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，該裝置的測試主機通過GPIB連接程控電源；通過Ethernet接口連接網絡示波器；程控電源的輸出連接待測ECU；網絡示波器、總線數據采集設備通過LIN總線和地線連接待測ECU。測試主機控制程控電源根據ECU的工作需求輸出不同幅值的電壓；網絡示波器用于LIN總線的物理層測試；測試主機對ECU及LIN總線的測試數據進行記錄、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，減少了車載網絡工程師不必要的重復勞動，測試結果精確。
【專利說明】車載電子控制單元LIN總線通信自動化測試裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于高效完成LIN網絡通信測試及網絡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】
[0002]在當今機動車輛上，通常安裝多個電子控制單元(各控制單元通過接入LIN網絡(Local Interconnect Network, LIN))實現彼此間的協同工作。在EQJ開發階段,整車廠會向ECU供應商釋放ECU通信需求規范，ECU網絡管理需求規范及網關路由需求規范來約束E⑶。E⑶開發完成后，整車廠會對E⑶進行嚴格的網絡測試以確保E⑶在LIN網絡中可以正常工作。目前整車廠的網絡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境搭建，測試執行，測試數據保存，測試結果評定和測試報告撰寫等步驟。單ECU網絡測試的持續時間一般為兩到三天，隨著機動車輛上的ECU數目的增加及多款車型的并行開發，測試工程師的工作也在成倍的增加。由于不同ECU的網絡測試方法基本相同，導致了測試工程師多是在進行重復勞動。同時不可忽略的一點是手動測試必然會引入人為誤差，對測試結果的準確性造成了影響。
【發明內容】
[0003]本實用新型要解決的技術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，該系統能夠準確、高效地對機動車輛上電子控制單元及其所在的LIN網絡進行測試。
[0004]為了解決上述技術問題，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、網絡示波器、總線數據采集設備(CANcaseXL)、測試主機；測試主機通過GPIB連接程控電源；通過Ethernet接口連接網絡示波器；程控電源的輸出連接待測E⑶；網絡示波器、總線數據采集設備(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]測試主機輸出控制信號給程控電源，使其根據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絡示波器進行顯示，并且物理層測試數據通過網絡示波器傳送給測試主機出⑶測試數據通過總線數據采集設備傳輸給測試主機；測試主機對ECU及LIN總線的測試數據進行記錄、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]當需要執行總線故障注入操作時，測試主機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。斷開第三繼電器LIN線對電源短路；第四繼電器可實現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、高精網絡示波器、總線數據采集設備CANcaseXL、總線測試板卡及測試控制板卡(NI板卡)、測試主機的硬件工作平臺，并通過測試主機進行統一管理、協調工作，克服了手動測試種種缺點，避免每次測試開始之前都要進行復雜的測試環境搭建工作，減少了車載網絡工程師不必要的重復勞動，同時避免了手動操作會引入人為的誤差，影響測試結果的精確性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[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構框圖。
[0014]圖2是本實用新型的總線測試板卡的結構示意圖。
[0015]圖3是測試主機的主程序流程圖。
[0016]圖4是測試主機的E⑶欠電壓測試流程圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，本發明的硬件機柜是將程控電源、穩壓電源、網絡示波器、總線數據采集設備(CANcaseXL)、總線測試板卡及測試控制板卡(NI板卡)、測試主機等測試設備集成于一個機柜中進行統一管理。測試主機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)接口控制高精網絡示波器；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。穩壓電源用于為總線測試板卡提供12V電壓。高精網絡示波器用于實現總線物理層測試，如總線信號電平測試、上升沿下降沿斜率測試等。網絡示波器可適當選用采樣頻率、帶寬較高的示波器，并提供Ethernet接口用于程序控制。總線數據采集設備(CANcaseXL)用于采集總線數據并傳輸給測試主機，由測試主機記錄及分析總線數據；總線測試板卡可通過匹配繼電器矩陣，結合總線數據采集設備、總線干擾設備實現總線測試，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]測試主機的軟件部分包括:測試管理程序、測試用例庫以及上位機控制程序。測試管理程序，包括數據庫管理、測試執行管理和用戶管理。數據庫管理用于針對不同車型相關數據的存儲，包括存儲車型信息、測試規范信息、測試類型信息、測試用例信息等；測試執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、調度表順序測試、調度表時隙測試等，可以根據不同的車型來刪減測試用例。上位機控制程序用于測試相關參數的錄入、選擇和執行測試用例，并控制測試過程、保存測試記錄和生成記錄測試報告。
[0020]測試主機包括2個數據庫:LDF通信數據庫、信息數據庫。
[0021]所述LDF通信數據庫用于存儲不同E⑶需要發送及接收的報文信息。
[0022]所述信息數據庫包括車型數據庫、測試規范數據庫、測試類型信息數據庫、評定標準數據庫、測試用例數據庫、測試結果數據庫、測試用例庫；車型數據庫用于存儲車型信息；測試規范數據庫用于存儲各種車型對應的E⑶測試規范信息(包括E⑶所屬網段，E⑶開發版本及ECU名稱等)、測試類型信息(包括基本通信、網絡管理、診斷信息等)；評定標準數據庫用于存儲評定標準信息；測試用例數據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)、數據鏈路層測試(包括LIN總線協議測試等)；針對另一種車型，測試用例信息包括物理層測試、網絡層測試；測試結果數據庫用于存儲測試結果信息。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,測試主機主程序流程如下:
