李亞飛，鄒海洋，梁建剛，張劍鋒

摘? 要：基于Kvaser Leaf Light設計了換擋執(zhí)行器控制模塊的臺架測試系統(tǒng)，分析了換擋執(zhí)行器控制模塊的主要功能，并編制了測試用例，按照測試用例在自主開發(fā)的上位機軟件上進行了功能測試，驗證了測試系統(tǒng)滿足換擋執(zhí)行器控制模塊的臺架測試需求。

關鍵詞：Kvaser Leaf Light；換擋；CAN總線；臺架測試；汽車電子設備

中圖分類號：U461.91? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1005-2550（2023）03-0037-06

The Design and Application of Bench Test System of Actuator Control Module Based On Kvaser Leaf Light

LI Ya-fei， ZOU Hai-yang， LIANG Jian-gang， ZHANG Jian-feng

（GAC Automotive Research & Development Center， Guangzhou 511434 ， China）

Abstract： Based on Kvaser Leaf Light， the bench test system of the Actuator Control Module（ACM） was designed. Analyzed ACMs main functions using mind mapping， prepared test cases according to the mind mapping. The function test was carried out following the test cases using the self-developed upper computer software， which verifies that the test system meets the function test requirements of the actuator control module.

Key Words： Kvaser Leaf Light; Gear Shift; CAN Bus; Bench Test; Automotive Electronic Equipment

引? ? 言

在汽車電子設備的研究和開發(fā)中，臺架試驗是其中重要的一個環(huán)節(jié)[1]。通過臺架試驗，可以測試汽車電子設備的設計是否滿足功能需求及相關技術標準，為電子設備搭載整車試驗并最終上市提供不可缺少的助力[2]。

線控換擋（Shift By Wire， SBW）具有操作便利、科技感強的特點，且適合汽車智能化電氣化發(fā)展趨勢，目前已廣泛應用于國產(chǎn)及合資車型。換擋執(zhí)行器控制模塊（Actuator Control Module ，ACM）是傳統(tǒng)AT變速箱線控換擋系統(tǒng)的一個部件，它根據(jù)駕駛員的換擋指令，驅(qū)動變速箱上的換擋執(zhí)行器電機工作，完成P、R、N、D等擋位位置的切換。本臺架測試系統(tǒng)基于Kvaser Leaf Light，對ACM的臺架測試系統(tǒng)的架構設計、上位機軟件開發(fā)、測試用例的設計和測試結(jié)果進行分析，并通過測試實例確定該臺架測試系統(tǒng)的實用性。

1? ? 換擋執(zhí)行器控制模塊臺架測試系統(tǒng)架構

ACM臺架測試系統(tǒng)主要由PC機、Kvaser Leaf Light設備、被測部件（換擋執(zhí)行器控制模塊）等組成，為模擬整車SBW實際搭載情況，對SBW系統(tǒng)零部件之間的信號交互、主要功能進行驗證，該測試系統(tǒng)將線控換擋系統(tǒng)的其它零部件（電子換擋器、換擋操縱執(zhí)行器總成）與ACM一起組成測試系統(tǒng)。

1.1? ?換擋執(zhí)行器控制模塊整車級系統(tǒng)架構

通常情況，線控換擋系統(tǒng)SBW由換擋執(zhí)行器控制模塊ACM、電子換擋器（Gear Shift Module， GSM）、換擋執(zhí)行器總成等零部件組成。駕駛員通過GSM發(fā)送換擋指令，ACM接收GSM的換擋指令，再驅(qū)動換擋操縱執(zhí)行器總成的電機完成換擋動作。ACM接收外部電子設備（車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP、變速箱控制單元TCU等）的上電狀態(tài)、車速、剎車、安全帶、車門等信號，結(jié)合這些信號狀態(tài)，按照換擋策略進行換擋動作。ACM整車級系統(tǒng)結(jié)構框圖如圖1所示。

1.2? ?換擋執(zhí)行器控制模塊測試系統(tǒng)結(jié)構

Kvaser Leaf Light設備是瑞典Kvaser公司推出的CAN總線設備，支持CAN總線全速USB接口，具備高性能低成本便攜帶的特點[3-4]，其低成本和便攜帶的特點適合單個零件或單個系統(tǒng)的設計開發(fā)，利于工程師在車輛上使用。其主要的缺點是配套的上位機軟件與CANoe等上位機相比，功能較少、操作不便，因此需要按照實際的使用需求開發(fā)上位機軟件。

