符丹丹，柳東亮（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

基于CANoe的整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

符丹丹，柳東亮
（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

文章主要介紹的是使用 CANoe軟件進(jìn)行商用車整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)及網(wǎng)絡(luò)測(cè)試介紹，包括整車數(shù)據(jù)庫(kù)建立，仿真環(huán)境的搭建，Panel界面的搭建，通過CANoe的仿真模擬，可以有效地模擬整車網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況，驗(yàn)證整車網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的可靠性；商用車網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的測(cè)試內(nèi)容及測(cè)試必要性。

CANoe；仿真；CAPL；dbc數(shù)據(jù)庫(kù)；網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.12.021

CLC NO.: U463.6Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2015)12-61-03

引言

隨著汽車電子技術(shù)的迅速發(fā)展，CAN總線技術(shù)因其性價(jià)比高，可靠性高等特點(diǎn)，在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛，具有CAN功能的控制器也越來越多，各個(gè)控制器之間的信號(hào)匹配應(yīng)用以及總線的負(fù)載率就成為了 CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)[1]。

CANoe是德國(guó)Vector公司開發(fā)的CAN總線應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)軟件。CANoe可以通過Vector的CAN總線接口硬件，實(shí)現(xiàn)虛擬總線與真實(shí)物理總線的連接。使用CANoe可以進(jìn)行總線應(yīng)用系統(tǒng)以全部虛擬節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)的全數(shù)字仿真，可以進(jìn)行物理節(jié)點(diǎn)與虛擬節(jié)點(diǎn)相結(jié)合的半實(shí)物仿真［2］，也可以使用CANoe對(duì)真實(shí)物理總線的通信進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)該工具也是整車網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和單節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試不可以缺少的測(cè)試工具。使用db++模塊可以建立整車數(shù)據(jù)庫(kù)，方便快捷的完成通訊矩陣建立，實(shí)現(xiàn)整車信號(hào)的收發(fā)匹配；panel模塊可以模擬整車器件，直觀的進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬。

1、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

首先應(yīng)確定整車的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，確定終端電阻的位置，選擇終端電阻類型包括Ⅰ類和Ⅱ類節(jié)點(diǎn)，整車網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)終端電阻可以選擇Ⅰ類節(jié)點(diǎn)模型或Ⅱ類節(jié)點(diǎn)模型，也可以選擇Ⅰ類和Ⅱ類的混合形式[3]，如圖1、2、3所示：

圖1　Ⅰ類節(jié)點(diǎn)模型

圖2?、蝾惞?jié)點(diǎn)模型

圖3?、?、Ⅱ類混合節(jié)點(diǎn)模型

比如整車總線節(jié)點(diǎn)包括發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、ABS控制器、BCM控制器以及IC四個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過控制器布置，確定線束最遠(yuǎn)端的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)IC和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，終端電阻根據(jù)整車的線束要求和控制器要求選擇。我們采用Ⅱ類節(jié)點(diǎn)的方式，終端電阻集成在IC和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU內(nèi)部，方便線束布置。

2、整車dbc數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建

以整車共有如圖1所示4個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)為例，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、ABS、BCM、IC，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦滤荆?/p>

圖4　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

根據(jù)各個(gè)控制器的信號(hào)列表，使用CANoe自帶的db++軟件創(chuàng)建dbc數(shù)據(jù)庫(kù)如下圖5所示：

圖5　dbc數(shù)據(jù)庫(kù)

從數(shù)據(jù)庫(kù)可以很清楚的看到整車節(jié)點(diǎn)信號(hào)之間的收發(fā)關(guān)系，db++中Communication Matrix命令可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)生成通訊矩陣，方便文檔編制。

3、通訊速率的選擇

CAN總線是一種串行通訊總線，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，總線負(fù)載率不可超過50%，否則會(huì)出現(xiàn)丟幀，總線出現(xiàn)錯(cuò)誤幀等問題，所以整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)很重要的一個(gè)工作就是評(píng)估負(fù)載率，必須根據(jù)信號(hào)列表計(jì)算總線負(fù)載，如圖1的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，選擇250kbps的通訊速率，CANoe仿真得出總線負(fù)載16.17%，滿足設(shè)計(jì)要求，所以采用250kbps的速率即可。

4、整車虛擬節(jié)點(diǎn)仿真

使用CANoe軟件創(chuàng)建仿真環(huán)境，然后用CANoe自帶工具CAPLGenerator編譯各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，形成CAPL語言文件，加載至如下環(huán)境模塊中如圖6所示：

