一種基于雙通道汽車CAN/LIN總線的測試方法

鐘克華，饒水明

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

一種基于雙通道汽車CAN/LIN總線的測試方法

鐘克華，饒水明

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

提出一種基于Peak公司 PEAK-USB Pro FD 雙通道（2路CAN/CAN FD，2路LIN）的汽車CAN/LIN 總線系統(tǒng)測試方案，同時(shí)對CAN信號(hào)、LIN信號(hào)的檢測流程及出錯(cuò)處理算法進(jìn)行設(shè)計(jì)。方案支持1臺(tái)PC電腦安裝一套上位機(jī)軟件搭載4～16個(gè)被測設(shè)備的工作方式，在研發(fā)和生產(chǎn)中有極大的推廣使用價(jià)值。

CAN；LIN；總線系統(tǒng)；測試方法；雙通道

在日益激烈的市場競爭中，汽車廠家正全方面降低成本以增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力，其中提高測試效率、降低測試費(fèi)用是一條行之有效的途徑。汽車通信網(wǎng)絡(luò)通常采用CAN（Controller Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò)）/ LIN（Local Interconnect Network,局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）總線系統(tǒng)，其測試主要內(nèi)容包括測試流程制定、測試標(biāo)準(zhǔn)選擇和測試工具使用。如何選擇和使用相應(yīng)的測試工具，開發(fā)測試軟件并將它們應(yīng)用到測試過程中，是影響汽車CAN/LIN總線測試效率和測試成本的關(guān)鍵因素。

在汽車總線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和測試過程中，通常應(yīng)用的軟件工具是CANoe［1］（CAN Open Environment）。CANoe是德國VECTOR公司開發(fā)的測試工具，其特點(diǎn)是功能強(qiáng)大，缺點(diǎn)是成本高、費(fèi)用大。本文從降低測試成本考慮，提出了一種基于Peak公司產(chǎn)品，型號(hào)為 PEAK-USB Pro FD 雙通道（2路CAN/CAN FD、2路LIN）的汽車CAN/LIN總線系統(tǒng)測試方案，實(shí)現(xiàn)對汽車CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、節(jié)點(diǎn)功能測試等功能。池、電壓的升降控制器、繼電器等器件組成。其中能量回收控制器是被測器件，其它器件為輔助設(shè)備。被測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1 被測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

被測系統(tǒng)主要由能量回收控制器、發(fā)電機(jī)、汽車起動(dòng)機(jī)、電池傳感器、電子負(fù)載、電能存儲(chǔ)器、電

圖1中，能量管理模塊PMM是減速能量回收系統(tǒng)的主控制器，實(shí)現(xiàn)能量回收功能，是系統(tǒng)中的被測件；電池傳感器EBS，提供電池的電量、電流大小等信息；發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS，提供發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、制動(dòng)、加速等信息；直流逆變器DCDC，是電壓的升降控制器；繼電器R1、R2，控制電能存儲(chǔ)器C中能量的輸入和輸出；CAN總線，連接到EMS和DCDC；LIN總線，連接到EBS 和 GEN；信號(hào)線，傳輸點(diǎn)火開關(guān)、油門、擋位等信息。

1.2 工作原理

PMM控制器通過收集LIN線傳來的EBS電池信息、CAN線傳來的EMS發(fā)動(dòng)機(jī)信息和信號(hào)線傳來的油門踏板、制動(dòng)等信息，來判斷汽車所處的工況。當(dāng)汽車處于減速或者制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，控制器PMM控制DCDC進(jìn)行升降電壓、設(shè)置發(fā)電機(jī)GEN的輸出電源、R1和R2繼電器的通斷，把電池電壓由12 V升壓到16 V對電能存儲(chǔ)器進(jìn)行充電；當(dāng)汽車處于加速的時(shí)候，控制器PMM控制DCDC和繼電器把電能存儲(chǔ)器中的電能釋放給汽車的用電器件使用。即：在能量過剩（減速）時(shí)存儲(chǔ)、在需要（加速）時(shí)釋放。如此循環(huán)往復(fù)，就達(dá)到能量回收、存儲(chǔ)和使用的功能，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保低碳的目的?？刂破鱌MM是能量回收系統(tǒng)的核心部分，控制能量回收功能的實(shí)現(xiàn)。

2 測試方案

2.1 系統(tǒng)組成

控制器PMM測試過程中，需要對CAN/LIN總線信號(hào)、電子負(fù)載Load及繼電器進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效的檢測。

測試系統(tǒng)主要由車輛總線接口、被測系統(tǒng)、上位機(jī)組成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2中，用戶輸入輸出接口UI，是上位機(jī)的用戶交互部分，包含用戶輸入輸出交互界面，是測試參數(shù)輸入和測試結(jié)果輸出顯示的接口；車輛總線接口Peak-USB Pro FD，是被測系統(tǒng)與上位機(jī)的信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置；車輛CAN總線信號(hào)、LIN總線信號(hào)經(jīng)Peak-USB Pro FD轉(zhuǎn)換后，通過USB線傳送至上位機(jī)處理。

考慮到測試系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性因素，在實(shí)際使用中，采用了一臺(tái)PC機(jī)安裝一套上位機(jī)軟件，同時(shí)對4臺(tái)PMM控制器進(jìn)行測試的方案。2.2 車輛總線接口

