| 专利名称： | CAN网络和ECU功能自动化测试系统 | ||
| 专利名称(英文)： | Automatic test system for CAN network and ECU functions | ||
| 专利号： | CN201310700810.3 | 申请时间： | 20131216 |
| 公开号： | CN103728968A | 公开时间： | 20140416 |
| 申请人： | 东风柳州汽车有限公司 | ||
| 申请地址： | 545005 广西壮族自治区柳州市鱼峰区屏山大道286号 | ||
| 发明人： | 吴祖亮; 蔡其瑾; 许勇; 翟克宁; 李强; 熊禹; 潘春丽 | ||
| 分类号： | G05B23/02; H04L12/26 | 主分类号： | G05B23/02 |
| 代理机构： | 北京中恒高博知识产权代理有限公司 11249 | 代理人： | 宋敏 |
| 摘要： | 本发明公开了一种CAN网络和ECU功能自动化测试系统，包括主机、总线分析仪、总线干扰仪、示波器、程控电源和功能测试板；主机，统一管理测试系统，集中控制整个系统的测试流程，实现测试过程自动执行、测试报告自动输出的自动化测试；总线分析仪，实现对总线信息的收发及分析处理；总线干扰仪，实现对总线的干扰操作；程控电源，实现电压的转换，示波器，采用多路数字示波器，信号采集端接总线或ECU输出端，通过与主机的通信，实现波形采集，并在主机中显示波形，捕抓信息；功能测试板，模拟测试时所需的输入信号，同时对测试的输出信号进行采集。系统实现提高测试效率、减少测试误差的优点。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses an automatic test system for CAN network and ECU functions. The automatic test system comprises a mainframe, a bus analyzer, a bus interferometer, an oscilloscope, a programmable power supply and a function test board. The mainframe manages the test system in an unified mode, controls the test processes of the whole system concentratedly and achieves automatic tests in which the test processes are performed automatically and test reports are output automatically; the bus analyzer receives, transmits and analyzes bus information; the bus interferometer achieves interference operation on a bus; voltage is converted through the programmable power supply; a multi-path digital oscilloscope is adopted as the oscilloscope, the signal collecting end is connected with the bus or the ECU output end, and the oscilloscope collects waveforms through communication with the mainframe and displays the waveforms in the mainframe to capture information; the function test board simulates input signals needed in the test processes and collects the output signals of the tests. The system has the advantages of improving test efficiency and reducing test errors. | ||
