基于CANoe和Panel Designer的組合儀表（IC）功能測(cè)試

張中君

（上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司，廣西 柳州 545007）

汽車(chē)儀表 （IC）作為人車(chē)交流的媒介，能夠?qū)④?chē)輛的很多提示及故障信息實(shí)時(shí)顯示給駕駛員，以便駕駛員對(duì)車(chē)能夠做出合理正確的操作，傳統(tǒng)低端車(chē)型由于儀表顯示功能簡(jiǎn)單，IC一般選擇硬線模擬信號(hào)通信方式，這一方式最大優(yōu)點(diǎn)是成本低廉。

隨著汽車(chē)行業(yè)發(fā)展，汽車(chē)不僅僅為代步工具，人們對(duì)汽車(chē)配置要求越來(lái)越高，導(dǎo)致汽車(chē)電氣化配置越來(lái)越豐富，對(duì)儀表的顯示需求增多，傳統(tǒng)儀表已經(jīng)無(wú)法滿足功能需求。CAN通信方式的儀表應(yīng)運(yùn)而生，IC功能的增加，勢(shì)必帶來(lái)開(kāi)發(fā)周期及成本的上升，更重要的是開(kāi)發(fā)過(guò)程中功能的測(cè)試驗(yàn)證，本文基于總線開(kāi)發(fā)工具CANoe建立儀表功能測(cè)試環(huán)境，利用CANoe自帶的PanelDesigner插件開(kāi)發(fā)測(cè)試界面，能夠?qū)﹂_(kāi)發(fā)中的儀表車(chē)進(jìn)行階段性功能測(cè)試驗(yàn)證，這樣的測(cè)試環(huán)境方便簡(jiǎn)單，甚至在辦公桌上就可以完成測(cè)試，提高測(cè)試效率。

1 儀表功能測(cè)試需求

1.1 儀表功能顯示定義

以某一款車(chē)型儀表功能需求說(shuō)明為例，該儀表功能顯示見(jiàn)表1，分別定義了儀表顯示功能大項(xiàng)、子功能項(xiàng)、該功能項(xiàng)需求的源系統(tǒng)信息以及報(bào)文ID和名稱(chēng)。

1.2 CAN總線信號(hào)定義

CAN總線報(bào)文消息 （Message），報(bào)文消息必須定義報(bào)文ID、長(zhǎng)度、周期、具體信號(hào)、信號(hào)長(zhǎng)度及信號(hào)起始位等。以胎壓監(jiān)測(cè) （TPMS）模塊發(fā)送的報(bào)文為例，總線信號(hào)定義說(shuō)明見(jiàn)表2。

2 CANoe測(cè)試環(huán)境搭建

2.1 CAN總線數(shù)據(jù)庫(kù)DBC文件編制

根據(jù)整車(chē)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和CAN通信信號(hào)詳細(xì)定義，利用CANoe中的CANdb++Editor進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)文件編制，CAN DBC文件中詳細(xì)定義CAN總線報(bào)文的長(zhǎng)度、ID、發(fā)送周期、信號(hào)長(zhǎng)度、起始位和信號(hào)值等信息。DBC文件的作用：一方面是關(guān)聯(lián)Panel Designer測(cè)試面板中的操作控件，用以改變仿真測(cè)試時(shí)CAN信號(hào)的值；另一方面是仿真測(cè)試過(guò)程中，能夠通過(guò)CANoe的Trace窗口對(duì)信號(hào)進(jìn)行解析，方便直觀地查看信號(hào)值的改變，進(jìn)一步觀察儀表的功能表現(xiàn)。

由網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)得知IC位于娛樂(lè)信息網(wǎng)段上，該網(wǎng)段共有7個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，即TPMS、PEPS、360、AC、RRS、TICE、IC，其中IC需要連接實(shí)物零件進(jìn)行測(cè)試，因此CAN DBC數(shù)據(jù)庫(kù)文件不需要定義IC節(jié)點(diǎn)發(fā)送的CAN報(bào)文，編輯好的CAN DBC數(shù)據(jù)庫(kù)文件見(jiàn)圖1。

2.2 仿真測(cè)試網(wǎng)絡(luò)

由整車(chē)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)得知，整車(chē)網(wǎng)絡(luò)共分為5個(gè)網(wǎng)段，即動(dòng)力信息PCAN、車(chē)身信息BCAN、底盤(pán)信息CCAN、遠(yuǎn)程網(wǎng)段TCAN和娛樂(lè)信息ICAN。IC位于娛樂(lè)信息網(wǎng)段，因此在利用CANoe軟件建立網(wǎng)絡(luò)測(cè)試環(huán)境時(shí)，只需建立娛樂(lè)信息網(wǎng)段即可，IC需要其他網(wǎng)段的信息都通過(guò)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到ICAN上。

