車載電子控制單元lin總線通信自動化測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種車載電子控制單元LIN總線通信自動化測試裝置，該裝置的測試主機(jī)通過GPIB連接程控電源；通過Ethernet接口連接網(wǎng)絡(luò)示波器；程控電源的輸出連接待測ECU；網(wǎng)絡(luò)示波器、總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過LIN總線和地線連接待測ECU。測試主機(jī)控制程控電源根據(jù)ECU的工作需求輸出不同幅值的電壓；網(wǎng)絡(luò)示波器用于LIN總線的物理層測試；測試主機(jī)對ECU及LIN總線的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析、評定并生成測試報告。本實用新型克服了手動測試種種缺點，減少了車載網(wǎng)絡(luò)工程師不必要的重復(fù)勞動，測試結(jié)果精確。
【專利說明】車載電子控制單元LIN總線通信自動化測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于高效完成LIN網(wǎng)絡(luò)通信測試及網(wǎng)絡(luò)管理測試的車載電子控制單元LIN總線通信自動化測試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今機(jī)動車輛上，通常安裝多個電子控制單元(各控制單元通過接入LIN網(wǎng)絡(luò)(Local Interconnect Network, LIN))實現(xiàn)彼此間的協(xié)同工作。在EQJ開發(fā)階段,整車廠會向ECU供應(yīng)商釋放ECU通信需求規(guī)范，ECU網(wǎng)絡(luò)管理需求規(guī)范及網(wǎng)關(guān)路由需求規(guī)范來約束E⑶。E⑶開發(fā)完成后，整車廠會對E⑶進(jìn)行嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)測試以確保E⑶在LIN網(wǎng)絡(luò)中可以正常工作。目前整車廠的網(wǎng)絡(luò)測試以手動測試為主，自動測試為輔，效率低，精度差，測試時間長。測試工作包含測試環(huán)境搭建，測試執(zhí)行，測試數(shù)據(jù)保存，測試結(jié)果評定和測試報告撰寫等步驟。單ECU網(wǎng)絡(luò)測試的持續(xù)時間一般為兩到三天，隨著機(jī)動車輛上的ECU數(shù)目的增加及多款車型的并行開發(fā)，測試工程師的工作也在成倍的增加。由于不同ECU的網(wǎng)絡(luò)測試方法基本相同，導(dǎo)致了測試工程師多是在進(jìn)行重復(fù)勞動。同時不可忽略的一點是手動測試必然會引入人為誤差，對測試結(jié)果的準(zhǔn)確性造成了影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種車載電子控制單元CAN總線通信自動化測試裝置，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、高效地對機(jī)動車輛上電子控制單元及其所在的LIN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的車載電子控制單元LIN總線通信自動化測試裝置包括程控電源、網(wǎng)絡(luò)示波器、總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備(CANcaseXL)、測試主機(jī)；測試主機(jī)通過GPIB連接程控電源；通過Ethernet接口連接網(wǎng)絡(luò)示波器；程控電源的輸出連接待測E⑶；網(wǎng)絡(luò)示波器、總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備(CANcaseXL)通過LIN總線和地線連接待測E⑶；所述程控電源通過電源線、接地線GND與ECU連接。
[0005]測試主機(jī)輸出控制信號給程控電源，使其根據(jù)ECU的工作需求輸出不同幅值的電壓；LIN總線的物理層測試信號輸出到網(wǎng)絡(luò)示波器進(jìn)行顯示，并且物理層測試數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)示波器傳送給測試主機(jī)出⑶測試數(shù)據(jù)通過總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備傳輸給測試主機(jī)；測試主機(jī)對ECU及LIN總線的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析、評定并生成測試報告。
