汽車儀表網(wǎng)絡管理一致性測試系統(tǒng)設計

王樂樂 陳聰

摘要：隨著近年汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品廣泛應用于汽車儀表，隨著汽車中電子單元的增加，網(wǎng)絡越來越復雜，ECU在通信時，可能由于其他節(jié)點未上線或出現(xiàn)故障而造成信息丟失，所以需要專門的網(wǎng)絡管理組件對車載網(wǎng)絡進行管理，以達到車載網(wǎng)絡信息傳輸準確性、安全性的目的。

關鍵詞：汽車儀表；網(wǎng)絡管理；一致性測試；系統(tǒng)設計

1 汽車儀表NM協(xié)議一致性測試項目分析

車載網(wǎng)絡中每個ECU節(jié)點有唯一地址編號。OS-EK/VDX直接網(wǎng)絡管理按照ECU地址遞增順序構(gòu)造邏輯環(huán)，并采用邏輯環(huán)機制監(jiān)控網(wǎng)絡各ECU節(jié)點正常模式、睡眠模式及錯誤處理模式之間的狀態(tài)切換，實現(xiàn)對網(wǎng)絡節(jié)點的協(xié)同管理。AUTOSAR網(wǎng)絡管理采用分布式直接網(wǎng)絡管理策略，根據(jù)網(wǎng)絡管理協(xié)議數(shù)據(jù)單元（NMPDU）接收情況來監(jiān)控網(wǎng)絡狀態(tài)。OSEK/VDX和AUTOSAR的NMPDU均包含地址域、控制域和數(shù)據(jù)域三個部分。地址域指定通信雙方ECU節(jié)點地址；操作域說明具體報文類型，OSEK/VDX網(wǎng)絡管理報文有Alive、Ring和Limphome3種報文，AUTOSAR網(wǎng)絡管理主要有RepeatMessage和Nor-malOperation兩種報文；數(shù)據(jù)域指定報文附加信息（可選）。NM協(xié)議一致性測試主要分為物理層、網(wǎng)絡層和通信層測試3個部分。物理層測試通過操控某些物理模塊來模擬物理干擾（如CAN干擾或電壓干擾等），測試ECU節(jié)點的干擾恢復能力。網(wǎng)絡層測試主要監(jiān)控ECU節(jié)點網(wǎng)絡狀態(tài)切換，如喚醒、休眠或者邏輯環(huán)建立等。通信層測試主要測試汽車儀表網(wǎng)絡管理報文的周期、類型或其他參數(shù)等。各層常用測試用例及所涉及到的信號類型見表1。

2 NM協(xié)議一致性測試系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

2.1 下位機測試儀的硬件設計

下位機測試儀選用STM32F105RCT6作為主控芯片，硬件框架見圖1。其主要功能模塊包括物理層程控電壓模塊、物理層干擾模擬（含電壓干擾和CAN干擾）、CAN通信模塊、顯示報警模塊、定時器實時控制模塊。

程控電壓模塊：選用LM2596-ADJ（簡稱ADJ）芯片輸出程控可調(diào)電壓。ADJ芯片內(nèi)含基準穩(wěn)壓器（1.23V），通過ADJ輸出引腳、地線和主控芯片DAC引腳分別相對于反饋引腳FB接一個電阻R1、R2和R3，電阻阻值根據(jù)需求進行計算和設計。控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，實現(xiàn)ADJ變換器輸出電壓的調(diào)整。

2.2 基于TSCN腳本的測試用例編寫

以某款汽車儀表物理CAN干擾一致性測試用例為例，介紹基于TSCN的測試用例腳本編寫過程。

2.2.1 測試目的該款汽車儀表ECU節(jié)點（地址：X430）正常通信時，測試CAN干擾后的通信恢復能力。

2.2.2 測試步驟

（1）通過CAN高和CAN低短路產(chǎn)生CAN干擾；（2）延時1s；（3）CAN高和CAN低短路恢復正常，消除干擾；（4）檢測Busoff恢復時間內(nèi)是否接收Limphome報文，如果接受到，測試合格返回通過信號；如果沒接受到，測試不合格返回失敗信號。

