總線對標(biāo)測試的研究與分析

李志濤

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定 071000）

總線對標(biāo)測試的研究與分析

李志濤

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定 071000）

隨著汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，以CAN總線為基礎(chǔ)的車載總線技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，而CAN總線需求規(guī)范的設(shè)計卻是總線開發(fā)流程中的核心工作之一。本文介紹總線需求規(guī)范設(shè)計前期的總線對標(biāo)測試，詳細描述CAN總線的對標(biāo)測試內(nèi)容、測試方法以及總線對標(biāo)應(yīng)用等。

CAN總線；對標(biāo)測試；需求規(guī)范；物理層；數(shù)據(jù)鏈路層

隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代汽車越來越智能化，大量的電子控制裝置造成汽車線束急劇增加，既提升了電路的復(fù)雜性又降低了汽車可靠性，同時也增大了維修難度，CAN總線由此應(yīng)運而生［1］。CAN總線憑借其本身的高性能，已經(jīng)成為汽車領(lǐng)域的主導(dǎo)總線，國內(nèi)外知名主機廠均已建立企業(yè)級總線需求規(guī)范，要求零部件供應(yīng)商依據(jù)制定的總線需求規(guī)范，進行總線產(chǎn)品開發(fā)。本文探討了應(yīng)用對標(biāo)管理方式，在總線需求規(guī)范設(shè)計前期進行總線對標(biāo)測試，通過開展總線對標(biāo)測試，采集標(biāo)桿車輛總線數(shù)據(jù)信息與關(guān)鍵參數(shù)，為主機廠CAN總線需求規(guī)范的設(shè)計與問題的解決提供參考，實現(xiàn)企業(yè)總線需求規(guī)范的持續(xù)優(yōu)化，并提升總線產(chǎn)品的品質(zhì)。

1 對標(biāo)管理概述

對標(biāo)管理起源于20世紀70年代的美國，最初是人們利用對標(biāo)尋找自身與其他公司的差距，并把它作為一種調(diào)查比較的基準(zhǔn)方法。后來逐漸演變成為能夠?qū)ふ易罴寻咐蜆?biāo)準(zhǔn)，加強企業(yè)內(nèi)部管理的一種方法。目前，對標(biāo)管理常見的方式有4種。①內(nèi)部對標(biāo)。由于公司內(nèi)部不同部門之間有許多相似的職能，因此內(nèi)部部門之間通過內(nèi)部對標(biāo)，找出內(nèi)部業(yè)務(wù)的運行標(biāo)準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)就稱為內(nèi)部對標(biāo)。其主要的優(yōu)點是相互間分享的信息量大，內(nèi)部知識能立即運用，但同時也易造成封閉、忽視其他公司信息的可能性。②競爭性對標(biāo)。競爭性對標(biāo)的對象是直接競爭對手，原因是兩者有著相似的產(chǎn)品和市場。一般，競爭性對標(biāo)能夠很容易地了解其對標(biāo)結(jié)果，但競爭對手的核心信息卻不易獲得。③行業(yè)對標(biāo)。行業(yè)對標(biāo)是指與本公司處于同一行業(yè)但不在一個市場的公司對標(biāo)。行業(yè)對標(biāo)因為彼此不是直接競爭對手，所以比較容易找到愿意與之分享信息的對標(biāo)對象，但這樣就可能產(chǎn)生相應(yīng)的對標(biāo)費用。④類屬（程序）對標(biāo)。類屬（程序）對標(biāo)是指與不相關(guān)的公司就某個工作的程序?qū)?biāo)，相比而言，類屬對標(biāo)跨越了自身行業(yè)與工作范圍，因此這種方法實施起來比較困難。

而總線對標(biāo)測試，就是借鑒對標(biāo)管理的方式，在總線需求規(guī)范設(shè)計前期，針對CAN總線部分開展競爭性對標(biāo)與行業(yè)對標(biāo)，獲取總線數(shù)據(jù)信息與關(guān)鍵參數(shù)。對比標(biāo)桿，從而輔助總線需求規(guī)范設(shè)計工作與協(xié)助解決過程中的問題。

