在汽車行業(yè)引入新技術(shù)是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)和成本密集型工作。特別是在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，這通常意味著在經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的機(jī)制、功能的增長(zhǎng)和由于更先進(jìn)的總線系統(tǒng)而增加的帶寬之間取得平衡。過(guò)去幾年實(shí)現(xiàn)的可靠性始終是標(biāo)準(zhǔn)，在任何情況下都不得冒險(xiǎn)。最近對(duì)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的需求大幅增加，這代表了新一代汽車硬件和軟件組件批準(zhǔn)過(guò)程中的重要一步。

迄今為止，CAN 總線已被證明是一種高效且穩(wěn)健的通信媒介。憑借靈活的數(shù)據(jù) （FD） 速率理念以及由此增加的帶寬，CAN 總線系統(tǒng)架構(gòu)的存在理由得到了顯著擴(kuò)展。日志中的變化、更高的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和各種比特率需要新的或經(jīng)過(guò)調(diào)整的測(cè)試用例和測(cè)試系統(tǒng)。

【圖1 | CAN幀布局］

網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

測(cè)試總線參與者的網(wǎng)絡(luò)功能的方法在各個(gè)原始設(shè)備制造商的規(guī)范和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中定義。

除了總線物理特性之外，還要測(cè)試各種控制器參數(shù)，例如比特率和掃描時(shí)間。通過(guò)評(píng)估總線通信，對(duì)照數(shù)據(jù)定義（例如 ID《 DLC、循環(huán)時(shí)間、計(jì)數(shù)器的信號(hào)測(cè)試和校驗(yàn)和）測(cè)試控制單元的傳輸消息。

典型的測(cè)試用例包括確定工作電壓限制、功耗和發(fā)射啟動(dòng)，以及以脈沖和斜坡形式對(duì)工作電壓故障的反應(yīng)。

測(cè)試 CAN 錯(cuò)誤管理是 CAN 控制單元測(cè)試中的一項(xiàng)重要測(cè)試任務(wù)。為了檢查總線關(guān)閉處理，控制單元的傳輸消息被中斷，并且在等待階段評(píng)估發(fā)送和等待階段、重新初始化和接收準(zhǔn)備情況。網(wǎng)絡(luò)管理的測(cè)試用例符合所使用的網(wǎng)絡(luò)管理類型（OSEK-NM、NMHigh、AutoSAR）并檢查狀態(tài)轉(zhuǎn)換和喚醒原因，例如維護(hù)空閑總線和定時(shí)。車載診斷的測(cè)試復(fù)合體包含例如傳輸日志測(cè)試、CAN 錯(cuò)誤管理（監(jiān)控開始、電壓閾值、消息故障、信號(hào)錯(cuò)誤、總線關(guān)閉）和診斷服務(wù)檢查。

CAN FD接口測(cè)試

CAN FD本質(zhì)上是對(duì)日志級(jí)別的擴(kuò)展。這就是為什么經(jīng)典 CAN 的測(cè)試規(guī)范中的大多數(shù)點(diǎn)也適用于 CAN FD。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明幾個(gè)需要額外執(zhí)行的特性或測(cè)試用例。

兼容性

CAN FD 與 CAN 完全兼容，即每個(gè) CAN FD 控制器都可以發(fā)送和接收經(jīng)典 CAN 幀。但是，僅支持 CAN 標(biāo)準(zhǔn)的控制器無(wú)法解碼 CAN FD 幀。

在 CAN FD 驗(yàn)收測(cè)試中，無(wú)論通過(guò)控制單元發(fā)送或接收的幀類型如何，都必須始終正確確認(rèn) （ACK）。由于錯(cuò)誤識(shí)別的不規(guī)則性而導(dǎo)致的錯(cuò)誤幀不得出現(xiàn)在總線上。

數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

最大應(yīng)用程序數(shù)據(jù)長(zhǎng)度從 8 個(gè)字節(jié)增加到 64 個(gè)字節(jié)。必須為所有發(fā)送的消息檢查這些值。這以與經(jīng)典 CAN 相同的方式發(fā)生，在不同條件下進(jìn)行跟蹤記錄和分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)定義中的規(guī)范進(jìn)行后續(xù)測(cè)試。不正確的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度會(huì)導(dǎo)致接收者的功能受限，因此必須在相應(yīng)的測(cè)試用例中進(jìn)行模擬以識(shí)別故障。

比特率

CAN 總線上無(wú)故障通信的重要參數(shù)是比特率。與經(jīng)典 CAN 不同，CAN FD 以靈活的比特率工作，即在一幀內(nèi)具有不同的傳輸速度。在仲裁階段，數(shù)據(jù)以高達(dá) 1 Mbit/s 的速度發(fā)送。在數(shù)據(jù)階段，它 以高達(dá) 10 Mbit/s 的速度發(fā)送。例如，典型的組合是 500 和 2000 kbit/s?；谟布慕鉀Q方案適用于傳輸端測(cè)試。這使得可以在一幀或多幀中同時(shí)并連續(xù)地測(cè)量?jī)煞N比特率。高分辨率、CAN FD 觸發(fā)示波器也適用于幀的說(shuō)明性測(cè)量。

比特率開關(guān) （BRS）

幀控制字段中的新 BRS 位表示以高比特率（隱性比特）或低比特率（顯性比特）發(fā)送。通過(guò)跟蹤記錄和分析，將控制單元發(fā)送的幀與制造商規(guī)范或數(shù)據(jù)定義進(jìn)行比較和評(píng)估。通常，必須始終以高比特率發(fā)送所有 FD 幀。