2.2.3 預期結(jié)果

（1）總線短路后，若停止收發(fā)報文則說明總線進入Busoff狀態(tài)，干擾模擬測試成功，否則失??；（2）干擾消除后，測試儀在Busoff恢復時間（200ms）內(nèi)接收到第一幀Limphome報文，則說明CAN干擾恢復測試符合測試協(xié)議標準，否則測試不合格。

2.3 TSCN腳本驅(qū)動的NM協(xié)議一致性自動測試

下位機測試儀采用解釋執(zhí)行方式順序執(zhí)行。腳本中指令語句的合理存儲是腳本有效執(zhí)行的關鍵。TSCN測試腳本從上至下由若干條指令語句組成，指令語句分為基礎指令和復合指令兩類。測試腳本對應的指令數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)如下：

#includeMaxsizeComm200

//基礎指令數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

typedefstructbaseCom

{charmainKey[10]；charsubKey[10]；charparamData[100]；structbaseComm*nextComm；}；

typedefstruct//命令行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

{charcomType[10]；charcommCondiiton[50]；structbaseCom*condition0pter；structbaseComm*success0pter；structbaseComm*fail0pter；}

commandLine；commandLinecom[MaxsizeComm]；

經(jīng)分析不難發(fā)現(xiàn)，在執(zhí)行過程中IF或者WHILE等復合指令語句實際上是依據(jù)一定邏輯條件控制多條基礎指令語句組合執(zhí)行。如果將基礎指令語句看作邏輯條件恒為真的特殊復合指令語句，這樣兩類指令語句就可以統(tǒng)一用命令行（commandLine）結(jié)構(gòu)描述。commandLine結(jié)構(gòu)包含5個數(shù)據(jù)子項，前兩項描述指令語句的類型和執(zhí)行條件，后三項分別是基礎指令baseComm鏈表的頭指針域，描述條件判斷、條件成立和不成立時要執(zhí)行的多個基礎測試指令集合。基礎指令語句對應的commandLine結(jié)構(gòu)中，commCondi-tion子項默認為＼0，conditionOpter和failOpter指針默認NULL；WHILE復合語句對應的commandLine結(jié)構(gòu)中，failOpter指針默認為NULL。基礎測試指令采用baseComm結(jié)構(gòu)體描述，分別對應VOL、IO、TIMER、CAN和RESULT等基礎指令的主關鍵字、次關鍵字和參數(shù)信息。TSCN腳本中所有指令語句從上至下依次存儲到comm結(jié)構(gòu)順序表中。基于以上指令存儲結(jié)構(gòu)，用例腳本解釋執(zhí)行算法如下：

先取出當前指令語句的指令類型，如果是基礎指令，直接執(zhí)行成功指令集，如果不是，判斷是否為IF語句；如果為IF語句，直接執(zhí)行條件指令集，然后根據(jù)結(jié)果對比條件文本串，滿足條件時則執(zhí)行成功指令集，不滿足則執(zhí)行失敗指令集；如果不是IF語句，則為WHILE語句，條件指令集執(zhí)行后，結(jié)果滿足條件時，會執(zhí)行成功指令集，進而跳轉(zhuǎn)到條件指令集繼續(xù)執(zhí)行，如果條件指令集執(zhí)行后結(jié)果不滿足條件，執(zhí)行失敗指令集，而后判斷下一條指令。

3結(jié)語

實驗結(jié)果表明：該系統(tǒng)能有效實現(xiàn)汽車儀表網(wǎng)絡管理協(xié)議在物理層、網(wǎng)絡層和通信層上的一致性自動測試，而且平均測試耗時明顯減少，測試效率提高。

參考文獻：

[1] 吳偉，馬繼周，張志敏.基于AUTOSAR標準的網(wǎng)絡管理協(xié)議的設計[J].汽車實用技術，2012（9）：10-13.

（作者單位：長城汽車股份有限公司-哈弗技術中心）

第一作者簡介：王樂樂，男，漢，河北保定，本科，助理工程師，汽車電子電器開發(fā)。