1.一种CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，包括主机、总线分析仪、总线干扰仪、示波器、程控电源和功能测试板； 所述主机，统一管理测试系统，集中控制整个系统的测试流程，与测试工具通过通信线路进行信息交互，测试工具与测试对象连接，实现测试过程自动执行、测试报告自动输出的自动化测试； 所述总线分析仪，一端接入总线，一端通过通信线路接入上述主机，实现对总线信息的收发及分析处理； 所述总线干扰仪，实现对总线的干扰操作，包括对总线物理层的电气干扰，数据链路层的干扰； 所述程控电源，实现电压的转换，并根据接受到的上述主机命令对被测ECU进行电源输出控制； 所述示波器，采用多路数字示波器，信号采集端连接总线或ECU输出端，通过与主机的通信，实现波形采集，并在主机中显示波形，捕抓信息； 所述功能测试板，模拟测试时所需的输入信号，同时对测试的输出信号进行采集。
2.根据权利要求1所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，所述主机采用计算机。
3.根据权利要求2所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，所述总线干扰仪，包括第三电压转换模块、模拟量干扰模块、第一可编程控制器，所述第三电压转换模块为模拟量干扰模块和第一可编程控制器提供电源，所述第一可编程控制器的输出端与模拟量干扰模块的输入端连接，所述模拟量干扰模块接入CAN总线，通过获取上述主机指令实现对CAN总线短接、接地、接电源等模拟量方面的操作，所述第一可编程控制器包括两路CAN通道，所述两路CAN通道接入模拟量干扰模块，第一可编程控制器通过获取上述主机指令，并从一个CAN通道中获取总线数据，实现对总线数据的位定时、位数据等数字量方面的干扰，最后从另一通道输出经干扰处理后的数据。
4.根据权利要求2所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，所述程控电源包括第一电压转换模块、第二可编程控制器和第一继电器输出模块，所述第一电压转换模块的输出端分别与第二可编程控制器和第一继电器输出模块的电源输入端连接，所述第二可编程控制器的输出端与第一继电器输出模块的信号输入端连接，所述第一电压转换模块通过电压的转换，把220V交流电转换为第二可编程控制器和第一继电器输出模块所需的直流电，所述第一继电器输出模块，可提供12v或24v多路直流电源输出，所述第二可编程控制器根据接受到的上述主机命令进行电源输出控制。
5.根据权利要求2所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，所述功能测试板模拟的输入信号和采集的输出信号，至少包括开关量信号和脉冲信号。
6.根据权利要求5所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，所述功能测试板，包括光电耦合输入模块、第三可编程控制器、第二电压转换模块、第二继电器输出模块、脉冲输出模块，所述光电耦合输入模块的输出端与第三可编程控制器的输入端连接，所述第三可编程控制器的输出端分别与第二继电器输出模块和脉冲输出模块的输入端连接，所述第二电压转换模块提供直流电源。
7.根据权利要求1至6任一所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，测试过程自动执行，测试系统自动输出测试报告。
1.一种CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，包括主机、总线分析仪、总线干扰仪、示波器、程控电源和功能测试板； 所述主机，统一管理测试系统，集中控制整个系统的测试流程，与测试工具通过通信线路进行信息交互，测试工具与测试对象连接，实现测试过程自动执行、测试报告自动输出的自动化测试； 所述总线分析仪，一端接入总线，一端通过通信线路接入上述主机，实现对总线信息的收发及分析处理； 所述总线干扰仪，实现对总线的干扰操作，包括对总线物理层的电气干扰，数据链路层的干扰； 所述程控电源，实现电压的转换，并根据接受到的上述主机命令对被测ECU进行电源输出控制； 所述示波器，采用多路数字示波器，信号采集端连接总线或ECU输出端，通过与主机的通信，实现波形采集，并在主机中显示波形，捕抓信息； 所述功能测试板，模拟测试时所需的输入信号，同时对测试的输出信号进行采集。
