CAN總線的模擬仿真測試技術(shù)研究

林蓓

近幾年，CAN的所有功能都建立在CAN物理層可靠的基礎(chǔ)之上，因此通訊物理層的失敗及故障，直接導(dǎo)致CAN通訊功能以及診斷、bootloader等內(nèi)容失效。本文主要介紹了采用CAN總線測試功能的深入探究，以提高CAN物理層的容錯性及一致性，旨在為CAN總線打造一個堅實可靠的“地基”。

CAN測試工具的選擇

來自Vector Informatik公司的CANoe（圖1）是為CAN網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)、測試和問題分析提供系統(tǒng)化專業(yè)工具鏈，支持分布式系統(tǒng)開發(fā)（從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計到系統(tǒng)集成），其中通信網(wǎng)絡(luò)包括CAN、LIN、MOST等多種網(wǎng)絡(luò)。CANoe的使用，可以更高效地解決V模型開發(fā)過程中的反復(fù)驗證導(dǎo)致的成本和效率問題。

CANoe提供系統(tǒng)變量以對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的功能總線行為進(jìn)行建模。這些系統(tǒng)變量由系統(tǒng)環(huán)境的事件和狀態(tài)（外部壓力、溫度、開關(guān)位置等）描述?？梢栽谟脩舳x的控制面板上觀察并有意地更改這些狀態(tài)（即系統(tǒng)變量的值）。要在CAPL中使用系統(tǒng)變量，請使用SysVar（系統(tǒng)變量）上的事件過程類型（“對系統(tǒng)變量進(jìn)行更改進(jìn)行反應(yīng)”）。CAPL函數(shù)SysGetVariablerInt和SysSetVariableInt用于讀取和寫入系統(tǒng)變量。這些語言工具和對數(shù)據(jù)庫中定義的各種變量的符號訪問使創(chuàng)建簡單的原型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模型成為可能。

CAN測試環(huán)境搭建

CAN的測試環(huán)境搭建主要分三個階段。

階段一：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)搭建。首先使用兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模型和關(guān)聯(lián)的外圍設(shè)備（即控制面板）創(chuàng)建完整的CANoe配置。這涉及分布式功能的實現(xiàn)，即用戶使用鼠標(biāo)左鍵激活開關(guān)后，第一個節(jié)點將此操作通知第二個節(jié)點。然后，第二節(jié)點激活其外圍的指示燈。通過以下三個步驟在CANoe中高效地創(chuàng)建用于分布式系統(tǒng)的模型：使用消息，信號和環(huán)境變量創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫;創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點外圍設(shè)備，即控制面板;在CAPL中創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模型。

階段二：創(chuàng)建可視化界面。第一步創(chuàng)建一個描述系統(tǒng)重要方面的數(shù)據(jù)庫，通過通信介質(zhì)（即CAN總線）在兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間交換信息。數(shù)據(jù)庫消息和信號對象可用于描述通過CAN總線進(jìn)行的信息交換。簡單功能可以通過一個1位信號來處理，該信號描述了第一個節(jié)點處的開關(guān)狀態(tài)。此信號打包在CAN消息中，并且僅在開關(guān)狀態(tài)更改時才自動發(fā)送。在第二步中，描述節(jié)點及其外圍設(shè)備之間的I/O接口。每個外圍元件（開關(guān)、指示燈、滑塊等）都“連接”到系統(tǒng)變量，即連接到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的CAPL程序。這兩個外圍元素：第一個節(jié)點處的開關(guān)和第二個節(jié)點處的指示燈。因此，必須在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建兩個系統(tǒng)變量，例如svLight和svSwitch。CANoe提供了一個單獨的應(yīng)用程序Panel Designer，用于創(chuàng)建節(jié)點的外圍設(shè)備。在當(dāng)前配置中，必須為兩個節(jié)點中的每個節(jié)點創(chuàng)建一個單獨的面板。

階段三：創(chuàng)建全網(wǎng)絡(luò)仿真。在“仿真設(shè)置”中創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模型。每當(dāng)激活開關(guān)時，第一個節(jié)點的模型必須發(fā)送一條消息，因此可能無法將其插入“測量設(shè)置”中。在“模擬設(shè)置”中使用兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點：第一個節(jié)點提供開關(guān)位置，第二個節(jié)點通過激活或禁用小燈。在“仿真設(shè)置”中，插入新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模型，每個節(jié)點以打開特定CAPL程序的CAPL瀏覽器。當(dāng)開關(guān)位置改變時，程序?qū)@取新的開關(guān)值，并立即將其輸出到總線上。

CAN仿真測試驗證

現(xiàn)在開始在CANoe中測量。每當(dāng)激活面板1上的開關(guān)時，指示燈會點亮。每當(dāng)關(guān)閉開關(guān)時，指示燈會熄滅?！案櫋贝翱陲@示總線通訊（當(dāng)開關(guān)位置更改時，自發(fā)傳輸消息Msg1）以及系統(tǒng)變量svSwitch和svLight的值。

總之，當(dāng)今汽車CAN總線在國內(nèi)外應(yīng)用的越來越廣泛，OEM和Tier 1應(yīng)對增長的產(chǎn)品CAN測試需求的唯一途徑是利用高效的創(chuàng)建腳本和自動化的測試導(dǎo)入。

（作者單位：溫州長江汽車電子有限公司）