基于CANoe和VTSystem的BCM測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建

神紅玉，宋錦剛，宋錦明

（1.江蘇護(hù)理職業(yè)學(xué)院信息中心，江蘇 淮安 223003；2.江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技處，江蘇 淮安 223003；3.上汽集團(tuán)商用車技術(shù)中心，上海 200438）

基于CANoe和VTSystem的BCM測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建

神紅玉1，宋錦剛2，宋錦明3

（1.江蘇護(hù)理職業(yè)學(xué)院信息中心，江蘇 淮安 223003；2.江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技處，江蘇 淮安 223003；3.上汽集團(tuán)商用車技術(shù)中心，上海 200438）

首先簡(jiǎn)要介紹車身控制器(BCM)的作用;接著詳細(xì)介紹了基于CANoe和VT System 的BCM測(cè)試系統(tǒng)的硬件架構(gòu)及原理，給出了測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試軟件設(shè)計(jì);最后，利用測(cè)試系統(tǒng)對(duì)BCM進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試，驗(yàn)證了該測(cè)試系統(tǒng)的有效性。

BCM；CANoe；VT System；測(cè)試系統(tǒng)

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.050

CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-158-04

引言

車身控制器（Body Controller Module，以下簡(jiǎn)稱BCM）是整車控制系統(tǒng)中核心控制模塊，主要功能包括整車燈光控制；雨刮、門鎖控制；電動(dòng)車窗、電動(dòng)天窗控制；儀表指示信號(hào)提供；動(dòng)力總成、底盤和車身等核心子系統(tǒng)之間實(shí)時(shí)信息交互；車燈自適應(yīng)調(diào)節(jié)、電動(dòng)后視鏡、電動(dòng)座椅、電動(dòng)記憶座椅控制等。此外，BCM還需要支持CAN/LIN等通信及網(wǎng)關(guān)路由功能；在線故障診斷以及Bootloader在線程序刷新功能。因此，構(gòu)建穩(wěn)定、高效的BCM測(cè)試系統(tǒng)，以便對(duì)BCM進(jìn)行系統(tǒng)、嚴(yán)格的測(cè)試驗(yàn)證，是整車開(kāi)發(fā)過(guò)程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1、BCM測(cè)試系統(tǒng)硬件架構(gòu)及原理

BCM測(cè)試系統(tǒng)由VMS、CANoe、VT System各種功能板卡、供電電源（Power Supply）以及各種真實(shí)負(fù)載（Actors）和傳感器（Sensors）等組成。硬件架構(gòu)如圖1所示。

1.1 CANoe

CANoe是網(wǎng)絡(luò)和ECU開(kāi)發(fā)、測(cè)試和分析的專業(yè)工具，支持從需求分析到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程。CANoe能夠支持CAN，LIN，MOST，F(xiàn)lexRay等多種總線，可以用于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與仿真分析。同時(shí)，CANoe可以用在整個(gè)開(kāi)發(fā)階段以及ECU的診斷過(guò)程中。例如：驗(yàn)證單個(gè)開(kāi)發(fā)階段，檢查原型，回歸測(cè)試和合格測(cè)試。為了使得測(cè)試任務(wù)簡(jiǎn)單易行，測(cè)試功能集包括下列組件：

1）在CANoe中使用XML或CAPL測(cè)試模塊（以測(cè)試組和測(cè)試用例的形式組織）執(zhí)行連續(xù)的測(cè)試流。測(cè)試模塊可以在測(cè)量過(guò)程中的任意時(shí)刻啟動(dòng)執(zhí)行。在XML模塊中，可以從預(yù)定義的測(cè)試模式中組合測(cè)試，并能很容易地使用輸入輸出向量進(jìn)行參數(shù)化。CAPL測(cè)試模塊使用編程實(shí)現(xiàn)，它包含了非常靈活的測(cè)試流控制功能。在測(cè)試執(zhí)行的過(guò)程中可同時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)，比如單條報(bào)文是否按照指定周期發(fā)送等。