表1 IC功能顯示

IC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位于信息娛樂(lè)網(wǎng)段 （ICAN）上，該網(wǎng)絡(luò)還包含了胎壓模塊 （TPMS）、空調(diào)控制模塊 （AC）、多媒體車(chē)機(jī) （TICE）、網(wǎng)關(guān)控制器 （ICAN）、360全景 （360DV）、倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng) （RRS）。將CANoe默認(rèn)的CAN網(wǎng)絡(luò)更名為CAN_IC測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，便于區(qū)分，在CAN_IC網(wǎng)絡(luò)的Nodes節(jié)點(diǎn)管理下，新建立6個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，分別為ECU1、ECU2、ECU3、ECU4、ECU5和ECU6，這6個(gè)仿真節(jié)點(diǎn)將是待測(cè)IC所在娛樂(lè)信息網(wǎng)段的TPMS、AC、360、RRS、GWICAN、TICE節(jié)點(diǎn)。6個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)參數(shù)皆為默認(rèn)，還未與任何數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，無(wú)法進(jìn)行實(shí)際的仿真測(cè)試。

表2 總線信號(hào)詳細(xì)定義

2.3 仿真測(cè)試節(jié)點(diǎn)與DBC數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)

在CAN_IC網(wǎng)絡(luò)的Databases下導(dǎo)入DBC數(shù)據(jù)文件，將以上新建的6個(gè)網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試節(jié)點(diǎn)分別與DBC數(shù)據(jù)庫(kù)中定義節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，通過(guò)右鍵點(diǎn)擊仿真節(jié)點(diǎn)進(jìn)行Configuration設(shè)置，將Network node項(xiàng)選擇為DBC文件中對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，這樣仿真節(jié)點(diǎn)所收發(fā)報(bào)文信號(hào)就與DBC中的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)。圖2為已經(jīng)關(guān)聯(lián)好的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

2.4 PanelDesigner制作測(cè)試界面

CANoe軟件自帶的Panel Designer插件，提供大量可以與Signal信號(hào)關(guān)聯(lián)的控件，如Button、Check Box、LCD Control、Track Bar、Radio Button、Input／Output Box等，控件與DBC中的Signa或者Environment Variable信號(hào)關(guān)聯(lián)后，可以改變相關(guān)控件狀態(tài)進(jìn)行仿真信號(hào)值的更改，進(jìn)而觀察儀表功能的表現(xiàn)，進(jìn)而評(píng)判儀表功能是否符合設(shè)計(jì)需求。

Panel Designer中控件與DBC數(shù)據(jù)中的信號(hào)關(guān)聯(lián)方式常用的有以下兩種：①Singal： 即控件與DBC中的某一條Message中的具體信號(hào)關(guān)聯(lián)，通過(guò)更改控件狀態(tài)或輸入具體值，來(lái)改變仿真時(shí)信號(hào)的值，本文中控件與信號(hào)關(guān)聯(lián)都為Singal關(guān)聯(lián)。②Environment Variable： 即控件與DBC信號(hào)的環(huán)境變量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，通過(guò)更改控件狀態(tài)，對(duì)信號(hào)對(duì)應(yīng)的環(huán)境變量進(jìn)行，環(huán)境變量再將值賦給相應(yīng)的信號(hào)，已達(dá)到改變信號(hào)的值。此種關(guān)聯(lián)方式在CAPL編程模式常被使用。

本文中建立的測(cè)試界面包括一個(gè)主控面板和多個(gè)分面板，主控面板通過(guò)多個(gè)Panel Control Button按鈕打開(kāi)其他分面板，主控面板見(jiàn)圖3。包括如下內(nèi)容。

圖1 DBC數(shù)據(jù)庫(kù)文件

圖2 測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

圖3 測(cè)試主控面板

1）PEPS 測(cè)試PEPS系統(tǒng)所有提示項(xiàng)測(cè)試，包括未發(fā)現(xiàn)鑰匙，踩制動(dòng)起動(dòng)，請(qǐng)掛P／N擋起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，起動(dòng)開(kāi)關(guān)故障，遙控鑰匙電量低等測(cè)試。

2）TPMS 測(cè)試胎壓系統(tǒng)障報(bào)警，輪胎壓力值實(shí)時(shí)顯示，高低壓報(bào)警及輪胎溫度顯示等測(cè)試。

3）指示表 包括燃油表、轉(zhuǎn)速表、水溫表、車(chē)速表等測(cè)試。

4）指示燈 包括轉(zhuǎn)向指示燈、遠(yuǎn)光燈、近光燈、前霧燈、后霧燈、危險(xiǎn)報(bào)警燈等測(cè)試，發(fā)動(dòng)機(jī)、安全氣囊、變速器等相關(guān)工作、故障指示燈測(cè)試。

5）EPB／AVH 包括兩大系統(tǒng)的正常工作指示燈，故障報(bào)警指示燈等內(nèi)容測(cè)試。

6）安全帶 包括前、后排安全帶未系提示，指示燈與聲音效果測(cè)試，以及行車(chē)過(guò)中安全帶與車(chē)速、門(mén)開(kāi)等信號(hào)關(guān)聯(lián)策略的邏輯測(cè)試。