[0006]本實用新型還包括測試控制板卡、總線測試板卡；測試主機(jī)通過USB接口連接測試控制板卡，測試控制板卡的1輸出端口連接總線測試板卡；繼電器矩陣包括連接于程控電源與E⑶之間電源線BAT、接地線GND上的第一繼電器、第二繼電器。
[0007]所述繼電器矩陣還包括連接于電源線與LIN線之間的第三繼電器。
[0008]所述繼電器矩陣還包括連接于接地線GND與LIN線的第四繼電器。
[0009]當(dāng)需要執(zhí)行總線故障注入操作時，測試主機(jī)輸出信號通過總線控制板卡傳輸給總線測試板卡，控制各繼電器閉合或斷開；第一繼電器、第二繼電器閉合時，可模擬常電工作狀態(tài)。斷開第三繼電器LIN線對電源短路；第四繼電器可實現(xiàn)LIN線對地短路。
[0010]本實用新型的有益效果:
[0011]本實用新型通過搭建包括程控電源、高精網(wǎng)絡(luò)示波器、總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備CANcaseXL、總線測試板卡及測試控制板卡(NI板卡)、測試主機(jī)的硬件工作平臺，并通過測試主機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)工作，克服了手動測試種種缺點，避免每次測試開始之前都要進(jìn)行復(fù)雜的測試環(huán)境搭建工作，減少了車載網(wǎng)絡(luò)工程師不必要的重復(fù)勞動，同時避免了手動操作會引入人為的誤差，影響測試結(jié)果的精確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0013]圖1是本實用新型的車載電子控制單元LIN總線通信自動化測試裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖2是本實用新型的總線測試板卡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是測試主機(jī)的主程序流程圖。
[0016]圖4是測試主機(jī)的E⑶欠電壓測試流程圖。

【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，本發(fā)明的硬件機(jī)柜是將程控電源、穩(wěn)壓電源、網(wǎng)絡(luò)示波器、總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備(CANcaseXL)、總線測試板卡及測試控制板卡(NI板卡)、測試主機(jī)等測試設(shè)備集成于一個機(jī)柜中進(jìn)行統(tǒng)一管理。測試主機(jī)中安裝測試管理軟件，測試管理軟件通過GPIB(通用接口總線)接口控制程控電源；通過Ethernet (以太網(wǎng))接口控制高精網(wǎng)絡(luò)示波器；通過USB接口控制測試控制板卡，測試控制板卡提供一系列的1輸出端口，這些1輸出端口可以控制總線測試板卡的繼電器矩陣。程控電源用于被測ECU的供電，供電電壓可在0V-50V之間變化，由于測試過程中部分測試用例需要調(diào)整電壓值上升/下降或者控制電源的通斷所以必須采用程控電源實時控制電壓變化。程控電源須支持GPIB接口。穩(wěn)壓電源用于為總線測試板卡提供12V電壓。高精網(wǎng)絡(luò)示波器用于實現(xiàn)總線物理層測試，如總線信號電平測試、上升沿下降沿斜率測試等。網(wǎng)絡(luò)示波器可適當(dāng)選用采樣頻率、帶寬較高的示波器，并提供Ethernet接口用于程序控制?？偩€數(shù)據(jù)采集設(shè)備(CANcaseXL)用于采集總線數(shù)據(jù)并傳輸給測試主機(jī)，由測試主機(jī)記錄及分析總線數(shù)據(jù)；總線測試板卡可通過匹配繼電器矩陣，結(jié)合總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備、總線干擾設(shè)備實現(xiàn)總線測試，故障注入功能可以提供LIN線對電源短路、LIN線對地短路等故障注入操作。
[0018]如圖2所示，繼電器矩陣包括連接于程控電源與E⑶之間電源線BAT、接地線GND上的第一繼電器J1、第二繼電器J2，連接于電源線與LIN線之間的第三繼電器J3，連接于接地線GND與LIN線之間的第四繼電器J4。
