一种基于网络受扰的自动化测试装置实现方法

马伯祥　聂泽宇　李志宁　段冲磊　李国辉　王鑫

【摘  要】本文针对车载控制器的网络受扰问题，提出一种基于网络受扰的自动化测试装置的实现方法，通过说明测试装置的原理，描述该装置对车载控制器总线抗扰自动化实时过程，从而论述该解决方案的可行性。该装置用自动化代替手动测试方式，在提高可操作性、精准性前提下，快速分析及确认车载控制器的网络抗扰能力，自动出具测试报告。

【关键词】自动化测试；网络受扰；CAN/CAN FD网络

中图分类号：U463.6    文献标志码：A    文章编号：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

作者简介

马伯祥（1980—），男，正高级工程师，硕士，主要从事汽车电子电气网络试验工作。

伴随着车载电子科技的发展，整车厂通常采用增加CAN/CAN FD网络控制器数量，深化网络通信协议方式，达到满足车辆功能和性能的需求。在网络控制器布置空间变小、通信复杂化的情况下，所处的整车电磁环境也随之趋于复杂，在这种情况下产生的干扰可能会导致网络信号突变，整车网络通信不稳定并产生错误帧，甚至使控制器进入总线关闭（Bus-off[1]）模式，影响车载功能的实现。本文提出一种基于网络受扰的CAN/CAN FD网络自动化测试装置实现方法，在车载控制器试验阶段，通过用自动化测试网络干扰方式，验证并分析车载控制器的网络抗扰能力。

1  测试装置的原理

自动化测试装置包括：上位机、仿真板卡、采集板卡、网络干扰设备、波形监测设备。

连接车载控制器和自动化测试装置，运行上位机程序，主要包含以下步骤。

1）上位机对控制器进行网络信号测试。上位机给仿真、采集板卡发送模拟指令，模拟控制器输入/模拟输出/模拟负载，通过监测CAN/CAN FD总线信号、监测总线波形方式，验证控制器的信号。

2）上位机对车载控制器进行网络干扰测试[2]。上位机给干扰设备发干扰命令，模拟车载开关对整车线束产生的电感、电容耦合，模拟断开大负载时产生的电压波动，模拟线束并行时产生的信号扰动等，实现对车载控制器網络的干扰试验。

3）上位机通过监测、记录总线数据、示波器波形，分析控制器受干扰程度和抗扰能力，出具试验报告。

2  测试装置的实现方法

2.1  测试装置的组成

测试装置（图1）主要由控制板卡、环境仿真与数据采集设备、网络干扰设备组成。

1）控制板卡。其包含继电器矩阵，实现各仿真板卡、控制器端口、干扰设备的端口之间的连通和断开，如图2所示。

2）环境仿真、数据采集设备。①I/O仿真板卡：数字IO板卡，仿真控制器输入输出端口；②负载仿真板卡：负载板卡，仿真控制器负载；③信号仿真&测量板卡：测量控制器电压值、电流值和PWM脉冲信号；④供电仿真板卡：提供控制器工作电源等；⑤信号监测设备：采集、记录总线数据。上述仿真、监测板卡可选用Vector仿真系列板卡或NI仿真系列板卡。

3）网络干扰设备。①信号干扰耦合夹具：将干扰波形信号发生器产生的干扰信号注入到CAN/CAN FD网络中，为金属耦合夹具；②波形信号发生器[3]：包括波形信号发生器（发出波形设备）、信号放大器（针对波形进行放大设备）、波形输出设备（干扰波形信号输出设备，施加干扰到车载控制器），波形信号发生器模拟干扰信号，通过信号放大器进行波形放大，波形输出设备输出干扰波形到车载控制器。

测试装置接口方式如图3所示。①上位机发命令给控制板卡，实现控制继电器矩阵；②发命令给仿真板卡、I/O板卡、负载板卡，模拟控制器整车测试环境；③发命令给网络干扰设备，对控制器总线进行干扰。

注意：上述网络干扰设备，可选用EM TEST设备或其他厂家设备，例如：发出波形设备可以选用LD200N，波形放大器可选用VDS200N，波形信号输出器可选用UCS200N等。

2.2  测试装置的操作实现

以某车型的ABS（防抱死控制器）为例，说明操作方式如下。

1）在上位机设置验证车载控制器参数，包括：车辆类型=XXXX，发动机码=0987654321；控制器零件号=AE160107；控制器名称=防抱死控制器控制单元；控制器软件版本号=2.0，控制器硬件版本号=1.0；所应用的试验标准：XXXX车型防抱死控制器标准。

2）上位机发送硬线仿真及监测指令，实现：信号仿真&测量板卡仿真控制器PWM轮速输入信号，监测控制器电压、电流值；I/O仿真板卡提供控制器的制动输入信号（硬线）；负载板卡仿真防抱死控制器报警灯输出；供电仿真板卡实现整车点火信号状态切换（硬线）及为控制器提供供电。

3）上位机发送总线仿真及监测指令，实现：通过信号监测设备仿真车辆状态[4]，整车相关总线信号；发动机起动信号，实现点火信号状态切换：OFF-ON-ST-ON；发动机转速信号，ON挡时，发动机转速为0r/min，点火后，发动机转速为800～1000r/min；变速器P/R/N/D换挡信号，变速器挡位设置为P/N时可以进行发动机点火操作；车身控制器的车门、锁状态信号。车门状态为关闭，当ABS轮速大于30km/h时，车锁状态变化为：由开锁变为闭锁。

4）上位机发送测试指令并记录控制器的通信指标，包括：上电初始化发出报文时间、总线波形电压范围、控制器工作电压、报文数目统计、报文周期时间、DLC、总线位速率、总线负载率、总线错误帧数量统计等项。其中，上位机可配置测试用例工作环境分为两种：ON挡电控制器工作情况、车辆行车工况。测试并记录当控制器输入变化时，总线信号ABS的4个轮速信号、车速信号、主缸压力信号、ABS报警灯信号等变化情况，记录为结果1。

5）上位机发送干扰命令：设置干扰信号发生器发出的波形参数=7637-2-Pulse5b、测试阶梯定义=1V、设置波形放大器放大波形=2倍、设置波形输出设备工作方式为波形输出。总线干扰波形输出到信号耦合夹具。

6）上位机发送测试指令并记录控制器的通信指标，如：上电初始化发出报文时间、总线波形电压范围、控制器工作电压、报文周期时间、DLC、总线位速率等项。运行测试用例并记录总线信号变化情况，记录为结果2。

7）上位机比较上述结果1和结果2，得出控制器网络抗扰结论，自动生成试验报告。

3  结束语

为验证车载控制器CAN/CAN FD网络抗扰能力，本文提出一种自动化测试方法，通过分析测试需求、设计抗扰自动化测试装置，阐述其工作原理，并举例说明CAN网络抗扰自动化测试实施的方法和步骤。经项目实践，使用该测试装置可以有效验证车载控制器的网络抗扰能力，通過改善车载控制器抗扰、通信功能，从而提升车辆网络通信稳定性。

参考文献：

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

[2] 马伯祥，孟超，闫新，等. 一种CAN/LIN网络干扰自动化测试系统：中国，CN 201610910117[P]. 2016-09-10.

[3] 马伯祥，汤利顺，刘丽敏，等. 一种CAN网络电源变动自动化测试装置：中国，CN 201721109196.3[P]. 2017-08-31.

[4] 马伯祥，李志宁，聂泽宇，等. OTA系统远程固件升级问题分析[C]//2020中国汽车工程学会年会论文，2020.

（编辑  凌  波）