基于示波器的实车网络自动化测试系统开发

宋磊锋，陈姿霖，张龙岗

（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

基于示波器的实车网络自动化测试系统开发

宋磊锋，陈姿霖，张龙岗

（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

介绍利用示波器实现CAN网络自动化测试的思路和方法，比较不同方案的优缺点，系统地阐述整个开发过程。

测试；自动化测试；示波器；测试软件

随着汽车控制器数量增多，为了各控制器间协同工作，大部分控制器（如BCM、DCM、IC、VCU等）都具有CAN、LIN通信功能。在使用CAN、LIN这种数据高速公路进行数据高速、可靠交换时，必须保证这条高速公路的稳定、安全；通常，这些控制器开发完成后会进行单节点的CAN网络测试，包括了物理层、数据链路层、网络层、应用层等各方面完整测试，此阶段可以用自动化测试机柜或手动测试的方法进行测试；在样车试制阶段，会将所有控制器装配在实车上，验证功能的同时，需要进行整车网络测试，此时大多数进行物理层测试，由于无法接入自动化测试机柜，此阶段基本上只能以手动测试的方法进行测试。

在实车上进行手动网络测试时，使用的工具为示波器、万用表、CANoe、电脑。测试项为CANH，CANL，CANdiff的隐性输出电压、显性输出电压、差分电压、上升时间、下降时间、位时间、网络负载率、上电后第1帧报文发送时间、掉电后网络关闭时间、终端电阻值。笔者对这些测试项进行分析后，确认可以在不增加任何工具的情况下开发出自动化测试系统，用自动化测试系统进行实车测试，不仅操作简单，不会使用示波器的人都可以进行一键测试，还有准确度高、速度快、有传承性等优点。本文将介绍这种实车网络自动化测试系统的设计方法。

1 方案选择

根据实际掌握的知识制定了以下3种方案。接下来对3个方案一一列举说明。

方案1：使用Vb.net编写管理界面、测试用例，调用示波器进行自动抓波形，自动测量，自动输出最终报告。

方案2：使用CAPL编写管理代码、测试用例，CANoe调用示波器进行自动抓波形，自动化测量，输出测试结果。

方案3：使用Vb.net编写管理界面，调用方案2中的CANoe工程，获取测试结果，自动生成最终报告。

方案1不需要CANcase、CANoe软件，可以方便地生成定制的报告，但是测试用例等都是固化到程序中的，不便进行测试用例的维护。

方案2和方案3都需要CANoe和CANcase，测试用例都是写在CAPL中的，方便维护。方案2的不足是不能生成定制的报告，方案3弥补了所有不足，但是考虑到本系统测试项数量少，方向单一，没有必要使用方案3这种复杂的架构，最终我们选择了方案2。

2 工具准备

支持SCPI标准的示波器1台，CANcase 1个，笔记本电脑。

3 系统接线方式

电脑安装VISA驱动，与示波器通过USB连接，示波器通道1接待测整车网络CANH、通道2接CANL，外部触发通道接15电。CANoe通道1接待测整车网络CAN总线。

4 自动化测试程序设计

4.1 编写示波器读写驱动

根据VISA协议编写示波器的写命令，读取，查询，截图等接口函数，编译为动态链接库，供随后CANoe调用。

4.2 程序框架

程序包括CAPL_Set.can、HSCAN_Vehicle.can、Scope.cin、ParaStd.cin、SaveData.cin、CaseSelect.cin这6个模块。

1）CAPL_Set.can是设置模块，作用是启动测试时选择被测总线的速率，当CANoe的Start按钮按下时调用。

2）HSCAN_Vehicle.can是测试主模块，所有测试用例在此模块中，当Test Module的Start按钮按下时调用。

3）Scope.cin是示波器自动测量模块，里面存放了一些通用的示波器自动测量函数，如示波器初始化、显性电压、隐性电压、位时间等测量函数。

4）ParaStd.cin是测试标准模块，其中设置保存了测试结果的评判标准，需要修改时可在此修改。

5）SaveData.cin是测试报告模块，其中存放了用于生成测试结果文件的函数。测试结束后，所有测试结果被输出到一个Ini文件中。

6）CaseSelect.cin是测试用例管理模块，其中存放了要执行的测试用例，不需要执行的测试用例注释掉再运行即可。

4.3 设置模块

通过CANoe的命令行输出的提示，选择设置选项，选择的参数通过环境变量传入系统。如果需要设置参数较多，也可以用CANoe制作一个面板进行设置，这种方式操作更方便，如设置被测系统电压、要执行的测试用例等。如图1所示，按下按键1将会调用250 K通信速率下的测试程序及参数。