2.根据权利要求1所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，所述主机采用计算机。
3.根据权利要求2所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，所述总线干扰仪，包括第三电压转换模块、模拟量干扰模块、第一可编程控制器，所述第三电压转换模块为模拟量干扰模块和第一可编程控制器提供电源，所述第一可编程控制器的输出端与模拟量干扰模块的输入端连接，所述模拟量干扰模块接入CAN总线，通过获取上述主机指令实现对CAN总线短接、接地、接电源等模拟量方面的操作，所述第一可编程控制器包括两路CAN通道，所述两路CAN通道接入模拟量干扰模块，第一可编程控制器通过获取上述主机指令，并从一个CAN通道中获取总线数据，实现对总线数据的位定时、位数据等数字量方面的干扰，最后从另一通道输出经干扰处理后的数据。
4.根据权利要求2所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，所述程控电源包括第一电压转换模块、第二可编程控制器和第一继电器输出模块，所述第一电压转换模块的输出端分别与第二可编程控制器和第一继电器输出模块的电源输入端连接，所述第二可编程控制器的输出端与第一继电器输出模块的信号输入端连接，所述第一电压转换模块通过电压的转换，把220V交流电转换为第二可编程控制器和第一继电器输出模块所需的直流电，所述第一继电器输出模块，可提供12v或24v多路直流电源输出，所述第二可编程控制器根据接受到的上述主机命令进行电源输出控制。
5.根据权利要求2所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，所述功能测试板模拟的输入信号和采集的输出信号，至少包括开关量信号和脉冲信号。
6.根据权利要求5所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，所述功能测试板，包括光电耦合输入模块、第三可编程控制器、第二电压转换模块、第二继电器输出模块、脉冲输出模块，所述光电耦合输入模块的输出端与第三可编程控制器的输入端连接，所述第三可编程控制器的输出端分别与第二继电器输出模块和脉冲输出模块的输入端连接，所述第二电压转换模块提供直流电源。
7.根据权利要求1至6任一所述的CAN网络和ECU功能自动化测试系统，其特征在于，测试过程自动执行，测试系统自动输出测试报告。
翻译：技术领域
本发明涉及汽车通信测试和汽车电器功能测试领域，具体地，涉及一种CAN网络和ECU功能自动化测试系统。
背景技术
目前，CAN技术因其具备较高的实时性、稳定性、经济性、容错能力等特性，被广泛地用于工业通信领域，特别是汽车内部电子器件网络的通信。如何确保CAN技术的正确应用，提升CAN技术的利用效益，成为汽车电子领域关注的重点，特别是整车厂对CAN网络技术在开发、测试等方面的应用。对汽车CAN网络测试，测试内容涵盖有：物理层测试、数据链路层测试、交互层测试、应用层测试，应用形式表现为：通信功能、网络管理功能、诊断功能、网关功能等。针对于整车厂，表现为测试内容广、测试设备多、测试步骤繁琐等问题。
现有的CAN网络测试技术一般采用Vector公司的CANoe、CANcase/VN1640、CANtress、CANscope、CANdela、VH1100、VT System等软硬件配套的测试工具，功能测试一般采用HIL（Hardware-in-the-Loop）测试技术，引进NI等公司的产品，这些系统价格昂贵，且目前大都缺乏对这些工具集中统一的管理，而测试内容又涉及对各个测试工具的配合使用，同时，随着测试项目的增多，测试频度的增加，手动控制一系列的测试变得费时费力，且手动操控也可能造成不必要的误差。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种CAN网络和ECU功能自动化测试系统，以对CAN网络和ECU功能自动测试，从而实现提高测试效率、减少测试误差的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种CAN网络和ECU功能自动化测试系统，包括主机、总线分析仪、总线干扰仪、示波器、程控电源和功能测试板；