在接收端，控制單元不能區(qū)分快幀和慢幀。為此，單個(gè)或所有 FD 接收消息在特定時(shí)間段內(nèi)既快又慢地發(fā)送。這既不能導(dǎo)致總線上的錯(cuò)誤幀，也不能出現(xiàn)額外的錯(cuò)誤存儲(chǔ)器條目。

錯(cuò)誤狀態(tài)指示器 （ESI）

CAN FD 中的 ESI 位顯示 CAN FD 控制器的當(dāng)前錯(cuò)誤狀況。顯性值指示錯(cuò)誤主動(dòng)，隱性值錯(cuò)誤被動(dòng)。

因此，在有關(guān) CAN FD 錯(cuò)誤管理的測(cè)試用例中，除了對(duì)達(dá)到 busoff 的反應(yīng)的常見(jiàn)測(cè)試用例外，還必須強(qiáng)制執(zhí)行和評(píng)估另外兩個(gè)錯(cuò)誤條件。為此，需要一個(gè)靈活、可配置的壓力和觸發(fā)模塊，它可以中斷任何 CAN 和 CAN FD 消息。

比特率切換

從慢比特率切換到快比特率發(fā)生在 BRS 位的采樣點(diǎn)，從快比特率切換到慢比特率在 CRC 定界符的采樣點(diǎn)或直接在識(shí)別錯(cuò)誤后進(jìn)行。因此，錯(cuò)誤幀總是以標(biāo)稱（慢）比特率發(fā)送。碼率切換必須測(cè)試發(fā)送端和接收端的故障識(shí)別。

掃描時(shí)間

CAN FD 控制器在明確定義的時(shí)間點(diǎn)確定每個(gè)發(fā)送或接收位的值。此值必須根據(jù)制造商規(guī)范進(jìn)行配置。由于比特率切換，CAN FD 有兩種不同的掃描時(shí)間。

【圖2 | CAN位時(shí)序］

可以借助各種方法確定掃描時(shí)間，包括根據(jù)專利 DE102009039200 A1 的方法。

對(duì)于 CAN FD，需要顯著提高幀生成精度并調(diào)整信號(hào)生成以測(cè)量所有可能幀類型的掃描時(shí)間（CAN/CAN FD、標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展、ISO/非 ISO） 。

硬件

要執(zhí)行的控制單元測(cè)試的類型和范圍決定了所需的硬件資源。

為了能夠確定與控制單元的通信的安全性和容錯(cuò)性，必須將各個(gè)通信參數(shù)移動(dòng)到允許的公差范圍的限制范圍內(nèi)并超出該范圍。

休息總線控制器

CAN 或 CAN FD 的通信矩陣可以選擇定義為 DBC、FIBEX 或 AUTOSAR 系統(tǒng)描述格式。G?PEL 61 系列電子平臺(tái)的 restbus 控制器具有模塊化且因此可擴(kuò)展的測(cè)試資源概念。這使得對(duì)各個(gè)測(cè)試對(duì)象的靈活調(diào)整成為可能。

對(duì)于 CAN FD 通信，TJA1044GT 收發(fā)器與集成的 BOSCH CAN FD IP 內(nèi)核結(jié)合使用，并允許高達(dá) 10 Mbit/s 的比特率。針對(duì) CAN FD 相應(yīng)擴(kuò)展了 restbus 模擬（基于幀或根據(jù) AUTOSAR）、傳輸和診斷日志或網(wǎng)絡(luò)管理的功能。

壓力、觸發(fā)和分析模塊

使用壓力、觸發(fā)和分析模塊 Basic CON 4055，可以專門操作和分析 CAN/CAN FD 通信。這為進(jìn)行精確的日志測(cè)試創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。Basic CON 4055 可以中斷任何 CAN/CAN FD 消息，并在四個(gè)可配置端口上為此提供 250 多個(gè)獨(dú)立的消息觸發(fā)器，以及用于外部資源使用的觸發(fā)器輸入和輸出。

分析功能還包括 CAN/CAN FD 通信的比特率測(cè)量。對(duì)于 CAN FD，可以選擇同時(shí)測(cè)量?jī)煞N比特率（仲裁和數(shù)據(jù)階段）。

該模塊用于當(dāng)前的接口和網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀。

信號(hào)發(fā)生器

掃描時(shí)間的確定涉及根據(jù) DE102009039200 A1 的過(guò)程中數(shù)據(jù)鏈路層中的錯(cuò)誤處理。此處使用的發(fā)送器必須能夠生成修改后的 CAN/CAN FD 消息。消息的處理通過(guò)數(shù)據(jù)區(qū)域中單個(gè)位的部分反轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行。

【圖4 | 掃描時(shí)間確定原理圖解】

然后 CAN/CAN FD 參與者通過(guò)錯(cuò)誤電報(bào)對(duì)識(shí)別的 CRC 錯(cuò)誤做出反應(yīng)。

為了精確地進(jìn)行百分之一的測(cè)定，使用了信號(hào)發(fā)生器，它可以以相應(yīng)的分辨率、精度和速度發(fā)送測(cè)試信號(hào)。

概括

對(duì)于CAN FD，大部分汽車廠商的測(cè)試規(guī)范仍然有效，不受限制。在某些測(cè)試用例中需要升級(jí)，而另一些則是全新添加的。現(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)將在硬件和軟件領(lǐng)域進(jìn)行調(diào)整和升級(jí)。在硬件上，這主要影響 restbus 控制器和壓力和觸發(fā)模塊，而在軟件上，則影響 CAN FD 日志的完整集成。

作者：Steffen Rauh，Andreas Schmidt

審核編輯：郭婷