車輛總線接口設(shè)備采用Peak公司的雙通道設(shè)備，型號(hào)為PCAN-USB Pro FD（以下簡稱PCAN卡）。Peak公司的這一型號(hào)產(chǎn)品支持LIN、CAN和CAN FD（即CAN with Flexible Data Rate，靈活數(shù)據(jù)傳輸率）標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)送和接收CAN FD和LIN報(bào)文。其采用高速USB 2.0適配器，接口形式為USB，使用2路CAN/CAN FD 通道和2路LIN 通道。CAN FD主要特征是高數(shù)據(jù)傳輸帶寬，并向下兼容CAN標(biāo)準(zhǔn)。PCAN-USB Pro FD 的性能參數(shù)如下。

1）CAN工作特性：①符合CAN規(guī)范2.0 A/B和FD 1.0；②CAN FD 數(shù)據(jù)域（64位），比特率40kbit/s～12Mbit/s；③CAN比特率40kbit/s～1Mbit/s；④CAN FD通道單獨(dú)隔離USB和LIN。

2）LIN工作特性：①比特率1～20kbit/s；②可用作一個(gè)LIN主站或從站（1 ms主站任務(wù)分辨率）。

PCAN-USB Pro FD適配器經(jīng)由USB把PC電腦連接到CAN FD網(wǎng)絡(luò)和LIN網(wǎng)絡(luò)，可同時(shí)連接2種總線和4路被測設(shè)備（2路CAN FD、2路LIN）。

3 方案軟件設(shè)計(jì)

3.1 用戶界面設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件用戶界面時(shí)，要求對被測設(shè)備所處狀態(tài)能準(zhǔn)確顯示輸入、輸出參數(shù)的清晰表達(dá)。方案中，同時(shí)進(jìn)行測試的設(shè)備有4套，需要顯示的狀態(tài)有CAN信號(hào)和LIN信號(hào)的通斷、R1和R2繼電器的通斷及閉合次數(shù)，測試過程中的出錯(cuò)信息等。用戶界面如圖3所示。

圖3 測試系統(tǒng)上位機(jī)UI界面

3.2 軟件流程

3.2.1 信號(hào)檢測流程

1） CAN信號(hào)檢測時(shí)，CAN報(bào)文通過PCAN卡傳送到PC的上位機(jī)處理，報(bào)文發(fā)送周期為100 ms。記錄測試數(shù)據(jù)和出錯(cuò)信息，通過UI顯示測試情況。CAN信號(hào)測試流程如圖4所示。

2）LIN信號(hào)測試中，把被測設(shè)備PMM作為主節(jié)點(diǎn)，PCAN卡作為從節(jié)點(diǎn)。PMM控制器發(fā)送LIN報(bào)文，報(bào)文發(fā)送周期為120 ms，通過PCAN卡傳送到PC的上位機(jī)處理。記錄測試數(shù)據(jù)和出錯(cuò)信息，通過UI顯示測試情況。LIN信號(hào)測試流程如圖5所示。

圖4 CAN信號(hào)測試流程圖 圖5 LIN信號(hào)測試流程圖

3.2.2 出錯(cuò)處理

出錯(cuò)處理算法：加5減3的算法，即每次出現(xiàn)報(bào)文出錯(cuò)或丟失計(jì)數(shù)器加5，計(jì)數(shù)為+5。如果報(bào)文正確接收則減3，計(jì)數(shù)為-3。當(dāng)累計(jì)值小于0時(shí)，置累計(jì)值為0。當(dāng)累計(jì)值大于或等于30時(shí)，認(rèn)為報(bào)文收發(fā)時(shí)發(fā)生了連續(xù)性的報(bào)文錯(cuò)誤，進(jìn)行出錯(cuò)處理和變量重置。出錯(cuò)處理算法流程圖如圖6所示。

圖6 出錯(cuò)處理算法流程圖

4 應(yīng)用

基于雙通道的PCAN-USB Pro FD支持2路CAN收發(fā)和2路LIN收發(fā)，因而在一臺(tái)PC中安裝一套上位機(jī)軟件能搭載8～16個(gè)PMM控制器進(jìn)行測試?？紤]到數(shù)據(jù)處理難度、設(shè)備裝置復(fù)雜程度、實(shí)際可操作性和便利性，實(shí)際使用中采用了一臺(tái)PC安裝一套上位機(jī)軟件搭載4臺(tái)PMM控制器的應(yīng)用方案。該測試系統(tǒng)在PMM控制器DV模擬測試中使用情況良好，自動(dòng)化程度高，省去了人力值守，降低了測試成本。

［1］ 王敏.車載電控單元測試研究［J］.科技視界，2016（24）：23-24.

（編輯 凌 波）

A Method of Testing CAN/LIN Auto Bus System Based on Dual Channel

ZHONG Ke-hua，RAO Shui-ming

（Automobile Engineering Institute of GAC Group，Guangzhou 511434，China）

This article puts forward an auto bus system CAN/LIN test method based on PEAK-USB Pro FD，which is a kind of dual channel card，including 2 CAN/CAN FD channels and 2 LIN channels，made by Peak Company; designs an algorithm of dealing with error while testing for CAN/LIN signals. The system supports 4～16 testing objects on a single PC，which can provide great value in development and production.

CAN；LIN；auto Bus system；test method；dual channel

U463.6

A

1003-8639（2017）10-0069-03

2016-12-12

鐘克華（1972-），男，湖南桂東人，碩士，主要從事汽車電子研究領(lǐng)域；饒水明（1988-），男，江西九江人，主要從事汽車電子研究領(lǐng)域。