所述主机，统一管理测试系统，集中控制整个系统的测试流程，与测试工具通过通信线路进行信息交互，测试工具与测试对象连接，实现测试过程自动执行、测试报告自动输出的自动化测试；
所述总线分析仪，一端接入总线，一端通过通信线路接入上述主机，实现对总线信息的收发及分析处理；
所述总线干扰仪，实现对总线的干扰操作，包括对总线物理层的电气干扰，数据链路层的干扰；
所述程控电源，实现电压的转换，并根据接受到的上述主机命令对被测ECU进行电源输出控制；
所述示波器，采用多路数字示波器，信号采集端连接总线或ECU输出端，通过与主机的通信，实现波形采集，并在主机中显示波形，捕抓信息；
所述功能测试板，模拟测试时所需的输入信号，同时对测试的输出信号进行采集。
根据本发明的优选实施例，所述主机采用计算机。
根据本发明的优选实施例，所述总线干扰仪，包括第三电压转换模块、模拟量干扰模块、第一可编程控制器，所述第三电压转换模块为模拟量干扰模块和第一可编程控制器提供电源，所述第一可编程控制器的信号输出端与模拟量干扰模块的信号输入端连接，所述模拟量干扰模块接入CAN总线，通过获取上述主机指令实现对CAN总线短接、接地、接电源等模拟量方面的操作，所述第一可编程控制器包括两路CAN通道，所述两路CAN通道接入模拟量干扰模块，第一可编程控制器通过获取上述主机指令，并从一个CAN通道中获取总线数据，实现对总线数据的位定时、位数据等数字量方面的干扰，最后从另一通道输出经干扰处理后的数据。
根据本发明的优选实施例，所述程控电源包括第一电压转换模块、第二可编程控制器和第一继电器输出模块，所述第一电压转换模块的输出端分别与第二可编程控制器和第一继电器输出模块的电源输入端连接，所述第二可编程控制器的信号输出端与第一继电器输出模块的信号输入端连接，所述第一电压转换模块通过电压的转换，把220V交流电转换为第二可编程控制器和第一继电器输出模块所需的直流电，所述第一继电器输出模块，可提供12v或24v多路直流电源输出，所述第二可编程控制器根据接受到的上述主机命令进行电源输出控制。
根据本发明的优选实施例，所述功能测试板模拟的输入信号和采集的输出信号，至少包括开关量信号和脉冲信号。
根据本发明的优选实施例，所述功能测试板包括光电耦合输入模块、第三可编程控制器、第二电压转换模块、第二继电器输出模块、脉冲输出模块，所述光电耦合输入模块的输出端与第三可编程控制器的输入端连接，所述第三可编程控制器的输出端分别与第二继电器输出模块和脉冲输出模块的输入端连接，所述第二电压转换模块为其余模块提供所需的直流电源。
根据本发明的优选实施例，测试过程自动执行，测试系统自动输出测试报告。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案，通过提供CAN网络测试和ECU功能测试的自动化运行系统，通过模拟各个输入量，并对输出量进行采集，实现自动化测试，同时规范各测试步骤，归类化测试内容，避免了在大量测试下，人工操作的繁琐及由此带来的效率低下、不必要误差的出现等问题，提升测试的效率与质量，达到提高测试效率、减少测试误差的目的。
附图说明
图1 为测试系统总体结构示意图；
图2为实施例主机结构示意图；
图3为测试系统管理软件结构示意图；
图4为测试执行流程图；
图5为总线测试程序的流程示意图；
图6为ECU功能测试程序的流程示意图；
图7为程控电源结构示意图；
图8为总线干扰仪结构示意图；
图9为功能测试板结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一、
一种CAN网络和ECU功能自动化测试系统，包括主机、总线分析仪、总线干扰仪、示波器、程控电源和功能测试板；
主机，统一管理测试系统，集中控制整个系统的测试流程，与测试工具通过通信线路进行信息交互，测试工具与测试对象连接，实现测试过程自动执行、测试报告自动输出的自动化测试；
总线分析仪，一端接入总线，一端通过通信线路接入上述主机，实现对总线信息的收发及分析处理；
总线干扰仪，实现对总线的干扰操作，包括对总线物理层的电气干扰，数据链路层的干扰；