2 總線對標(biāo)測試準(zhǔn)備

2.1 標(biāo)桿車資料收集

總線對標(biāo)測試前，需通過多種渠道收集標(biāo)桿車輛的相關(guān)資料，如標(biāo)桿車輛使用說明書、維修手冊與標(biāo)桿車輛電氣原理圖、線束圖等。通過收集的標(biāo)桿車資料，使總線對標(biāo)測試人員了解車輛基本構(gòu)造、性能、功能特性、車輛使用的相關(guān)操作方法、標(biāo)桿車輛的拆解與分析等情況。

2.2 對標(biāo)測試工具

總線對標(biāo)測試的工具主要包括：CANoe+CANcaseXL、CANstress、數(shù)字示波器、數(shù)字萬用表等。其中，CANoe是CAN總線的監(jiān)測、仿真、測試工具，能夠?qū)偩€的報文時間周期、報文長度等進行測試［2］?？稍贑ANoe軟件窗口觀察ECU總線信息的發(fā)送、測量總線負載率，實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)的記錄功能。CANoe軟件與CANcaseXL硬件接口匹配使用，可支持從總線需求分析到系統(tǒng)實現(xiàn)與測試驗證的整個總線開發(fā)過程。CANstress［3］作為專業(yè)的總線干擾工具，可直接連接CAN網(wǎng)絡(luò)，并將各種干擾邏輯注入到CAN總線上，以此來驗證CAN總線的抗干擾能力。數(shù)字示波器用于記錄觀察總線的電平［4］。測試人員可在示波器中觀察和記錄總線信號的波形，同時測量總線信號波形的物理電平狀態(tài)，并對總線電平進行初步解析。

當(dāng)標(biāo)桿車輛的總線子網(wǎng)確定之后，然后將測試設(shè)備連接至被測總線子網(wǎng)的物理雙絞線上。測試設(shè)備連接示意圖見圖1。

圖1 測試設(shè)備連接示意圖

3 總線對標(biāo)測試

總線對標(biāo)測試內(nèi)容主要包括物理層［5］、數(shù)據(jù)鏈路層［6］、總線錯誤處理對標(biāo)及相關(guān)關(guān)注點對標(biāo)測試等。3.1物理層對標(biāo)測試

1）總線通信速率即應(yīng)用CANoe軟件的速率掃描功能，對標(biāo)桿車輛的總線子網(wǎng)進行總線通信速率掃描，獲取該子網(wǎng)的通信速率數(shù)值。見圖2。

圖2 通信速率測試

2）總線子網(wǎng)電阻斷開車輛蓄電池連接，在標(biāo)桿車輛總線子網(wǎng)非通信的狀態(tài)下，采用數(shù)字萬用表測量總線子網(wǎng)的終端電阻，獲取該子網(wǎng)的總線終端電阻數(shù)值。

3）總線電壓測試［7］在總線子網(wǎng)通信狀態(tài)下，應(yīng)用數(shù)字示波器分別采集總線子網(wǎng)的CAN_H與CAN_L線的信號波形，測量總線信號的物理電平特性參數(shù)。見圖3。

圖3 總線信號波形測量

經(jīng)過對所采集信號波形的測量、運算，完成總線對標(biāo)測試項目內(nèi)容，見表1。

表1 信號物理特性對標(biāo)測試

3.2 數(shù)據(jù)鏈路層對標(biāo)測試

在標(biāo)桿車輛總線子網(wǎng)通信狀態(tài)下，應(yīng)用CANoe的Trace窗口功能，監(jiān)控標(biāo)桿車輛總線子網(wǎng)數(shù)據(jù)信息。見圖4。

圖4 總線信息監(jiān)控

觀察CANoe軟件Trace窗口總線數(shù)據(jù)，同時依次移除標(biāo)桿車輛總線子網(wǎng)上各控制器單元，并同步監(jiān)測Trace窗口的總線報文信息，以獲取表2所示的對標(biāo)內(nèi)容。

表2 數(shù)據(jù)鏈路層對標(biāo)測試

3.3 總線故障對標(biāo)測試

在總線子網(wǎng)處于通信的狀態(tài)下，標(biāo)桿車輛總線子網(wǎng)上連接總線干擾工具CANstress，并應(yīng)用CANstress模擬各種總線物理故障與總線busoff故障，通過觀察總線的通信情況，獲取標(biāo)桿車輛總線子網(wǎng)錯誤故障的處理狀態(tài)。見表3。

