基于CANoe MQTT节点仿真的T-Box远程功能自动化测试

黎扬，何适

（上海北汇信息科技有限公司，上海 201800）

随着网联化逐渐成为汽车的标配，而T-Box作为车联网的一个关键环节，从起初单纯的实现车辆信息采集，已发展到具有车辆信息监测及信息交互（V2X）、车辆远程控制、安全监测和报警、远程诊断、边缘计算等多种离线和在线应用功能的载体。为保障T-Box功能的正常运转，对其进行功能测试尤为重要。由于T-Box与车内控制器通过传统总线或车载以太网进行信息交互，与车外TSP（Telematics Service Platform）通过蜂窝基站无线技术进行信息交互，针对“Input仿真”与“Output监测”闭环的自动化测试存在一定难度，故基本通过手动或半自动化的传统方式进行测试，依靠“人在环”方式记录测试数据以及判断测试结果。但该方式测试效率低且覆盖度受限，难以满足研发的快速迭代和深度验证的要求。

同时在项目开发前期，由于T-Box、TSP后台、App可能由不同的厂家负责开发，每个产品开发的进度和完整度是不一致的，所以为了更早地对T-Box的功能进行自动化测试和验证，如果T-Box与TSP后台的通信使用了MQTT协议，则可以利用MQTT协议的特点，通过CANoe仿真另外一个Client，实现CANoe、Broker和T-Box之间的信息交互。

1 MQTT通信模型

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消 息 队列遥测传输协议）是IBM在1999年发布的一种基于发布/订阅（Publish/Subscribe）模式的“轻量级”通信协议。该协议可用极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通信协议，MQTT在物联网等领域有很广泛的应用。

MQTT也是一种基于客户端-服务器的发布/订阅消息协议，包含发 布 者（Publisher）、代理（Broker）、订 阅 者（Subscriber）3个角色。发布者和订阅者之间没有直接连接，需要通过Broker进行消息的存储和转发，而Broker又通过主题（Topic）进行消息的发送和接收。一个典型的MQTT消息通信流程如图1所示。

图1 MQTT通信模型

1）发布者（Publisher）连接到Broker。

2）订阅者（Subscribers）连接到Broker，并订阅主题“vehiclespeed”。

3）发布者（Publisher）发送给Broker一条消息，主题为“vehiclespeed”。

4）Broker收到Publisher的消息后，发现Subscriber订阅了“vehiclespeed”主题，然后将消息转发给Subscriber。

5）订阅者（Subscribers）从Broker接收发布者（Publisher）发送的消息。

2 CANoe CFS介绍和配置

CANoe的连接特性服务（Connectivity Features Service）主要用于物联网或工业领域支持MQTT协议的设备，CANoe将这些设备抽象成分布式对象（Distributed Objects），通过本地网络（Local Network）或云端代理服务器实现各客户端之间的通信。同时CANoe15.0版本新增了一种新的通信方式，让代理（Broker）在CANoe中运行来实现通信，从而实现一些故障注入的测试。

本文主要以本地网络的形式对MQTT的仿真和测试进行介绍，其中发布者和订阅者通过CANoe仿真实现，Broker可使用真实的服务器，或者在本地电脑搭建测试用Broker，将Broker地址（需使用外网的IP或域名）和端口配置到TBox中。

Broker搭建完成后，在CANoe的Options设置窗口中配置Broker的IP地址和端口（MQTT功能仅在连接CANoelicense时可用），示例如图2所示。

图2 CANoe MQTT配置界面

3 MQTT环境配置

在 仿 真MQTTClient之 前，需 要 在CANoe的CommunicationSetup环境中手动创建Distributed Objects的接口（Interfaces）和对象（Objects），或者通过vCDL文件，创建MQTT的数据库。

手动创建MQTT数据库流程如下。

1）创建需要的通信接口。

2）选择Objects，创建需要通信的对象。

3）为每个对象创建对应的数据。

4）选择创建的Data数据，在右侧MQTT配置窗口中配置其属性值。

创建vCDL数据库的流程如下。

1）打开“Open vCDL Editor”。

2）创建MQTT的接口、对象和数据。

3）定义MQTT的属性值。

4）选择import Data Source导入创建好的vCDL文件。

vCDL导入成功以后，可查看定义属性及参数，如图3所示。

图3 MQTT模型编辑界面

使用vCDL创建MQTT数据库的示例如图4所示。

图4 MQTT vCDL数据库开发界面

4 测试介绍

通过上面的配置，下面以远程解闭锁控制测试为例，为大家介绍测试执行过程。

测试环境如图5所示，由于此测试方案CANoe是调用测试电脑的网卡与Broker进行通信，所以需要测试电脑可连接外网。

图5 T-Box测试环境

当CANoe运行时，会自动连接到Broker。测试数据流如下。

1）CANoe（Publisher）首先仿真TSP发送远程解锁请求给Broker。

2）Broker根据Topic，自动转发该请求给T-Box（Subscriber）。T-Box收到该远程请求后，通过CAN或Ethernet将远程解锁请求发送至车内节点。

3）CANoe仿真车内节点反馈远程解锁成功的应答。

4）收到远程解锁成功应答后，T-Box（Publisher）把远程解锁执行结果上传至Broker，Broker根据Topic，自动转发该请求给CANoe（Subscriber）。

测试交互的数据如图6所示。

图6 CANoe MQTT数据监控窗口

5 总结

本方案利用MQTT协议的技术特点，无需TSP提供额外的API接口，即可实现T-Box远程功能的自动化测试，可以在项目早期完成对T-Box的功能验证。根据不同的技术特点，北汇信息已实现在线测试、离线分析等不同的T-Box自动化测试的方案，欢迎大家进一步沟通交流。

注：文中部分图片来源于Vector。