基于ISO 14229協議的汽車ECU自動診斷測試平臺開發

何 默，費毅杰，孫 競

（泛亞汽車技術中心有限公司，上海 201206）

1 概述

隨著消費者對車輛的可靠性、安全性、舒適性的要求日益提高，汽車電控系統變得越來越復雜，電子控制單元（ECU）的故障診斷復雜度也相應加大。圖1是一種典型的汽車CAN總線拓撲結構。

圖1 典型汽車CAN總線拓撲

汽車ECU的日益復雜，使汽車ECU診斷測試變得越來越重要。汽車ECU診斷測試是車載網絡處于診斷拓展模式后，檢測汽車ECU與電子元件性能好壞的一種重要測試［1］。因此，構建高效的汽車CAN總線自動化診斷測試平臺在ECU的開發驗證過程中是非常重要的。

目前汽車行業內通用的一款診斷協議ISO14229［2-4］，它定義了通用診斷服務UDS （UnifiedDiagnosisSpecification）［5-7］，將各種基于不同總線網絡的診斷服務進行了統一規定，從而使得在不同物理介質下，車輛的相關診斷服務的開發和應用變得更為便捷，目前已經成為汽車電子領域的通用診斷標準［8］。

2 協議與分析

ISO 14229協議統一了應用層的診斷服務，該協議規定診斷服務報文的首字節是服務標識符SID（Service Identifier），不同SID號對應不同類型的診斷服務，由于GM的開發需求只要求ECU實現12種診斷服務，因此，此測試平臺只針對要求的12種診斷服務進行開發。

本文開發的測試系統基于美國Intrepid Control Systems公司開發的neoVI FIRE2工具，研究和設計了基于ISO 14229協議的自動化診斷測試平臺，該平臺通過與測試臺架上的ECU通信，由上位機發送各種UDS診斷命令，采集ECU的反饋，最后判斷ECU的狀態。測試完成后，最終生成本次測試報告，記錄測試狀態。

3 測試系統結構

測試平臺的構建以滿足GM規范定義的ECU診斷測試的所有需求為主要目標［9］。測試平臺應包括整車所有ECU的CAN ID，且具有良好的拓展性。為了提高測試效率，滿足ECU開發過程中產生的大量回歸測試的要求，測試平臺旨在實現自動化測試。

測試系統整體框架包括3部分：上位機仿真和測試單元；CAN網絡和底層待測ECU模塊。測試系統整體框架如圖2所示。

圖2 測試系統整體框架

測試平臺的硬件由美國Intrepid Control Systems公司開發的neoVI FIRE2硬件設備為核心，其他主要有工業計算機、可編程電源、信號通斷轉接盒等工具設備。

4 上位機軟件設計

4.1 測試系統軟件構成

本測試臺架主要測試內容為電控單元能否正確反饋ISO 14229協議下的各種診斷命令，并測試在各種壓力工況下ECU反饋的穩定性。

4.2 功能模塊設計

選擇以Intrepidcs公司開發的VehicleSpy為軟件平臺實現ECU的診斷與通信測試。上位機軟件整體分為：參數配置界面、UDS診斷服務測試界面、DID List測試界面。

參數配置界面同時作為歡迎界面，用于選擇測試平臺，診斷ID類型 （功能尋址／物理尋址）及測試ECU，如果在測試模塊的下拉菜單中無法找到目標CAN ID，可以在Customer CAN ID中手工設置診斷ID。

UDS診斷服務測試界面，此界面包括了所有架構定義的診斷服務，實現一鍵自動化測試，也可以對每個診斷服務進行個性化定義測試，測試完成后，點擊save按鈕，自動生成當前界面的測試報告。

DIDList測試界面測試了所有模塊常用的一些DID命令，可以通過DID ALL開關實現所有DID命令的一鍵化測試，也可以在DID List中選擇需要發送的診斷單獨發送。診斷自動測試系統示意圖如圖3所示。

圖3 診斷自動測試系統示意圖

4.3 自動化診斷測試流程設計

測試程序開發工具主要基于Spy軟件。該軟件集成了腳本編程環境FunctionBlock和人機交互界面設計GraphicalPanels等多項工具。FunctionBlock可以實現診斷命令的順序控制、條件響應、邏輯運算等編輯操作，最后實現診斷的自動化測試。

在設計自動化診斷測試上位機軟件時，同時設計了針對診斷過程中否定響應的處理機制。根據GM的需求定義，涉及的否定響應有7種，分別提示不同的診斷失敗的原因。目前自動化診斷測試平臺只測試12種診斷服務 （Service），一些服務還有多個子功能 （Sub-Function），診斷服務測試中診斷命令發送流程如圖4所示。

根據對圖4的分析可知，診斷服務測試界面測試流程可以分為兩個階段。

根據請求類型的區別，分為功能尋址和物理尋址兩種。如果發送的CANid≠$10DBFEF1，則為點到點請求，屬于物理尋址；如果CANid=$10DBFEF1，則為功能性請求，屬于功能尋址。

圖4 自動化診斷測試流程

測試順序按照ISO14229定義的診斷服務分類以及網絡安全定義的要求，各診斷服務的測試按照一定的順序進行。

5 測試平臺應用分析

本測試系統以Intrepidcs spy為開發環境，設計并開發出了基于ISO14229協議的自動化診斷測試平臺。

在保證CAN總線報文傳輸的實時性的前提下，一般要求CAN總線負載不大于70%。總線負載分析是系統級測試的一項重要內容。可以用CAN總線干擾儀將總線負載加至70%左右，觀察在極端壓力下模塊對診斷的反饋情況。圖5是自動化測試平臺實例圖。

自動化測試平臺通過OBD接口轉換后連接到測試系統上進行調試與使用。ECU的自動診斷測試結果如圖6所示。

圖5 自動化測試平臺實例圖

圖6 ECU自動診斷測試結果

6 結束語

本文通過構建并應用CAN總線測試平臺，90%以上的測試用例實現了自動化測試。通過該測試平臺，平均每個電控單元的一輪測試時間約為2～3h，節省了大量的測試時間，大幅度提高了測試效率，可在新車型項目開發過程中，以較短時間完成大量的測試工作，保證了ECU的交付狀態，為整車各電控系統的高效運行奠定了堅實的基礎，更有力地保證了新車型項目的順利開發。