程控电源，实现电压的转换，并根据接受到的上述主机命令对被测ECU进行电源输出控制；
示波器，采用多路数字示波器，信号采集端连接总线或ECU输出端，通过与主机的通信，实现波形采集，并在主机中显示波形，捕抓信息；
功能测试板，模拟测试时所需的输入信号，同时对测试的输出信号进行采集。
其中，主机采用计算机。所述总线干扰仪，包括第三电压转换模块、模拟量干扰模块、第一可编程控制器，第三电压转换模块为模拟量干扰模块和第一可编程控制器提供电源，第一可编程控制器的输出端与模拟量干扰模块的信号输入端连接，所述模拟量干扰模块接入CAN总线，通过获取上述主机指令实现对CAN总线短接、接地、接电源等模拟量方面的操作，所述第一可编程控制器包括两路CAN通道，所述两路CAN通道接入模拟量干扰模块，第一可编程控制器通过获取上述主机指令，并从一个CAN通道中获取总线数据，实现对总线数据的位定时、位数据等数字量方面的干扰，最后从另一通道输出经干扰处理后的数据。程控电源包括第一电压转换模块、第二可编程控制器和第一继电器输出模块，第一电压转换模块的输出端分别与第二可编程控制器和第一继电器输出模块的电源输入端连接，第二可编程控制器的输出端与第一继电器输出模块的信号输入端连接，第一电压转换模块通过电压的转换，把220V交流电转换为第二可编程控制器和第一继电器输出所需的直流电，第一继电器输出模块，可提供12v或24v多路直流电源输出，第二可编程控制器根据接受到的上述主机命令对被测ECU进行电源输出控制。功能测试板模拟的输入信号和采集的输出信号，至少包括开关量信号和脉冲信号。功能测试板包括光电耦合输入模块、第三可编程控制器、第二电压转换模块、第二继电器输出模块、脉冲输出模块，光电耦合输入模块的输出端与第三可编程控制器的输入端连接，第三可编程控制器的输出端分别与第二继电器输出模块和脉冲输出模块的信号输入端连接，第二电压转换模块提供其余模块所需的直流电源；测试过程自动执行，测试报告自动输出。
实施例二、
图1为测试系统的结构图，系统包括：主机、总线分析仪、程控电源、示波器、功能测试板。主机基于计算机进行设计，主机通过通信线路与总线分析仪、程控电源、示波器和功能测试板进行通信，对总线分析仪、程控电源、示波器和功能测试板进行操控及从其中获取信息。通信线路根据所选的具体测试工具决定，本实施例中采用RS232的通信协议。总线干扰仪串联于总线中，总线从总线干扰仪一端接入而从另一端接出。总线分析仪接入总线中，总线分析仪和主机连接。程控电源提供在测试过程需要进行电压管理的ECU所需的电源，如对汽车ECU，一般为两路，即KL30、KL15。本技术方案中的测试系统可针对单个ECU测试，也可针对多个ECU测试，对多个ECU用到程控电源提供电源的情形，ECU的数量受程控电源的驱动能力的影响，对多个ECU不用到程控电源提供电源的情形，如实车测试、台架测试，ECU数量取决于被测对象的实际情形，图1给出的ECU连接方式为3个需外接电源的ECU测试实施例。对网关测试，如图1中的ECU2情形，需连接两路CAN，即Bus-1、Bus-2，同时监测两个网段的相关特性，用于测试网关的特性。对ECU功能测试，只针对单个ECU情形，如图1中的ECU1，功能测试板连接ECU1的输入输出接口，ECU1的脉冲类输出接示波器。通过功能测试板、总线分析仪模拟ECU1所需的输入信号，通过功能测试板、示波器、总线分析仪采集ECU1的输出信号，其中功能测试板采集开关量，示波器采取脉冲量，总线分析仪采集总线信息。实施例中，对ECU功能测试，被测ECU有BCM（Body Control Module）、IC（Instrument Cluster）等。
在主机中运行测试系统管理软件完成整个自动化测试系统的控制。如图2为一个主机设计方案，CANdela用于编辑诊断数据库，配合CANoe.DiVa可生成测试例程，CANoe配合总线分析仪实现对总线信息的仿真、分析、收发等处理，上述总线分析仪可采用CANcase/VN1640。图3为测试系统管理软件的结构示意图，该结构向下兼容图2中测试系统管理软件。测试系统管理软件，包括测试内容管理、测试执行管理、测试记录回放管理。
测试内容管理，在于对测试例程的编辑、归类等管理，目的在于构建测试例程库。测试内容涵盖通信、网络管理、诊断、网关、ECU功能等方面，这体现在图3所述的测试类型设置中。图3中操作类型包括增加、删除、编辑测试例程，编辑操作包括修改、重编测试例程。