2）測(cè)試服務(wù)庫(kù)包含了一些預(yù)定義的測(cè)試函數(shù)，可簡(jiǎn)化測(cè)試過(guò)程的設(shè)置。它們?cè)贑APL和XML測(cè)試模塊中使用，可以從數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行參數(shù)化。例如，可以監(jiān)視：報(bào)文周期，ECU從收到報(bào)文到發(fā)出響應(yīng)報(bào)文的反應(yīng)時(shí)間，信號(hào)值和診斷參數(shù)的有效性。為了評(píng)價(jià)被測(cè)ECU的品質(zhì)，可以從測(cè)試中輸出不同的統(tǒng)計(jì)值，包括測(cè)試過(guò)程中的偏差數(shù)量。測(cè)試服務(wù)庫(kù)中還包含了一些可以簡(jiǎn)化ECU仿真的函數(shù)。

3）在測(cè)試模塊運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)生成一個(gè)全面的測(cè)試報(bào)告。例如，已執(zhí)行的測(cè)試用例的名稱和單個(gè)測(cè)試的結(jié)果都會(huì)被記錄。測(cè)試報(bào)告可以補(bǔ)充用戶自定義的信息。CANoe把結(jié)果寫到一個(gè)可修改的XML文件中，可以做進(jìn)一步的處理。一個(gè)XSLT格式的表單可用于調(diào)整測(cè)試報(bào)告的輸出格式。

4）CANoe可以同時(shí)管理測(cè)試設(shè)置窗口中任意數(shù)目的測(cè)試環(huán)境。一個(gè)測(cè)試環(huán)境包括測(cè)試模塊和用于執(zhí)行測(cè)試的附加功能塊。測(cè)試環(huán)境可獨(dú)立于系統(tǒng)配置保存，能用于不同的項(xiàng)目。

1.2 VT System

系統(tǒng)通過(guò)VT System相應(yīng)的組件模擬替代連接于ECU的真實(shí)執(zhí)行器與傳感器。如果需要VT組件所模擬的 I/O信號(hào)可同時(shí)與真實(shí)傳感器和執(zhí)行器連接。所有ECU測(cè)試所需輸入或輸出仿真模塊和相關(guān)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)仿真模塊統(tǒng)一集成于VT System組件：

1）板載繼電器用于信號(hào)通道切換（如：連接內(nèi)部模擬執(zhí)行器或外部真實(shí)執(zhí)行器）；

2）制造信號(hào)線間短路，或信號(hào)線對(duì)電源或?qū)Φ囟搪罚?/p>

3）制造信號(hào)線間開(kāi)路；

4）負(fù)載模擬或傳感器模擬；

5）帶信號(hào)調(diào)理的測(cè)量模塊；

6）用于連接外部測(cè)試設(shè)備的接口；

7）清晰的前面板接口I/O狀態(tài)標(biāo)識(shí)。

VT System在CANoe Test Feature Set（從CANoe V7.0SP5以上）對(duì)測(cè)試自動(dòng)化特性增加了下述功能：

1）已連接的VT System能自動(dòng)識(shí)別VT System中組件；

2）通過(guò)CANoe相關(guān)對(duì)話框既可實(shí)現(xiàn)VT System的配置；

3）通過(guò)CAPL和XML測(cè)試模塊可對(duì)整個(gè)VT System進(jìn)行操作，可以訪問(wèn)所有的測(cè)量和激勵(lì)信號(hào)；

4）測(cè)量信號(hào)顯示在分析窗口中（圖形窗口，數(shù)據(jù)窗口），并且可以在CANoe 的記錄模塊中對(duì)其進(jìn)行記錄。

通過(guò)VT System可以把對(duì)ECUs以及車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能測(cè)試結(jié)合起來(lái)。能滿足自動(dòng)化測(cè)試的CANoe提供了兩者結(jié)合的紐帶。VT System的模塊化設(shè)計(jì)方法，能滿足用戶對(duì)各種測(cè)試活動(dòng)的不同要求，它涵蓋了從最簡(jiǎn)單的測(cè)試應(yīng)用要求到非常復(fù)雜的測(cè)試方案的實(shí)現(xiàn)：