圖6　仿真環(huán)境

仿真前配置波特率為 250kbps，該環(huán)境可以全虛擬節(jié)點(diǎn)仿真，也可以通過屏蔽其中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行半實(shí)物仿真，可以進(jìn)行負(fù)載率模擬，報(bào)文延時(shí)計(jì)算等。

4.1全虛擬節(jié)點(diǎn)仿真

所有節(jié)點(diǎn)均采用CANoe模擬發(fā)送節(jié)點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU加載CAPL語言，發(fā)送EEC1、EEC2等30條報(bào)文，CAPL語言界面如圖7所示：

圖7　CAPL界面

CAPL語言加載完成后，即可以進(jìn)行全虛擬節(jié)點(diǎn)的仿真。

CANoe提供的Panel顯示面板配置，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，直觀的顯示CAN總線系統(tǒng)各虛擬節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)。圖8所示為ABS的模擬界面。

圖8　人機(jī)交互界面

通過全虛擬節(jié)點(diǎn)仿真，可以直觀的仿真整個(gè)總線的負(fù)載率，信號(hào)的收發(fā)情況及信號(hào)延時(shí)率。

4.2半實(shí)物仿真

通過CANcase的硬件接口，CANoe可以將實(shí)際物理CAN總線與虛擬CAN總線連接在一起，實(shí)現(xiàn)物理節(jié)點(diǎn)與虛擬節(jié)點(diǎn)相結(jié)合的半實(shí)物仿真。比如此時(shí)有ABS控制器、IC兩個(gè)實(shí)物，可以使用圖6 CANoe的仿真環(huán)境，屏蔽ABS和IC，系統(tǒng)連接圖如圖9所示：

圖9　半實(shí)物仿真開發(fā)環(huán)境

通過半實(shí)物仿真可以驗(yàn)證實(shí)物節(jié)點(diǎn)的信號(hào)是否滿足設(shè)計(jì)要求。

5、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)完成需要對(duì)單節(jié)點(diǎn)及整車網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，CAN總線分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層四部分，我們需要分別對(duì)這幾個(gè)進(jìn)行測(cè)試。物理層測(cè)試是指對(duì)使用的電路、芯片、線束等硬件進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試，通過檢驗(yàn)控制器輸出的CAN信號(hào)電平、位時(shí)間、故障處理等，檢驗(yàn)是否滿足設(shè)計(jì)要求；數(shù)據(jù)鏈路層測(cè)試是指對(duì)控制器的上下電行為、欠壓或過壓，bus-off行為的測(cè)試；應(yīng)用層主要是對(duì)信號(hào)格式、發(fā)送周期、信號(hào)接收能力的測(cè)試。

首先應(yīng)該對(duì)單節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，通過使用CANoe、示波器、CANstress等工具按照?qǐng)D10的連接方式進(jìn)行連接：

圖10　測(cè)試設(shè)置

將物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層全部測(cè)試完畢，如滿足設(shè)計(jì)要求，則需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)物節(jié)點(diǎn)連接到一起進(jìn)行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。

6、結(jié)束語

本文主要介紹了基于 CANoe這款開發(fā)和測(cè)試軟件的整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)過程和網(wǎng)絡(luò)測(cè)試內(nèi)容，通過以上過程，整車網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)基本完成，最后通過網(wǎng)絡(luò)測(cè)試驗(yàn)證整個(gè)設(shè)計(jì)是否滿足要求。

[1] W.齊默爾曼,R.施密特加爾.汽車總線系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

[2] 楊立.一種基于 CANoe的 CAN總線系統(tǒng)開發(fā)方法[J].測(cè)控技術(shù)2007(04).

[3] 史久根. CAN現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2004.

The Vehicle Network Development and Testing Based on CANOE

Fu Dandan, Liu Dongliang
( Shaanxi Heavy-Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

This paper mainly introduces the use of CANoe software for commercial vehicle network development and network testing, including the establishment of the vehicle database, the simulation environment of the building, the Panel interface, through the simulation of CANoe, can effectively simulate the vehicle network load, the reliability of the vehicle network design, test content and test necessity of commercial vehicle network.

CANoe; Simulation; CAPL; DBC database; Network testing

U463.6

A

1671-7988（2015）12-61-03

符丹丹，就職于陜西重型汽車有限公司。