CAN總線實時仿真測試平臺的研發(fā)

CAN 總線測試平臺拓撲結(jié)構(gòu)如圖1 所示,它由實時仿真節(jié)點、待測節(jié)點和運行在PC 上的相關(guān)軟件組成。其中實時仿真節(jié)點由微處理器與PhilipsSJA100 CAN 控制器構(gòu)成的真實結(jié)點,通過RS485 接收運行在PC 機上配置與監(jiān)控軟件發(fā)送的配置信息,仿真某一特定ECU 的通訊功能,定時向總線上發(fā)送特定的信息,從總線上接收信息,并上傳其運行狀態(tài);待測節(jié)點為真實網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的ECU 節(jié)點;在PC 機上運行一些相關(guān)的測試軟件, 如: CANoe 、CANScope 以及仿真結(jié)點配置軟件與監(jiān)控軟件。該測試平臺可測試系統(tǒng)的各項指標,如總線負載、發(fā)送延遲、錯誤統(tǒng)計、MCU 的通訊負載分析及各種干擾對總線的影響等。

CANoe 是進行CAN 通訊網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和分析的工具,同時具有強大的系統(tǒng)仿真功能。CANoe 可以建立系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)與節(jié)點、消息及信號的數(shù)據(jù)庫,通過采用其編程語言CAPL 可以進行節(jié)點仿真,對總線上的數(shù)據(jù)能進行動態(tài)的跟蹤并能顯示統(tǒng)計信息。它能夠測量的總線數(shù)據(jù)有:總線負載,峰值負載,總線的各種幀數(shù)據(jù)和幀數(shù)統(tǒng)計,在PC 上消息發(fā)送與接收延時。

波形的質(zhì)量決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?所以要對CAN 總線的物理層進行評價,評價傳輸介質(zhì)、總線CAN 收發(fā)器、終端電阻的分布影響。CANscope 網(wǎng)絡(luò)示波器就是CAN 物理層分析工具。它通過串行總線與PC 相連,記錄模塊能數(shù)字化CAN 總線上的消息并儲存以便采用軟件進行分析,前觸發(fā)模式可以捕捉一幀CAN 消息或一個錯誤幀的前后相鄰數(shù)據(jù)。分析軟件顯示總線電壓值、差分電壓值及填充位隨時間的變化。在跟蹤窗口中可以顯示CAN 消息幀、消息幀的各個組成部分以及錯誤幀。

CAN 網(wǎng)絡(luò)具有很強的錯誤處理能力,當網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點遭受嚴重干擾時,它能自動脫離總線,從而不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的信息交互。ISO11519-2 規(guī)定了CAN 總線對于節(jié)點失靈的容錯能力,因此要根據(jù)要求測量CAN 網(wǎng)絡(luò)對于干擾或者節(jié)點失靈情況的容錯能力。為了測試在受到干擾或者節(jié)點失靈的情況下網(wǎng)絡(luò)是否還能正常工作,CANstress 模擬總線干擾工具可以直接聯(lián)入CAN 總線上,通過軟件控制,可以模擬出各種不同的干擾和失靈情況,以便觀察網(wǎng)絡(luò)在干擾和失靈情況下的運行情況。它有兩種工作方式,一種是破壞節(jié)點上發(fā)送的消息來測試網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力。另一種方式是設(shè)置外部設(shè)備來模擬發(fā)生故障的節(jié)點。

CAN總線實時仿真測試平臺的應(yīng)用

應(yīng)用該平臺可對系統(tǒng)的通訊能力進行評估,可測試系統(tǒng)的各項指標,如總線負載、峰值負載、總線的各種幀數(shù)據(jù)和幀數(shù)統(tǒng)計、發(fā)送延遲、錯誤統(tǒng)計、MCU 的通訊負載分析及各種干擾對總線的影響等。同時可對CAN 總線的物理層和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行評價與優(yōu)化,評價傳輸介質(zhì)、總線CAN 收發(fā)器、終端電阻的分布影響。

下面是幾個對單個ECU 通訊功能、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)以及通訊介質(zhì)選擇的測試實例。通過測試,可以進一步改進整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能。

(1) 單個ECU 通訊部分實時性的對比測試
該測試的目的是觀察相關(guān)軟件功能對消息延時的影響,圖2 所示為消息發(fā)送周期軟件修改前后對比圖。通過測試發(fā)現(xiàn)某條消息的延時比較大,通過軟件進一步優(yōu)化可以消除延時現(xiàn)象。