测试执行管理包括测试机型、测试类型、测试例程等测试信息的选择，测试信息的配置，测试环境的初始化，测试执行，输出测试结果等过程。测试机型表现为各类车型等，测试类型表现为网关测试、网络管理测试、诊断测试、单元测试、系统测试、ECU功能测试等。测试信息的配置包括测试序列配置形成、测试工具配置形成，测试环境初始化包括软硬件测试工具的初始化，如图4所示。
测试记录回放管理，包括测试时间选择、机型选择、测试类型选择、测试例程选择等的记录信息设置，完成对需要回放记录的选择。测试记录主要指总线报文信息的记录，在测试过程中被总线测试软件以特定文件记录，通过CANoe记录检测到的报文。对测试时间选择，测试时间指一个测试工程开始的时间，包括日期和具体时间。在测试例程中设计了记录该例程开始时刻和结束时刻的功能，在测试中形成了测试时间记录表；在测试记录回放中，先导出要回放的记录时刻表，再导出对应的测试记录，最后再运行总线测试工具回放或查看测试记录。
图4为图3测试执行的流程图，涉及各测试工具与主机连接配置的设置，如端口设置、测试例程执行前对各测试工具进行初始化、检验测试环境配置的正确性等。测试执行过程涉及把测试所得结果与预期结果进行比对的过程，大部分预期结果已注入程序中，部分预期结果需在测试过程中进行观测、采集、分析，如示波器获取的部分波形、ECU功能测试时ECU的部分外在表现等，需要人为地判断分析测试结果通过与否。执行过程记录测试例程开始和结束时间，形成一个测试记录时刻表，配合测试记录回放管理功能的应用。
图5为总线测试程序的流程图，网络测试的内容涵盖物理层、数据链路层、交互层、应用层的测试，从测试需求出发，考虑要用到的测试工具，针对于测试工具，调用相应的接口程序，依据测试流程设计测试步骤。
图6为ECU功能测试程序的流程，ECU功能测试主要包括模拟ECU所需的输入信号向被测ECU注入信号，输入信号包括开关量信号、脉冲信号、总线信号，开关量信号、脉冲信号由功能测试板提供，同时系统要采集被测ECU的输出信号，包括开关量、脉冲信号、总线信号，开关量被功能测试板采集，脉冲信号被示波器采集，通信信号通过总线分析仪采集。根据ECU功能规范及对ECU输入的信号，分析ECU的输出信号或外在表现是否符合期望，以此验证ECU的功能。
图7为程控电源结构示意图，程控电源包括第一电压转换模块、第二可编程控制器和第一继电器输出模块，第一电压转换模块的输出端分别与第二可编程控制器和第一继电器输出模块的输入端连接，第二可编程控制器的输出端与第一继电器输出模块的输入端连接，第一电压转换模块通过电压的转换，把220V交流电转换为第二可编程控制器和第一继电器输出所需的直流电，第一继电器输出模块，可提供12v或24v多路直流电源输出，第二可编程控制器根据接受到的上述主机命令进行电源输出控制。第一继电器输出模块主要实现ECU的供电要求，包含对一个ECU的多路输出，或对多个ECU的多路输出。
图8为总线干扰仪结构示意图，总线干扰仪，包括第三电压转换模块、模拟量干扰模块、第一可编程控制器，第三电压转换模块为模拟量干扰模块和第一可编程控制器提供电源，第一可编程控制器的输出端与模拟量干扰模块的输入端连接，模拟量干扰模块接入CAN总线，第一可编程控制器通过获取上述主机指令并对模拟量干扰模块输出控制信息来实现对CAN总线短接、接地、接电源等模拟量方面的操作，第一可编程控制器包括两路CAN通道，所述通道接入模拟量干扰模块，第一可编程控制器通过获取上述主机指令，并从一个CAN通道中获取总线数据，实现对总线数据的位定时、位数据等数字量方面的干扰，最后从另一通道输出经干扰处理后的数据。
图9为功能测试板结构示意图，包括光电耦合输入模块、第三可编程控制器、第二电压转换模块、第二继电器输出模块、脉冲输出模块，光电耦合输入模块的输出端与第三可编程控制器的输入端连接，第三可编程控制器的输出端分别与第二继电器输出模块和脉冲输出模块的输入端连接，第二电压转换模块提供直流电源。光电耦合输入模块在于获取ECU输出的开关量信号，脉冲输出模块为被测ECU提供测试所需的脉冲信号输入，第二继电器输出模块为被测ECU提供测试所需的脉冲开关量输入。第三编程控制器通过与主机的通信，对各模块实现目的性操控。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
