一種基于網絡受擾的自動化測試裝置實現方法

馬伯祥　聶澤宇　李志寧　段沖磊　李國輝　王鑫

【摘? 要】本文針對車載控制器的網絡受擾問題，提出一種基于網絡受擾的自動化測試裝置的實現方法，通過說明測試裝置的原理，描述該裝置對車載控制器總線抗擾自動化實時過程，從而論述該解決方案的可行性。該裝置用自動化代替手動測試方式，在提高可操作性、精準性前提下，快速分析及確認車載控制器的網絡抗擾能力，自動出具測試報告。

【關鍵詞】自動化測試；網絡受擾；CAN/CAN FD網絡

中圖分類號：U463.6? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）09-0074-02

A Kind of Automatic Test Equipment Based on Network Interruption

MA Boxiang，NIE Zeyu，LI Zhining，DUAN Chonglei，LI Guohui，WANG Xin

（Electronic Control System Department，FAW Jiefang Commercial Vehicle Institute，Changchun 130011，China）

【Abstract】Based on the network disturbing of the vehicle controller，this paper puts forward a kind of Implementation method of network automatic test device. By means of the principle of the test device，this paper describes the automatic real-time process of disturbance rejection of the vehicle controller bus，and discusses the feasibility of the solution. The device can be used to replace the manual test method，and the network anti disturbance ability of the vehicle controller can be quickly analyzed and confirmed，and the test report is automatically issued under the premise of improving the operability and the accuracy.

【Key words】automatic test；network interference；CAN/CAN FD network

作者簡介

馬伯祥（1980—），男，正高級工程師，碩士，主要從事汽車電子電氣網絡試驗工作。

伴隨著車載電子科技的發展，整車廠通常采用增加CAN/CAN FD網絡控制器數量，深化網絡通信協議方式，達到滿足車輛功能和性能的需求。在網絡控制器布置空間變小、通信復雜化的情況下，所處的整車電磁環境也隨之趨于復雜，在這種情況下產生的干擾可能會導致網絡信號突變，整車網絡通信不穩定并產生錯誤幀，甚至使控制器進入總線關閉（Bus-off[1]）模式，影響車載功能的實現。本文提出一種基于網絡受擾的CAN/CAN FD網絡自動化測試裝置實現方法，在車載控制器試驗階段，通過用自動化測試網絡干擾方式，驗證并分析車載控制器的網絡抗擾能力。

1? 測試裝置的原理

自動化測試裝置包括：上位機、仿真板卡、采集板卡、網絡干擾設備、波形監測設備。

連接車載控制器和自動化測試裝置，運行上位機程序，主要包含以下步驟。

1）上位機對控制器進行網絡信號測試。上位機給仿真、采集板卡發送模擬指令，模擬控制器輸入/模擬輸出/模擬負載，通過監測CAN/CAN FD總線信號、監測總線波形方式，驗證控制器的信號。

2）上位機對車載控制器進行網絡干擾測試[2]。上位機給干擾設備發干擾命令，模擬車載開關對整車線束產生的電感、電容耦合，模擬斷開大負載時產生的電壓波動，模擬線束并行時產生的信號擾動等，實現對車載控制器網絡的干擾試驗。

3）上位機通過監測、記錄總線數據、示波器波形，分析控制器受干擾程度和抗擾能力，出具試驗報告。

2? 測試裝置的實現方法

2.1? 測試裝置的組成

測試裝置（圖1）主要由控制板卡、環境仿真與數據采集設備、網絡干擾設備組成。

1）控制板卡。其包含繼電器矩陣，實現各仿真板卡、控制器端口、干擾設備的端口之間的連通和斷開，如圖2所示。

2）環境仿真、數據采集設備。①I/O仿真板卡：數字IO板卡，仿真控制器輸入輸出端口；②負載仿真板卡：負載板卡，仿真控制器負載；③信號仿真&測量板卡：測量控制器電壓值、電流值和PWM脈沖信號；④供電仿真板卡：提供控制器工作電源等；⑤信號監測設備：采集、記錄總線數據。上述仿真、監測板卡可選用Vector仿真系列板卡或NI仿真系列板卡。

3）網絡干擾設備。①信號干擾耦合夾具：將干擾波形信號發生器產生的干擾信號注入到CAN/CAN FD網絡中，為金屬耦合夾具；②波形信號發生器[3]：包括波形信號發生器（發出波形設備）、信號放大器（針對波形進行放大設備）、波形輸出設備（干擾波形信號輸出設備，施加干擾到車載控制器），波形信號發生器模擬干擾信號，通過信號放大器進行波形放大，波形輸出設備輸出干擾波形到車載控制器。