[0019]測試主機(jī)的軟件部分包括:測試管理程序、測試用例庫以及上位機(jī)控制程序。測試管理程序，包括數(shù)據(jù)庫管理、測試執(zhí)行管理和用戶管理。數(shù)據(jù)庫管理用于針對不同車型相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲，包括存儲車型信息、測試規(guī)范信息、測試類型信息、測試用例信息等；測試執(zhí)行管理用于選配不同的車型；用戶管理用于新建用戶，不同的用戶權(quán)限不同。測試用例庫包括:欠電壓工作范圍測試、過電壓工作范圍測試、ECU不被破壞電壓范圍測試、總線輸出電平測試、容差測試、ECU內(nèi)阻測試、報文頭break域長度測試、報文頭DEL長度測試、報文頭同步域長度測試、波特率測試、睡眠喚醒測試、調(diào)度表順序測試、調(diào)度表時隙測試等，可以根據(jù)不同的車型來刪減測試用例。上位機(jī)控制程序用于測試相關(guān)參數(shù)的錄入、選擇和執(zhí)行測試用例，并控制測試過程、保存測試記錄和生成記錄測試報告。
[0020]測試主機(jī)包括2個數(shù)據(jù)庫:LDF通信數(shù)據(jù)庫、信息數(shù)據(jù)庫。
[0021]所述LDF通信數(shù)據(jù)庫用于存儲不同E⑶需要發(fā)送及接收的報文信息。
[0022]所述信息數(shù)據(jù)庫包括車型數(shù)據(jù)庫、測試規(guī)范數(shù)據(jù)庫、測試類型信息數(shù)據(jù)庫、評定標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫、測試用例數(shù)據(jù)庫、測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫、測試用例庫；車型數(shù)據(jù)庫用于存儲車型信息；測試規(guī)范數(shù)據(jù)庫用于存儲各種車型對應(yīng)的E⑶測試規(guī)范信息(包括E⑶所屬網(wǎng)段，E⑶開發(fā)版本及ECU名稱等)、測試類型信息(包括基本通信、網(wǎng)絡(luò)管理、診斷信息等)；評定標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫用于存儲評定標(biāo)準(zhǔn)信息；測試用例數(shù)據(jù)庫用于存儲各種車型所需測試的測試用例信息，例如針對某一車型，測試用例信息包括物理層測試(包括總線信號電平測試、上升沿下降沿斜率測試、位時間測試等)、數(shù)據(jù)鏈路層測試(包括LIN總線協(xié)議測試等)；針對另一種車型，測試用例信息包括物理層測試、網(wǎng)絡(luò)層測試；測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫用于存儲測試結(jié)果信息。測試用例庫用于存儲能夠滿足各種車型測試需要的多個測試用例。
[0023]如圖3所示,測試主機(jī)主程序流程如下:
[0024](I)測試信息錄入:錄入待測E⑶的相關(guān)參數(shù)；包括E⑶所屬網(wǎng)段，E⑶軟硬件版本及E⑶名稱等。
[0025](2)測試用例選擇，根據(jù)錄入的待測ECU的相關(guān)參數(shù)查找信息數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的車型信息，以及該車型信息對應(yīng)的測試用例信息，根據(jù)測試用例信息從測試用例庫中選擇相應(yīng)的測試用例，并查詢LDF通信數(shù)據(jù)庫獲得該ECU需要發(fā)送及接收的報文信息；
[0026](3)開始對程控電源、網(wǎng)絡(luò)示波器、總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備和測試控制板卡的初始化連接進(jìn)行測試。
[0027](4)對編譯選擇的測試用例進(jìn)行完整性檢測，若通過檢測則進(jìn)入步驟(5)，否則返回步驟(3)，將漏掉的測試用例添加到測試用例隊列中。
[0028](5)針對選擇的測試用例開始執(zhí)行測試；
[0029](6)判讀是否生成測試報告，是則進(jìn)入步驟(7)，否則轉(zhuǎn)步驟⑶；
[0030](7)根據(jù)測試用例評定標(biāo)準(zhǔn)信息、故障代碼信息、路由信息和實測信息生成測試記錄文件、測試結(jié)果評價報告。
[0031](8)結(jié)束。
[0032]以對應(yīng)于某一車型的待測E⑶為例，測試用例包括:
[0033]報文測試:用于報文頭break域長度測試、報文頭Del域長度測試、報文頭同步域長度測試；
[0034]總線物理層測試:用于總線信號電平、位時間的測試；
[0035]睡眠喚醒測試:總線空閑睡眠測試、總線睡眠命令測試、總線喚醒命令測試、本地喚醒測試；