1）能夠?qū)Κ?dú)立ECU進(jìn)行測(cè)試；

2）通過(guò)統(tǒng)一功能測(cè)試裝置滿足對(duì)多個(gè)ECUs及其子系統(tǒng)的測(cè)試；

3）通過(guò)靈活的測(cè)試設(shè)備滿足開(kāi)發(fā)階段和驗(yàn)證階段對(duì)測(cè)試平臺(tái)的要求。

1.3 VT System主要功能板卡

1）VT8012背板 通過(guò)VT8012背板，可以把12個(gè)VT組件安裝在19英寸的機(jī)架或19英寸的框架中。Vector可以提供機(jī)箱以及相關(guān)的工程服務(wù)。VT8012背板提供了與PC連接的以太網(wǎng)接口，并保證保VT System與PC間的電隔離。用戶也可以把VT8012背板級(jí)聯(lián)起來(lái)，組成更為強(qiáng)大的測(cè)試系統(tǒng)。此外背板還提供了VT組件所需的12V工作電源。

2）VT 1004負(fù)載和測(cè)量模塊 VT1004模塊可以連接ECU的四路輸出，用于測(cè)量伺服電動(dòng)機(jī)或者燈的輸出電氣參數(shù)。

3）VT2004 激勵(lì)模塊 VT2004可以提供4路輸入給ECU，用于模擬車用傳感器如溫度傳感器以及各種開(kāi)關(guān)的輸入信息。

4）VT2516 數(shù)字I/O模塊

VT2516可以提供16路通道數(shù)字輸入/輸出，用于模擬數(shù)字量開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)、測(cè)量ECU輸出電壓。

5）VT7001 電源模塊 通過(guò)VT7001電源模塊可以控制ECU供電，包括KL15、KL30、KL31等，能夠提供最大70A的連續(xù)電流輸出，同時(shí)能夠進(jìn)行電流測(cè)量（10uA-70A），同時(shí)，還可以模擬短路、開(kāi)路等電源故障。

2、測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在單個(gè)ECU和整體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要不斷的創(chuàng)建、維護(hù)和執(zhí)行測(cè)試序列。CANoe中的XML測(cè)試模塊提供了一個(gè)理想的測(cè)試序列抽象，可以被用于開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段。測(cè)試序列是由一系列的測(cè)試用例組成的。配置測(cè)試用例的方式有兩種：一種是參數(shù)化現(xiàn)有的測(cè)試模式，另一種是使用CAPL庫(kù)中的測(cè)試用例。使用TAE（Test Automation Editor）可以既方便又快速的創(chuàng)建測(cè)試用例及測(cè)試模塊。TAE是一種圖形化的測(cè)試程序創(chuàng)建與編輯軟件，它的軟件界面如圖2所示：

TAE的主要功能包括：

1）創(chuàng)建和編輯測(cè)試序列并靈活定義測(cè)試用例的執(zhí)行順序；

2）清晰的構(gòu)建測(cè)試組中的測(cè)試用例；

3）可使用CAN, LIN, FlexRay的數(shù)據(jù)庫(kù)(DBC, LDF, FIBEX)中的主要元素；

4）可使用診斷數(shù)據(jù)庫(kù)(CDD, ODX)中的主要元素；

5）以圖形方式來(lái)參數(shù)化測(cè)試模式；

6）鏈接和修改CAPL庫(kù)中的測(cè)試用例；

7）圖形化的用戶界面，窗口可拖拽，可縮放。

2.1 測(cè)試程序設(shè)計(jì)