4.4 示波器自动测量模块

通过给示波器发送SCPI指令，实现示波器初始化、自动抓有效波形、时间测量、电压测量等操作。编制时需要参考示波器厂家提供的编程手册，里面提供了该示波器所有支持的SCPI指令以及自定义指令，根据这些指令确定算法以及评估。例如本文中使用的示波器不支持读取某一时刻电压值，导致上电第1帧报文的发送时间无法采用自动测量的方式测量，如果使用的示波器支持这个指令，则可以将外部触发通道与15电连接，示波器采集触发设置为外部触发。图2展示的是示波器初始化的过程，“:AUTosetup”命令会清除上一次的波形以及一些比率设置，“:MEASure:CLEar”命令用来清除上一次的测量结果，“:channel1:PROBE 1”、“:channel1:scale 0.5”、“:channel1:OFFSET -1.93”命令是用来调整波形在示波器上显示的位置、大小等。以上命令的参数值的确定，是根据在示波器上手动调节波形到最佳位置，记录相关参数得到的。

图1 设置模块

4.5 测试标准模块

所有测试标准在此模块中定义为一个全局变量，新增、修改、删除测试在此模块中皆可方便操作。测试标准模块如图3所示。

4.6 测试报告模块

由于本测试系统测试结果数量少，同时为了缩短开发周期，未开发直接生成Excel版报告的接口，而是将测试结果写入到一个Ini文件中，同时将测试的波形及示波器测量结果截图保存在指定文件夹中。

4.7 测试用例管理模块

将要执行的测试用例放在此模块中，不需要执行的测试用例屏蔽即可，相关测试用例的参数也可通过此处设置。如图4所示。4.8 测试主模块

图4 测试用例管理模块

负责调用以上介绍的所有模块，具体测试用例的实现也在此模块中编制，测试用例编制过程中要注意发送的命令示波器是否支持、是否进入死循环以及输出结果与测量结果的一致性。其中上电后第1帧报文发送时间由于示波器不支持部分指令，无法进行自动测量，只能人为读取。终端电阻值也是通过万用表人为测量，要实现电阻自动测量不仅需要购置支持编程接口的万用表，还需要开发驱动接口，相比人为测量代价太大。

5 运行效果

5.1 测试界面

图5为测试程序运行时的界面。窗口1中列出整个测试过程中的报文；窗口2为测试进度窗口，可以查看测试运行的状态；窗口3是Write窗口，输出了系统以及程序运行的Log；窗口4可以设置是否将Trace记录下来；窗口5可以设置测试端口、数据库等。5.2 测试结果

图5 测试界面

测试完成后，程序自动在TestData文件夹中生成测试过程中示波器截图（bmp文件）、测试报告文件（ini文件）。测试结果见图6。

图6 测试结果

6 结束语

本系统只使用电脑、示波器和CANoe，实现了CANH，CANL，CANdiff的隐性输出电压、显性输出电压、差分电压、上升时间、下降时间、位时间、网络负载率、掉电后网络关闭时间、自动化测试；为脱离测试机柜基于示波器的CAN、LIN网络测试提供了参考案例。

[1] 广州致远电子股份有限公司. ZDS2000系列示波器编程手册[Z］.

（编辑 凌 波）

Vehicle CAN-bus Automatic Testing System Development Based on Oscilloscope

SONG Lei-feng，CHEN Zi-lin，ZHANG Long-gang
（Automobile Engineering Research Institute，Shanxi Heavy Duty Automobile Co.，Ltd.，Xi′an 710200，China）

This article introduces design idea and method of the authentic vehicle CAN-bus automatic test system based on oscilloscope，compares pros and cons of different strategies，and systematically demonstrates the whole design process.

test； automatic test； oscilloscope； testing software

U463.6

A

1003-8639（2017）03-0054-03

2016-08-29；

2016-10-20

宋磊锋（1989-），男，陕西人，工程师，主要从事整车CAN、LIN系统设计研发及自动化测试工作；陈姿霖（1984-），女，陕西人，工程师，主要从事整车CAN总线系统和诊断系统设计研发及自动化测试工作；张龙岗（1984-），男，陕西人，工程师，主要从事计量设计工作。