[0036]ECU供電電壓測試:用于對欠電壓工作范圍測試、過電壓工作范圍測試；
[0037]LIN主節(jié)點調(diào)度表測試:調(diào)度表順序測試、調(diào)度表時隙測試。
[0038]所述報文測試子模塊中報文頭break域長度測試、報文頭Del域長度測試、報文頭同步域長度測試可以用同一個子程序?qū)崿F(xiàn)，也可以分別用一個子程序?qū)崿F(xiàn)。
[0039]總線信號電平、總線信號電平上升/下降沿、位時間的測試采用一個子程序?qū)崿F(xiàn)。
[0040]調(diào)度表順序測試、調(diào)度表時隙測試可以一個子程序也可以兩個子程序。
[0041]下面以欠電壓工作范圍測試為例詳細(xì)說明測試過程。其余測試用例的測試過程屬于比較常規(guī)的技術(shù)，這里不再累述。
[0042]如圖4所示，E⑶欠電壓測試過程如下:
[0043](a)開始；
[0044](b)ECU 上電；
[0045](c)判斷供電電壓是否大于0V，是則控制程控電源ECU供電電壓降低0.1V；
[0046](d)判斷E⑶報文是否第一次出現(xiàn)錯誤幀，是則轉(zhuǎn)步驟(e)，否則記錄此時供電電壓值；
[0047](e)判斷E⑶是否停止通信，是則轉(zhuǎn)步驟⑴，否則返回步驟(C)；
[0048](f)記錄E⑶停止通信后的供電電壓值；
[0049](g)判斷E⑶第一次出現(xiàn)錯誤幀時供電電壓值和E⑶停止通訊后供電電壓值是否符合規(guī)范，是則轉(zhuǎn)步驟(h)，否則輸出測試不合格標(biāo)志，轉(zhuǎn)步驟(i)；
[0050](h)輸出測試合格標(biāo)志；
[0051]⑴結(jié)束。
[0052]本實用新型的硬件機(jī)柜建流程如下:
[0053]第一步，為網(wǎng)絡(luò)自動化測試機(jī)柜安裝電源控制開關(guān)。網(wǎng)絡(luò)自動化測試機(jī)柜為220V供電。電源控制開關(guān)安置于機(jī)柜頂端，具有過流保護(hù)功能。當(dāng)電流值超過最高電流時可以自動切斷整個機(jī)柜的電源。它主要由空氣開關(guān)和緊急停止開關(guān)組成，其中緊急停止開關(guān)按下時可切斷整個機(jī)柜的供電。
[0054]第二步，安裝網(wǎng)絡(luò)自動化測試所需電源。機(jī)柜中包括兩個獨立的電源，分別由一個穩(wěn)壓電源和一個程控電源組成。穩(wěn)壓電源輸出電壓12V電壓，為總線測試板卡供電。程控電源輸出0V-50V電壓，為被測E⑶供電。程控電源需要通過GPIB轉(zhuǎn)USB模塊與測試主機(jī)連接，測試主機(jī)安裝GPIB驅(qū)動后即可實現(xiàn)控制。
[0055]第三步，安裝高精網(wǎng)絡(luò)示波器。安裝網(wǎng)絡(luò)示波器前需根據(jù)網(wǎng)絡(luò)示波器的大小定制機(jī)柜插箱，網(wǎng)絡(luò)示波器先固定于測試插箱中，再將測試插箱放置于機(jī)柜指定位置，通過以太網(wǎng)網(wǎng)線與測試主機(jī)相連接。
[0056]第四步，按測試需求將總線測試板卡固定于定制的插箱中，總線測試板卡由穩(wěn)壓電源供電，供電電壓12V。總線測試板卡由1數(shù)字輸出進(jìn)行控制，通過接插件與1數(shù)字輸出端口相連接。1數(shù)字輸出控制可采用總線控制板卡(NI板卡)進(jìn)行控制。圖3是總線測試板卡的結(jié)構(gòu)框圖。
[0057]第五步，測試主機(jī)的設(shè)置。首先，測試主機(jī)中需安裝程控電源、網(wǎng)絡(luò)示波器、總線控制板卡等設(shè)備驅(qū)動；其次，需要編寫一個上位機(jī)控制程序[F1]即測試管理軟件，該軟件統(tǒng)一控制各硬件測試設(shè)備。核心的測試用例在Vector公司CANoe軟件中的CAPL Browser環(huán)境進(jìn)行程序開發(fā)，CANoe提供各類程序接口，如GPIB接口、Ethernet接口、串口通信接口等。測試管理軟件具備數(shù)據(jù)庫管理功能可將測試相關(guān)信息錄入，使網(wǎng)絡(luò)測試機(jī)柜成為平臺化、自動化的測試系統(tǒng)。
[0058]如圖3所示，網(wǎng)絡(luò)測試及管理的方法包括如下步驟:
[0059]步驟SI，軟件啟動后，自動查詢車型信息數(shù)據(jù)庫[F6]，獲取車型信息數(shù)據(jù)庫中保存的車型信息，測試類型信息，測試規(guī)范信息及測試用例信息等，并在軟件中顯示相關(guān)信肩、O
[0060]步驟S2，測試信息配置。測試信息包括E⑶所屬網(wǎng)段，E⑶開發(fā)版本及E⑶名稱，ECU終端電阻匹配等。測試用例庫[F2]根據(jù)這些信息確定需運行的測試文件，并查詢LDF通信數(shù)據(jù)庫[F3]獲得該ECU需要發(fā)送及接收的報文信息。