[0024](I)測試信息錄入:錄入待測E⑶的相關參數；包括E⑶所屬網段，E⑶軟硬件版本及E⑶名稱等。
[0025](2)測試用例選擇，根據錄入的待測ECU的相關參數查找信息數據庫中對應的車型信息，以及該車型信息對應的測試用例信息，根據測試用例信息從測試用例庫中選擇相應的測試用例，并查詢LDF通信數據庫獲得該ECU需要發送及接收的報文信息；
[0026](3)開始對程控電源、網絡示波器、總線數據采集設備和測試控制板卡的初始化連接進行測試。
[0027](4)對編譯選擇的測試用例進行完整性檢測，若通過檢測則進入步驟(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行測試；
[0029](6)判讀是否生成測試報告，是則進入步驟(7)，否則轉步驟⑶；
[0030](7)根據測試用例評定標準信息、故障代碼信息、路由信息和實測信息生成測試記錄文件、測試結果評價報告。
[0031](8)結束。
[0032]以對應于某一車型的待測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主節點調度表測試:調度表順序測試、調度表時隙測試。
[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實現，也可以分別用一個子程序實現。
[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實現。
[0040]調度表順序測試、調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說明測試過程。其余測試用例的測試過程屬于比較常規的技術，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錯誤幀，是則轉步驟(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范，是則轉步驟(h)，否則輸出測試不合格標志，轉步驟(i)；
[0050](h)輸出測試合格標志；
[0051]⑴結束。
[0052]本實用新型的硬件機柜建流程如下:
[0053]第一步，為網絡自動化測試機柜安裝電源控制開關。網絡自動化測試機柜為220V供電。電源控制開關安置于機柜頂端，具有過流保護功能。當電流值超過最高電流時可以自動切斷整個機柜的電源。它主要由空氣開關和緊急停止開關組成，其中緊急停止開關按下時可切斷整個機柜的供電。
[0054]第二步，安裝網絡自動化測試所需電源。機柜中包括兩個獨立的電源，分別由一個穩壓電源和一個程控電源組成。穩壓電源輸出電壓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USB模塊與測試主機連接，測試主機安裝GPIB驅動后即可實現控制。
[0055]第三步，安裝高精網絡示波器。安裝網絡示波器前需根據網絡示波器的大小定制機柜插箱，網絡示波器先固定于測試插箱中，再將測試插箱放置于機柜指定位置，通過以太網網線與測試主機相連接。
[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，總線測試板卡由穩壓電源供電，供電電壓12V。總線測試板卡由1數字輸出進行控制，通過接插件與1數字輸出端口相連接。1數字輸出控制可采用總線控制板卡(NI板卡)進行控制。圖3是總線測試板卡的結構框圖。
[0057]第五步，測試主機的設置。首先，測試主機中需安裝程控電源、網絡示波器、總線控制板卡等設備驅動；其次，需要編寫一個上位機控制程序[F1]即測試管理軟件，該軟件統一控制各硬件測試設備。核心的測試用例在Vector公司CANoe軟件中的CAPL Browser環境進行程序開發，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據庫管理功能可將測試相關信息錄入，使網絡測試機柜成為平臺化、自動化的測試系統。
[0058]如圖3所示，網絡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據庫[F6]，獲取車型信息數據庫中保存的車型信息，測試類型信息，測試規范信息及測試用例信息等，并在軟件中顯示相關信肩、O
[0060]步驟S2，測試信息配置。測試信息包括E⑶所屬網段，E⑶開發版本及E⑶名稱，ECU終端電阻匹配等。測試用例庫[F2]根據這些信息確定需運行的測試文件，并查詢LDF通信數據庫[F3]獲得該ECU需要發送及接收的報文信息。
[0061]步驟S3，選取需要進行測試的測試用例。具體實現方法如下:
[0062]所有測試用例信息保存在車型信息數據庫[F6]的測試用例數據庫中，根據選擇的車型信息及測試類型信息將可以執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。具體實現方法如下:自動測試軟件完成對硬件系統中測試工具[F7]的連接:與程控電源的連接(本系統采用GPIB接口通信)，與網絡示波器的連接(本系統采用以太網接口通信)，與外部接口電路的連接(本系統采用串口通信)。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，評定標準信息，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]根據配置文件信息確定需要執行的測試用例，并依據評定標準信息對測試獲得的結果進行評定。
[0064]步驟S5，步驟S4執行完成后，進入步驟S5，依次執行選中的測試項。具體實現方法如下:測試用例庫[F2]將選中的測試項用例依次執行。在每一個測試項中，通過繼電器的開閉及對程控電源和網絡示波器的命令發送，搭建測試用例所需的測試環境。如果需要故障注入，則調用網絡故障注入程序[F4]。如果是與網絡示波器相關的測試程序，則調用網絡信號測試程序[F5]。然后逐條執行該測試用例中的測試語句，獲得最終的測試結果，并將結果與評定標準信息進行對比，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據。
[0065]步驟S6，測試結束后，生成測試報告。單擊“生成報告”按鈕，則自動測試軟件調用報告生成模塊。
[0066]步驟S7，自動測試軟件根據本次測試所屬類型，調用對應的模板，將測試結果數據寫入報告。
【權利要求】
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、網絡示波器、總線數據采集設備、測試主機；測試主機通過GPIB連接程控電源；通過Ethernet接口連接網絡示波器；程控電源的輸出連接待測ECU ;網絡示波器、總線數據采集設備通過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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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 優先權日:2014年9月12日
【發明者】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