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，同時對CAN信號、LIN信號的檢測流程及出錯處理算法進行設計。方案支持1臺PC電腦安裝一套上位機軟件搭載4～16個被測設備的工作方式，在研發(fā)和生產中有極大的推廣使用價值。

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產品競爭力，其中提高測試效率、降低測試費用是一條行之有效的途徑。汽車通信網絡通常采用CAN（Controller Area Network,控制器局域網絡）/ LIN（Local Interconnect Network,局域互聯(lián)網絡）總線系統(tǒng)，其測試主要內容包括測試流程制定、測試標準選擇和測試工具使用。如何選擇和使用相應的測試工具，開發(fā)測試軟件并將它們應用到測試過程中，是影響汽車CAN/LIN總線測試效率和測試成本的關鍵因素。

在汽車總線網絡開發(fā)和測試過程中，通常應用的軟件工具是CANoe［1］（CAN Open Environment）。CANoe是德國VECTOR公司開發(fā)的測試工具，其特點是功能強大，缺點是成本高、費用大。本文從降低測試成本考慮，提出了一種基于Peak公司產品，型號為 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，實現對汽車CAN/LIN網絡系統(tǒng)的數據分析、數據統(tǒng)計、網絡優(yōu)化、節(jié)點功能測試等功能。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，其它器件為輔助設備。被測系統(tǒng)的總體結構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結構圖

1 被測系統(tǒng)總體結構及工作原理

1.1 總體結構

被測系統(tǒng)主要由能量回收控制器、發(fā)電機、汽車起動機、電池傳感器、電子負載、電能存儲器、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，實現能量回收功能，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)動機管理系統(tǒng)EMS，提供發(fā)動機的轉速、制動、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；信號線，傳輸點火開關、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)動機信息和信號線傳來的油門踏板、制動等信息，來判斷汽車所處的工況。當汽車處于減速或者制動狀態(tài)時，控制器PMM控制DCDC進行升降電壓、設置發(fā)電機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對電能存儲器進行充電；當汽車處于加速的時候，控制器PMM控制DCDC和繼電器把電能存儲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）時存儲、在需要（加速）時釋放。如此循環(huán)往復，就達到能量回收、存儲和使用的功能，從而實現節(jié)能和環(huán)保低碳的目的。控制器PMM是能量回收系統(tǒng)的核心部分，控制能量回收功能的實現。

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、電子負載Load及繼電器進行實時、有效的檢測。

測試系統(tǒng)主要由車輛總線接口、被測系統(tǒng)、上位機組成。其系統(tǒng)結構如圖2所示。

圖2 測試系統(tǒng)結構圖

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

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

車輛總線接口設備采用Peak公司的雙通道設備，型號為PCAN-USB Pro FD（以下簡稱PCAN卡）。Peak公司的這一型號產品支持LIN、CAN和CAN FD（即CAN with Flexible Data Rate，靈活數據傳輸率）標準，發(fā)送和接收CAN FD和LIN報文。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主要特征是高數據傳輸帶寬，并向下兼容CAN標準。PCAN-USB Pro FD 的性能參數如下。

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

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

PCAN-USB Pro FD適配器經由USB把PC電腦連接到CAN FD網絡和LIN網絡，可同時連接2種總線和4路被測設備（2路CAN FD、2路LIN）。

3 方案軟件設計

3.1 用戶界面設計

設計上位機軟件用戶界面時，要求對被測設備所處狀態(tài)能準確顯示輸入、輸出參數的清晰表達。方案中，同時進行測試的設備有4套，需要顯示的狀態(tài)有CAN信號和LIN信號的通斷、R1和R2繼電器的通斷及閉合次數，測試過程中的出錯信息等。用戶界面如圖3所示。

圖3 測試系統(tǒng)上位機UI界面

3.2 軟件流程

3.2.1 信號檢測流程

1） CAN信號檢測時，CAN報文通過PCAN卡傳送到PC的上位機處理，報文發(fā)送周期為100 ms。記錄測試數據和出錯信息，通過UI顯示測試情況。CAN信號測試流程如圖4所示。

2）LIN信號測試中，把被測設備PMM作為主節(jié)點，PCAN卡作為從節(jié)點。PMM控制器發(fā)送LIN報文，報文發(fā)送周期為120 ms，通過PCAN卡傳送到PC的上位機處理。記錄測試數據和出錯信息，通過UI顯示測試情況。LIN信號測試流程如圖5所示。

圖4 CAN信號測試流程圖 圖5 LIN信號測試流程圖

3.2.2 出錯處理

出錯處理算法：加5減3的算法，即每次出現報文出錯或丟失計數器加5，計數為+5。如果報文正確接收則減3，計數為-3。當累計值小于0時，置累計值為0。當累計值大于或等于30時，認為報文收發(fā)時發(fā)生了連續(xù)性的報文錯誤，進行出錯處理和變量重置。出錯處理算法流程圖如圖6所示。

圖6 出錯處理算法流程圖

4 應用

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PC中安裝一套上位機軟件能搭載8～16個PMM控制器進行測試。考慮到數據處理難度、設備裝置復雜程度、實際可操作性和便利性，實際使用中采用了一臺PC安裝一套上位機軟件搭載4臺PMM控制器的應用方案。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域；饒水明（1988-），男，江西九江人，主要從事汽車電子研究領域。