車身控制器測(cè)試程序設(shè)計(jì)主要通過(guò)TAE和CANoe的CAPL編程環(huán)境實(shí)現(xiàn)，最終生成基于XML格式的腳本文件。測(cè)試程序包括功能測(cè)試，網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，診斷協(xié)議測(cè)試三部分，主要內(nèi)容如下表1所示：

表1 測(cè)試程序主要內(nèi)容

2.2 測(cè)試用例舉例

以除霧功能過(guò)壓保護(hù)測(cè)試為例，下圖3給出了該測(cè)試用例的測(cè)試環(huán)境、準(zhǔn)備、測(cè)試步驟和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

最終生成基于XML格式的腳本文件，如圖4所示：

在測(cè)試過(guò)程中，可以通過(guò)CANoe對(duì)整個(gè)測(cè)試過(guò)程進(jìn)行管理，可以靈活的配置本次測(cè)試所要執(zhí)行的測(cè)試項(xiàng)等。同時(shí)，在測(cè)試過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)測(cè)試過(guò)程。圖5為CANoe測(cè)試管理界面。

3、測(cè)試結(jié)果

在每輪測(cè)試結(jié)束，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成本次測(cè)試的測(cè)試報(bào)告，用于測(cè)試人員評(píng)判分析，測(cè)試報(bào)告如圖6所示：

4、結(jié)論

利用該測(cè)試系統(tǒng)，很好的完成了BCM的測(cè)試工作，發(fā)現(xiàn)了一些產(chǎn)品功能與功能定義的偏差和缺陷，并有效的指導(dǎo)了設(shè)計(jì)工程師以及相關(guān)供應(yīng)商對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改和完善，保證了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)質(zhì)量與開(kāi)發(fā)進(jìn)度，同時(shí)也保證了在對(duì)整車性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定高效地運(yùn)行。

本文為2014年度淮安市科技支撐計(jì)劃應(yīng)用研究與科技攻關(guān)（工業(yè)）項(xiàng)目（HAG2014038 新能源汽車整車控制模塊VMS測(cè)試系統(tǒng)的集成開(kāi)發(fā)）階段性研究成果。

[1] Vector Informatik GmbH.CANoe Installation Guide, CANoe User Guide,CANdb ++ User Guide [M]. Eb-erdingen: SATZTEAM Fotosatz & Neue Medien Gm-bh, 2002.

[2] 張新波, 孫澤昌, 羅峰. 使用CANoe對(duì)車身控制器局域網(wǎng)絡(luò)仿真的研究[J], 江蘇大學(xué)學(xué)報(bào),2003,24(5).

[3] 神紅玉, 宋錦剛, 宋錦明. 基于CANoe的高性能網(wǎng)關(guān)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建[J], 工業(yè)控制計(jì)算機(jī), 2010,23(8).

Building of Test System of BCM Based on CANoe and VT System

Shen Hongyu1, Song Jingang2, Song Jinming3
( 1.nursing vocational college information center of jiangsu huaian, Jiangsu Huaian 223003; 2. Jiangsu vocational and technical college of finance and economics and technology, Jiangsu Huaian 223003; 3. Saic commercial vehicle technology center, Shanghai 200438 )

Firstly, the role of Body Controller Module (BCM) is briefly introduced in the paper, then the hardware design, operating principle and test software design of the test system of BCM based on CANoe and VT System are introduced in detail. Finally, the test software is applied to BCM testing, and the test results show that the test system is effective.

BCM; CANoe; VT System; test system

U463.6

A

1671-7988(2016)10-158-04

神紅玉，（1973.10-），副教授，就職于江蘇護(hù)理職業(yè)學(xué)院，主要研究方向：計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)。

項(xiàng)目支持：本文為2014年度淮安市科技支撐計(jì)劃應(yīng)用研究與科技攻關(guān)（工業(yè)）項(xiàng)目（HAG2014038新能源汽車整車控制模塊VMS測(cè)試系統(tǒng)的集成開(kāi)發(fā)）階段性研究成果。