3.4 其它總線對標(biāo)測試

依據(jù)標(biāo)桿車輛整體架構(gòu)、電氣特性，對標(biāo)輸入資料的收集情況，以及標(biāo)桿車輛的整體認知與制定的對標(biāo)內(nèi)容等信息，詳細分析之后，可進行其它總線的對標(biāo)測試。見表4。

目前，CAN總線在國內(nèi)汽車廠的應(yīng)用日益廣泛，CAN總線技術(shù)顯得至關(guān)重要，不同的OEM廠商之間在需求規(guī)范的設(shè)計與總線策略的制定上存在一定的差異，因此在CAN總線開發(fā)設(shè)計工作的前期，依據(jù)需求及關(guān)注的問題，在進行以上所述的基本總線對標(biāo)測試內(nèi)容外，需深入思考制定相應(yīng)的總線對標(biāo)內(nèi)容，并通過開展總線對標(biāo)測試，逆向獲取標(biāo)桿信息進行參考，逐步制定適合OEM車輛特性的需求規(guī)范。

表3 總線故障對標(biāo)測試

表4 其它總線對標(biāo)測試

4 總線對標(biāo)測試應(yīng)用

應(yīng)用對標(biāo)模式，開展競爭性對標(biāo)與行業(yè)對標(biāo)，測試標(biāo)桿車輛總線子網(wǎng)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)管理參數(shù)與總線故障行為等測量活動，獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，通過對獲取的標(biāo)桿數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，可相應(yīng)應(yīng)用在自身總線開發(fā)設(shè)計的工作中，如總線網(wǎng)絡(luò)拓撲的設(shè)計、電子電器架構(gòu)優(yōu)化、總線報文ID分配與定義、總線報文類型與周期時間定義、總線故障處理行為、總線物理波形電壓特性與品質(zhì)評測等。

5 結(jié)束語

本文通過對總線對標(biāo)測試的介紹，詳細描述了總線對標(biāo)測試方法、內(nèi)容與對標(biāo)應(yīng)用等。為總線開發(fā)設(shè)計工作提供一種尋找差距和學(xué)習(xí)的有效方法。開展總線對標(biāo)測試，可詳細了解自身與同行業(yè)間、競爭公司間的技術(shù)差距，選對標(biāo)桿，進行學(xué)習(xí)、借鑒、引進、消化、追趕，不斷縮小與標(biāo)桿的差距，不斷提高和改進總線開發(fā)設(shè)計工作。

［1］彭承榮，覃華強，彭楊.基于Vector工具鏈的汽車CAN總線測試［J］.現(xiàn)代制作技術(shù)與裝備，2014（4）：82-83.

［2］楊法松.CAN總線測試自動化研究［J］.汽車實用技術(shù)，2015（11）：47-52.

［3］CANStressDR用戶手冊：CANstress_Manual_En［Z］.

［4］唐健，鄒利寧，胡艷峰.整車CAN總線測試［J］.汽車電器，2014（12）：74-75.

［5］ISO 11898-2：2003 Controller area network（CAN）——Part2：High-speed medium access unit［S］.

［6］ISO 11898-1：2003 Controller area network（CAN）——Part 1：Data link layer and physical signaling［S］.

［7］胡艷峰.基于Vector總線設(shè)備的CAN總線測試方法概述［J］.汽車電器，2015（12）：55-56.

（編輯凌波）

Research and Analysis on BUS Benchmark Test

LI Zhi-tao
（R&D Center of Great Wall Motor Company，Automotive Engineering Technical Center of HeBei，Baoding 071000，China）

With the rapid development of vehicle electric technology，vehicle BUS technology which based on CAN BUS is widely used.It is one of the key works to design CAN BUS demand specification.The article introduces BUS benchmark test for BUS demand specification design on pre-stage，and demonstrates details about test contents，testing method and BUS benchmark application and etc.

CAN BUS；benchmark test；requirement specification；physical layer；data link layer

U463.62

B

1003－8639（2017）01－0052－04

2016-04-22

李志濤（1983-），男，工程師，主要從事汽車總線測試與車輛電器功能測試。