測試裝置接口方式如圖3所示。①上位機發命令給控制板卡，實現控制繼電器矩陣；②發命令給仿真板卡、I/O板卡、負載板卡，模擬控制器整車測試環境；③發命令給網絡干擾設備，對控制器總線進行干擾。

注意：上述網絡干擾設備，可選用EM TEST設備或其他廠家設備，例如：發出波形設備可以選用LD200N，波形放大器可選用VDS200N，波形信號輸出器可選用UCS200N等。

2.2? 測試裝置的操作實現

以某車型的ABS（防抱死控制器）為例，說明操作方式如下。

1）在上位機設置驗證車載控制器參數，包括：車輛類型=XXXX，發動機碼=0987654321；控制器零件號=AE160107；控制器名稱=防抱死控制器控制單元；控制器軟件版本號=2.0，控制器硬件版本號=1.0；所應用的試驗標準：XXXX車型防抱死控制器標準。

2）上位機發送硬線仿真及監測指令，實現：信號仿真&測量板卡仿真控制器PWM輪速輸入信號，監測控制器電壓、電流值；I/O仿真板卡提供控制器的制動輸入信號（硬線）；負載板卡仿真防抱死控制器報警燈輸出；供電仿真板卡實現整車點火信號狀態切換（硬線）及為控制器提供供電。

3）上位機發送總線仿真及監測指令，實現：通過信號監測設備仿真車輛狀態[4]，整車相關總線信號；發動機起動信號，實現點火信號狀態切換：OFF-ON-ST-ON；發動機轉速信號，ON擋時，發動機轉速為0r/min，點火后，發動機轉速為800～1000r/min；變速器P/R/N/D換擋信號，變速器擋位設置為P/N時可以進行發動機點火操作；車身控制器的車門、鎖狀態信號。車門狀態為關閉，當ABS輪速大于30km/h時，車鎖狀態變化為：由開鎖變為閉鎖。

4）上位機發送測試指令并記錄控制器的通信指標，包括：上電初始化發出報文時間、總線波形電壓范圍、控制器工作電壓、報文數目統計、報文周期時間、DLC、總線位速率、總線負載率、總線錯誤幀數量統計等項。其中，上位機可配置測試用例工作環境分為兩種：ON擋電控制器工作情況、車輛行車工況。測試并記錄當控制器輸入變化時，總線信號ABS的4個輪速信號、車速信號、主缸壓力信號、ABS報警燈信號等變化情況，記錄為結果1。

5）上位機發送干擾命令：設置干擾信號發生器發出的波形參數=7637-2-Pulse5b、測試階梯定義=1V、設置波形放大器放大波形=2倍、設置波形輸出設備工作方式為波形輸出。總線干擾波形輸出到信號耦合夾具。

6）上位機發送測試指令并記錄控制器的通信指標，如：上電初始化發出報文時間、總線波形電壓范圍、控制器工作電壓、報文周期時間、DLC、總線位速率等項。運行測試用例并記錄總線信號變化情況，記錄為結果2。

7）上位機比較上述結果1和結果2，得出控制器網絡抗擾結論，自動生成試驗報告。

3? 結束語

為驗證車載控制器CAN/CAN FD網絡抗擾能力，本文提出一種自動化測試方法，通過分析測試需求、設計抗擾自動化測試裝置，闡述其工作原理，并舉例說明CAN網絡抗擾自動化測試實施的方法和步驟。經項目實踐，使用該測試裝置可以有效驗證車載控制器的網絡抗擾能力，通過改善車載控制器抗擾、通信功能，從而提升車輛網絡通信穩定性。

參考文獻：

[1] ISO 11898-1，Road vehicles—Controller area network（CAN）—Part 1：Data link layer and physical coding sub-layer[S].

[2] 馬伯祥，孟超，閆新，等. 一種CAN/LIN網絡干擾自動化測試系統：中國，CN 201610910117[P]. 2016-09-10.

[3] 馬伯祥，湯利順，劉麗敏，等. 一種CAN網絡電源變動自動化測試裝置：中國，CN 201721109196.3[P]. 2017-08-31.

[4] 馬伯祥，李志寧，聶澤宇，等. OTA系統遠程固件升級問題分析[C]//2020中國汽車工程學會年會論文，2020.

（編輯? 凌? 波）