基于CANoe的整车网络开发和网络测试

符丹丹，柳东亮（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

基于CANoe的整车网络开发和网络测试

符丹丹，柳东亮
（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

文章主要介绍的是使用 CANoe软件进行商用车整车网络开发及网络测试介绍，包括整车数据库建立，仿真环境的搭建，Panel界面的搭建，通过CANoe的仿真模拟，可以有效地模拟整车网络负载情况，验证整车网络设计的可靠性；商用车网络测试的测试内容及测试必要性。

CANoe；仿真；CAPL；dbc数据库；网络测试

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.12.021

CLC NO.: U463.6Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2015)12-61-03

引言

随着汽车电子技术的迅速发展，CAN总线技术因其性价比高，可靠性高等特点，在汽车上的应用越来越广泛，具有CAN功能的控制器也越来越多，各个控制器之间的信号匹配应用以及总线的负载率就成为了 CAN网络设计中重要的环节[1]。

CANoe是德国Vector公司开发的CAN总线应用系统开发软件。CANoe可以通过Vector的CAN总线接口硬件，实现虚拟总线与真实物理总线的连接。使用CANoe可以进行总线应用系统以全部虚拟节点为基础的全数字仿真，可以进行物理节点与虚拟节点相结合的半实物仿真［2］，也可以使用CANoe对真实物理总线的通信进行实时监控，同时该工具也是整车网络测试和单节点网络测试不可以缺少的测试工具。使用db++模块可以建立整车数据库，方便快捷的完成通讯矩阵建立，实现整车信号的收发匹配；panel模块可以模拟整车器件，直观的进行数据模拟。

1、网络拓扑设计

首先应确定整车的网络拓扑图，确定终端电阻的位置，选择终端电阻类型包括Ⅰ类和Ⅱ类节点，整车网络的两个终端电阻可以选择Ⅰ类节点模型或Ⅱ类节点模型，也可以选择Ⅰ类和Ⅱ类的混合形式[3]，如图1、2、3所示：

图1　Ⅰ类节点模型

图2　Ⅱ类节点模型

图3　Ⅰ、Ⅱ类混合节点模型

比如整车总线节点包括发动机ECU、ABS控制器、BCM控制器以及IC四个节点，通过控制器布置，确定线束最远端的两个节点IC和发动机ECU，终端电阻根据整车的线束要求和控制器要求选择。我们采用Ⅱ类节点的方式，终端电阻集成在IC和发动机ECU内部，方便线束布置。

2、整车dbc数据库的创建

以整车共有如图1所示4个CAN节点为例，发动机ECU、ABS、BCM、IC，网络拓扑如下所示：

图4　网络拓扑

根据各个控制器的信号列表，使用CANoe自带的db++软件创建dbc数据库如下图5所示：

图5　dbc数据库

从数据库可以很清楚的看到整车节点信号之间的收发关系，db++中Communication Matrix命令可以根据数据库自动生成通讯矩阵，方便文档编制。

3、通讯速率的选择

CAN总线是一种串行通讯总线，通过实验验证，总线负载率不可超过50%，否则会出现丢帧，总线出现错误帧等问题，所以整车网络开发很重要的一个工作就是评估负载率，必须根据信号列表计算总线负载，如图1的网络拓扑，选择250kbps的通讯速率，CANoe仿真得出总线负载16.17%，满足设计要求，所以采用250kbps的速率即可。

4、整车虚拟节点仿真

使用CANoe软件创建仿真环境，然后用CANoe自带工具CAPLGenerator编译各节点数据库，形成CAPL语言文件，加载至如下环境模块中如图6所示：

图6　仿真环境

仿真前配置波特率为 250kbps，该环境可以全虚拟节点仿真，也可以通过屏蔽其中的节点进行半实物仿真，可以进行负载率模拟，报文延时计算等。

4.1全虚拟节点仿真

所有节点均采用CANoe模拟发送节点，发动机ECU加载CAPL语言，发送EEC1、EEC2等30条报文，CAPL语言界面如图7所示：

图7　CAPL界面

CAPL语言加载完成后，即可以进行全虚拟节点的仿真。

CANoe提供的Panel显示面板配置，可以实现人机交互，直观的显示CAN总线系统各虚拟节点的工作状态。图8所示为ABS的模拟界面。

图8　人机交互界面

通过全虚拟节点仿真，可以直观的仿真整个总线的负载率，信号的收发情况及信号延时率。

4.2半实物仿真

通过CANcase的硬件接口，CANoe可以将实际物理CAN总线与虚拟CAN总线连接在一起，实现物理节点与虚拟节点相结合的半实物仿真。比如此时有ABS控制器、IC两个实物，可以使用图6 CANoe的仿真环境，屏蔽ABS和IC，系统连接图如图9所示：

图9　半实物仿真开发环境

通过半实物仿真可以验证实物节点的信号是否满足设计要求。

5、网络测试

整车网络开发完成需要对单节点及整车网络进行测试，CAN总线分为物理层、数据链路层、应用层四部分，我们需要分别对这几个进行测试。物理层测试是指对使用的电路、芯片、线束等硬件进行相应的测试，通过检验控制器输出的CAN信号电平、位时间、故障处理等，检验是否满足设计要求；数据链路层测试是指对控制器的上下电行为、欠压或过压，bus-off行为的测试；应用层主要是对信号格式、发送周期、信号接收能力的测试。

首先应该对单节点进行测试，通过使用CANoe、示波器、CANstress等工具按照图10的连接方式进行连接：

图10　测试设置

将物理层、数据链路层、应用层全部测试完毕，如满足设计要求，则需要根据网络拓扑将实物节点连接到一起进行整个网络测试。

6、结束语

本文主要介绍了基于 CANoe这款开发和测试软件的整车网络开发过程和网络测试内容，通过以上过程，整车网络的开发基本完成，最后通过网络测试验证整个设计是否满足要求。

[1] W.齐默尔曼,R.施密特加尔.汽车总线系统[M].北京:机械工业出版社,2011.

[2] 杨立.一种基于 CANoe的 CAN总线系统开发方法[J].测控技术2007(04).

[3] 史久根. CAN现场总线系统设计技术[M].北京:国防工业出版社,2004.

The Vehicle Network Development and Testing Based on CANOE

Fu Dandan, Liu Dongliang
( Shaanxi Heavy-Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

This paper mainly introduces the use of CANoe software for commercial vehicle network development and network testing, including the establishment of the vehicle database, the simulation environment of the building, the Panel interface, through the simulation of CANoe, can effectively simulate the vehicle network load, the reliability of the vehicle network design, test content and test necessity of commercial vehicle network.

CANoe; Simulation; CAPL; DBC database; Network testing

U463.6

A

1671-7988（2015）12-61-03

符丹丹，就职于陕西重型汽车有限公司。