[0061]步驟S3，選取需要進(jìn)行測試的測試用例。具體實現(xiàn)方法如下:
[0062]所有測試用例信息保存在車型信息數(shù)據(jù)庫[F6]的測試用例數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)選擇的車型信息及測試類型信息將可以執(zhí)行的測試用例名稱顯示在界面上，以供選擇。
[0063]步驟S4，開始測試。單擊“開始測試”按鈕，開始一次新測試。自動測試軟件完成對相關(guān)測試工具的初始化連接，并將測試用例信息寫入配置文件(ini格式)供測試用例庫運行時使用。具體實現(xiàn)方法如下:自動測試軟件完成對硬件系統(tǒng)中測試工具[F7]的連接:與程控電源的連接(本系統(tǒng)采用GPIB接口通信)，與網(wǎng)絡(luò)示波器的連接(本系統(tǒng)采用以太網(wǎng)接口通信)，與外部接口電路的連接(本系統(tǒng)采用串口通信)。如果與任一測試工具的初始化連接失敗，則提示工程師，并終止本次測試。自動測試軟件將測試用例選擇信息，評定標(biāo)準(zhǔn)信息，故障代碼信息及路由信息寫入配置文件，以備測試用例庫[F2]根據(jù)配置文件信息確定需要執(zhí)行的測試用例，并依據(jù)評定標(biāo)準(zhǔn)信息對測試獲得的結(jié)果進(jìn)行評定。
[0064]步驟S5，步驟S4執(zhí)行完成后，進(jìn)入步驟S5，依次執(zhí)行選中的測試項。具體實現(xiàn)方法如下:測試用例庫[F2]將選中的測試項用例依次執(zhí)行。在每一個測試項中，通過繼電器的開閉及對程控電源和網(wǎng)絡(luò)示波器的命令發(fā)送，搭建測試用例所需的測試環(huán)境。如果需要故障注入，則調(diào)用網(wǎng)絡(luò)故障注入程序[F4]。如果是與網(wǎng)絡(luò)示波器相關(guān)的測試程序，則調(diào)用網(wǎng)絡(luò)信號測試程序[F5]。然后逐條執(zhí)行該測試用例中的測試語句，獲得最終的測試結(jié)果，并將結(jié)果與評定標(biāo)準(zhǔn)信息進(jìn)行對比，確定測試項是否通過。每個測試用例均生成獨立的測試記錄文件以保存測試數(shù)據(jù)。
[0065]步驟S6，測試結(jié)束后，生成測試報告。單擊“生成報告”按鈕，則自動測試軟件調(diào)用報告生成模塊。
[0066]步驟S7，自動測試軟件根據(jù)本次測試所屬類型，調(diào)用對應(yīng)的模板，將測試結(jié)果數(shù)據(jù)寫入報告。
【權(quán)利要求】
1.一種車載電子控制單元LIN總線通信自動化測試裝置，其特征在于包括程控電源、網(wǎng)絡(luò)示波器、總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備、測試主機(jī)；測試主機(jī)通過GPIB連接程控電源；通過Ethernet接口連接網(wǎng)絡(luò)示波器；程控電源的輸出連接待測ECU ;網(wǎng)絡(luò)示波器、總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過LIN總線和地線連接待測ECU ；所述程控電源通過電源線、接地線GND與ECU連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載電子控制單元LIN總線通信自動化測試裝置，其特征在于還包括測試控制板卡、總線測試板卡；測試主機(jī)通過USB接口連接測試控制板卡，測試控制板卡的1輸出端口連接總線測試板卡；所述總線測試板卡中集成繼電器矩陣；繼電器矩陣包括連接于程控電源與ECU之間電源線、接地線GND上的第一繼電器、第二繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載電子控制單元LIN總線通信自動化測試裝置，其特征在于所述繼電器矩陣還包括連接于電源線與LIN線之間的第三繼電器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載電子控制單元LIN總線通信自動化測試裝置，其特征在于所述繼電器矩陣還包括連接于接地線GND與LIN線的第四繼電器。
【文檔編號】G05B23/02GK204116942SQ201420528290
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】孟超, 張東波, 崔茂源, 馬伯祥, 楊彥召, 李長龍 申請人:中國第一汽車股份有限公司