車用CAN總線測(cè)試平臺(tái)的研發(fā)與應(yīng)用

CAN總線實(shí)時(shí)仿真測(cè)試平臺(tái)的研發(fā)

CAN 總線測(cè)試平臺(tái)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示,它由實(shí)時(shí)仿真節(jié)點(diǎn)、待測(cè)節(jié)點(diǎn)和運(yùn)行在PC 上的相關(guān)軟件組成。其中實(shí)時(shí)仿真節(jié)點(diǎn)由微處理器與PhilipsSJA100 CAN 控制器構(gòu)成的真實(shí)結(jié)點(diǎn),通過(guò)RS485 接收運(yùn)行在PC 機(jī)上配置與監(jiān)控軟件發(fā)送的配置信息,仿真某一特定ECU 的通訊功能,定時(shí)向總線上發(fā)送特定的信息,從總線上接收信息,并上傳其運(yùn)行狀態(tài);待測(cè)節(jié)點(diǎn)為真實(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的ECU 節(jié)點(diǎn);在PC 機(jī)上運(yùn)行一些相關(guān)的測(cè)試軟件, 如: CANoe 、CANScope 以及仿真結(jié)點(diǎn)配置軟件與監(jiān)控軟件。該測(cè)試平臺(tái)可測(cè)試系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo),如總線負(fù)載、發(fā)送延遲、錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)、MCU 的通訊負(fù)載分析及各種干擾對(duì)總線的影響等。

CANoe 是進(jìn)行CAN 通訊網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和分析的工具,同時(shí)具有強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真功能。CANoe 可以建立系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)與節(jié)點(diǎn)、消息及信號(hào)的數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)采用其編程語(yǔ)言CAPL 可以進(jìn)行節(jié)點(diǎn)仿真,對(duì)總線上的數(shù)據(jù)能進(jìn)行動(dòng)態(tài)的跟蹤并能顯示統(tǒng)計(jì)信息。它能夠測(cè)量的總線數(shù)據(jù)有:總線負(fù)載,峰值負(fù)載,總線的各種幀數(shù)據(jù)和幀數(shù)統(tǒng)計(jì),在PC 上消息發(fā)送與接收延時(shí)。

波形的質(zhì)量決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?所以要對(duì)CAN 總線的物理層進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)傳輸介質(zhì)、總線CAN 收發(fā)器、終端電阻的分布影響。CANscope 網(wǎng)絡(luò)示波器就是CAN 物理層分析工具。它通過(guò)串行總線與PC 相連,記錄模塊能數(shù)字化CAN 總線上的消息并儲(chǔ)存以便采用軟件進(jìn)行分析,前觸發(fā)模式可以捕捉一幀CAN 消息或一個(gè)錯(cuò)誤幀的前后相鄰數(shù)據(jù)。分析軟件顯示總線電壓值、差分電壓值及填充位隨時(shí)間的變化。在跟蹤窗口中可以顯示CAN 消息幀、消息幀的各個(gè)組成部分以及錯(cuò)誤幀。

CAN 網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的錯(cuò)誤處理能力,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)遭受嚴(yán)重干擾時(shí),它能自動(dòng)脫離總線,從而不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息交互。ISO11519-2 規(guī)定了CAN 總線對(duì)于節(jié)點(diǎn)失靈的容錯(cuò)能力,因此要根據(jù)要求測(cè)量CAN 網(wǎng)絡(luò)對(duì)于干擾或者節(jié)點(diǎn)失靈情況的容錯(cuò)能力。為了測(cè)試在受到干擾或者節(jié)點(diǎn)失靈的情況下網(wǎng)絡(luò)是否還能正常工作,CANstress 模擬總線干擾工具可以直接聯(lián)入CAN 總線上,通過(guò)軟件控制,可以模擬出各種不同的干擾和失靈情況,以便觀察網(wǎng)絡(luò)在干擾和失靈情況下的運(yùn)行情況。它有兩種工作方式,一種是破壞節(jié)點(diǎn)上發(fā)送的消息來(lái)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力。另一種方式是設(shè)置外部設(shè)備來(lái)模擬發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)。

CAN總線實(shí)時(shí)仿真測(cè)試平臺(tái)的應(yīng)用

應(yīng)用該平臺(tái)可對(duì)系統(tǒng)的通訊能力進(jìn)行評(píng)估,可測(cè)試系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo),如總線負(fù)載、峰值負(fù)載、總線的各種幀數(shù)據(jù)和幀數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)送延遲、錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)、MCU 的通訊負(fù)載分析及各種干擾對(duì)總線的影響等。同時(shí)可對(duì)CAN 總線的物理層和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)與優(yōu)化,評(píng)價(jià)傳輸介質(zhì)、總線CAN 收發(fā)器、終端電阻的分布影響。

下面是幾個(gè)對(duì)單個(gè)ECU 通訊功能、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及通訊介質(zhì)選擇的測(cè)試實(shí)例。通過(guò)測(cè)試,可以進(jìn)一步改進(jìn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能。

(1) 單個(gè)ECU 通訊部分實(shí)時(shí)性的對(duì)比測(cè)試
該測(cè)試的目的是觀察相關(guān)軟件功能對(duì)消息延時(shí)的影響,圖2 所示為消息發(fā)送周期軟件修改前后對(duì)比圖。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)某條消息的延時(shí)比較大,通過(guò)軟件進(jìn)一步優(yōu)化可以消除延時(shí)現(xiàn)象。