結果截圖保存在指定文件夾中。

4.7 測試用例管理模塊

將要執(zhí)行的測試用例放在此模塊中，不需要執(zhí)行的測試用例屏蔽即可，相關測試用例的參數(shù)也可通過此處設置。如圖4所示。4.8 測試主模塊

圖4 測試用例管理模塊

負責調用以上介紹的所有模塊，具體測試用例的實現(xiàn)也在此模塊中編制，測試用例編制過程中要注意發(fā)送的命令示波器是否支持、是否進入死循環(huán)以及輸出結果與測量結果的一致性。其中上電后第1幀報文發(fā)送時間由于示波器不支持部分指令，無法進行自動測量，只能人為讀取。終端電阻值也是通過萬用表人為測量，要實現(xiàn)電阻自動測量不僅需要購置支持編程接口的萬用表，還需要開發(fā)驅動接口，相比人為測量代價太大。

5 運行效果

5.1 測試界面

圖5為測試程序運行時的界面。窗口1中列出整個測試過程中的報文；窗口2為測試進度窗口，可以查看測試運行的狀態(tài)；窗口3是Write窗口，輸出了系統(tǒng)以及程序運行的Log；窗口4可以設置是否將Trace記錄下來；窗口5可以設置測試端口、數(shù)據(jù)庫等。5.2 測試結果

圖5 測試界面

測試完成后，程序自動在TestData文件夾中生成測試過程中示波器截圖（bmp文件）、測試報告文件（ini文件）。測試結果見圖6。

圖6 測試結果

6 結束語

本系統(tǒng)只使用電腦、示波器和CANoe，實現(xiàn)了CANH，CANL，CANdiff的隱性輸出電壓、顯性輸出電壓、差分電壓、上升時間、下降時間、位時間、網(wǎng)絡負載率、掉電后網(wǎng)絡關閉時間、自動化測試；為脫離測試機柜基于示波器的CAN、LIN網(wǎng)絡測試提供了參考案例。

[1] 廣州致遠電子股份有限公司. ZDS2000系列示波器編程手冊[Z］.

（編輯 凌 波）

Vehicle CAN-bus Automatic Testing System Development Based on Oscilloscope

SONG Lei-feng，CHEN Zi-lin，ZHANG Long-gang
（Automobile Engineering Research Institute，Shanxi Heavy Duty Automobile Co.，Ltd.，Xi′an 710200，China）

This article introduces design idea and method of the authentic vehicle CAN-bus automatic test system based on oscilloscope，compares pros and cons of different strategies，and systematically demonstrates the whole design process.

test； automatic test； oscilloscope； testing software

U463.6

A

1003-8639（2017）03-0054-03

2016-08-29；

2016-10-20

宋磊鋒（1989-），男，陜西人，工程師，主要從事整車CAN、LIN系統(tǒng)設計研發(fā)及自動化測試工作；陳姿霖（1984-），女，陜西人，工程師，主要從事整車CAN總線系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)設計研發(fā)及自動化測試工作；張龍崗（1984-），男，陜西人，工程師，主要從事計量設計工作。