7）門(mén)開(kāi)指示 包括車(chē)門(mén)狀態(tài)、前艙蓋、尾門(mén)狀態(tài)指示，以及相關(guān)的邏輯策略功能測(cè)試。

8）變速器擋位提示 包括變速器升降擋提示，變速器擋位顯示相關(guān)內(nèi)容測(cè)試。

9）ADAS 包括ADAS時(shí)距設(shè)置顯示，系統(tǒng)工作狀態(tài)和故障等內(nèi)容測(cè)試。

10）ACC模式 包括ACC模式選擇，模式內(nèi)容顯示，系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)功能測(cè)試。

11）ACC目標(biāo)模式 包括ACC目標(biāo)1、目標(biāo)2、目標(biāo)3、目標(biāo)4、目標(biāo)5、目標(biāo)6的相關(guān)功能測(cè)試。

12）整車(chē)電源擋位 用于改變整車(chē)在總線上的電源擋位信息。

將主控面板中的TPMS、EPB／AVH、變速器擋位、指示表和ACC目標(biāo)顯示分面板打開(kāi)，如圖4所示。

圖4 測(cè)試面板

2.5 測(cè)試系統(tǒng)連接

測(cè)試系統(tǒng)包括測(cè)試PC、CANoe、組合儀表、線束若干、12V供電電源 （220V轉(zhuǎn)12V）、OBD頭等，測(cè)試系統(tǒng)連接原理圖和實(shí)物見(jiàn)圖5。

圖5 系統(tǒng)測(cè)試連接圖

3 系統(tǒng)功能測(cè)試

測(cè)試系統(tǒng)連接完畢后，需要對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試分為兩部分：一部分是仿真網(wǎng)絡(luò)調(diào)試，即首先給IC通電，IC會(huì)進(jìn)行自檢狀態(tài)，會(huì)發(fā)出大概3s的鳴叫，自檢完成后，由于總線報(bào)文丟失，IC所有故障燈亮起。此時(shí)打開(kāi)CANoe軟件，運(yùn)行總線仿真網(wǎng)絡(luò)，CANoe會(huì)將ICAN上除了IC發(fā)送報(bào)文，其余所有報(bào)文都發(fā)送至總線上，IC故障燈熄滅，回到正常工作狀態(tài)，仿真網(wǎng)絡(luò)調(diào)試OK；另一部分為測(cè)試面板調(diào)試，可以隨意點(diǎn)擊幾個(gè)指示燈控制控件，觀察儀表指示燈狀態(tài)，指示燈能夠按照控件值的更改而亮滅，則測(cè)試面板沒(méi)問(wèn)題。兩部分調(diào)試完畢后，進(jìn)行所有功能測(cè)試。

組合儀表的功能項(xiàng)較多，本文以胎壓系統(tǒng)部分內(nèi)容測(cè)試作為演示，打開(kāi)主控面板中的TPMS Panel控制子面板，進(jìn)行相關(guān)控件輸入的設(shè)置：胎壓系統(tǒng)故障信號(hào)：設(shè)定系統(tǒng)正常；左前輪壓力：正常，壓力值為2.84bar；溫度設(shè)置30攝氏度；右前輪壓力：正常，壓力值為2.0bar；左后輪壓力：正常，壓力值為3.5bar；右后輪壓力：壓力信息丟失。以上信號(hào)通過(guò)控制面板設(shè)定后，觀察CANoe的Trace窗口信號(hào)變化和儀表功能顯示，實(shí)際測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖6。

可以看到，CANoe仿真報(bào)文Trace窗口顯示值和控制面板設(shè)置的值相等，而實(shí)測(cè)組合儀表的胎壓顯示和報(bào)警提示測(cè)試符合設(shè)計(jì)需求，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

除了IC以上功能的測(cè)試，對(duì)于儀表新增的功能，該方法也可以很方便快捷的進(jìn)行測(cè)試，只需向CANDBC文件中增加所需報(bào)文Message及具體信號(hào)Signal，重新導(dǎo)入CAN_IC網(wǎng)路的database中，再添加相關(guān)控件并關(guān)聯(lián)新增信號(hào)，即可進(jìn)行功能測(cè)試，還可以進(jìn)行相關(guān)的邏輯設(shè)定，進(jìn)行儀表邏輯功能的驗(yàn)證。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)總線開(kāi)發(fā)工具CANoe、DBC數(shù)據(jù)庫(kù)文件和Panel Designer，提出一種簡(jiǎn)單有效的儀表功能測(cè)試方法，測(cè)試設(shè)備較少，系統(tǒng)連接簡(jiǎn)易，操作簡(jiǎn)便?？捎糜趦x表開(kāi)發(fā)過(guò)程中的功能測(cè)試和驗(yàn)證，該方法測(cè)試用時(shí)少，測(cè)試結(jié)果直觀，有利于縮短儀表開(kāi)發(fā)周期和測(cè)試成本，也可用于故障件的問(wèn)題排查，對(duì)儀表開(kāi)發(fā)工程人員具有一定的幫助。

圖6 測(cè)試結(jié)果

表3 儀表功能測(cè)試結(jié)果