換擋執(zhí)行器控制模塊測試系統(tǒng)基于Kvaser Leaf Light設備，由直流穩(wěn)壓電源、PC（含上位機軟件）、換擋執(zhí)行器控制模塊（ACM）、電子換擋器（GSM）、換擋操縱執(zhí)行器總成、擋位字符顯示面板構成。按照電氣信息定義將ACM、GSM與換擋操縱執(zhí)行器總成采用線束進行連接，ACM與GSM的CAN_H、CAN_L連接在同一CAN網(wǎng)絡并通過DB9與Kvaser Leaf Light設備連接，Kvaser Leaf Light設備通過USB與PC連接，從而組成測試系統(tǒng)。其臺架測試系統(tǒng)架構如圖2所示，搭建的實際測試系統(tǒng)如圖3所示。

1.3? ?換擋執(zhí)行器控制模塊測試系統(tǒng)上位機軟件

換擋執(zhí)行器控制模塊測試系統(tǒng)在C#環(huán)境下進行Kvaser的上位機開發(fā)，主要包含了Kvaser的CAN通信開發(fā)、基于測試的應用界面開發(fā)。

其中，Kvaser的CAN通信開發(fā)，需要調(diào)用Kvaser公司提供的SDK庫中的Kvaser.Canlib.dll文件，程序設計流程包括Kvaser初始化、開啟通道、CAN接收、CAN發(fā)送、CAN通道關閉等，相關的函數(shù)調(diào)用流程如圖4所示。

上位機軟件的應用界面開發(fā)需基于實際測試需求進行設計，并根據(jù)測試工程師的反饋不斷優(yōu)化應用界面的設計。本上位機軟件經(jīng)過幾輪反復調(diào)試、修改，最終確定了上位機應用界面。應用界面分為配置、監(jiān)控、圖表分析、測試、刷寫、幫助6個主要功能界面，各界面按照便于操作、邏輯清晰的特點定制了多個功能模塊。其中，配置界面設計了：項目文件加載、DBC加載、DLL文件加載、報文過濾、錄制屬性設置等模塊，并包含了Trace窗口用于顯示各配置文件的加載情況，詳見圖5。

其它5個界面，主要根據(jù)作用不同進行區(qū)分。監(jiān)控界面的主要作用：發(fā)送周期性/觸發(fā)性事件（報文），并可以通過窗口監(jiān)控被測設備的CAN報文信息，也可以錄制測試過程的CAN數(shù)據(jù)。圖表分析界面的主要作用：選擇需分析的信號，加載錄制的數(shù)據(jù)，進而生成圖表輔助分析測試數(shù)據(jù)。測試界面的主要作用：用于設置測試用例，按步驟測試被測部件。刷寫界面：加載Flash Driver、軟件應用程序，按照設定的刷寫規(guī)范完成被測部件的軟件更新。

1.4? ?關鍵監(jiān)視報文

換擋執(zhí)行器控制模塊測試系統(tǒng)CAN通訊網(wǎng)絡主要節(jié)點為ACM、GSM、TCU、BCS等，其中ACM發(fā)送ACM_1報文，接收GSM節(jié)點的GSM_1報文，ACM_1報文包含的關鍵信號包含ACM_ActuatorGear（換擋執(zhí)行器位置信號），GSM_1報文包含的關鍵信號包含GSM_GearShiftLeverPstmech（換擋桿機械位置信號）、GSM_GearShiftLeverPstReq（換擋器擋位請求信號）、GSM_PbuttonInfo（P擋按鍵信號）。相關的節(jié)點、報文、信號定義如表1所示。

2? ? 換擋執(zhí)行器控制模塊臺架測試系統(tǒng)應用

換擋執(zhí)行器控制模塊的臺架測試流程主要包括功能分析、測試用例編制、測試實施、結(jié)果分析。通過對比測試結(jié)果與預期結(jié)果，可以確認ACM當前階段是否達到設計的功能需求[5-8]。

2.1? ?換擋執(zhí)行器控制模塊主要功能分析

采用思維導圖輔助分析ACM的主要功能。思維導圖可以幫助發(fā)散思維，梳理思路，有利于開展評審優(yōu)化，便于完善功能分析，且有利于后續(xù)測試用例的編制。如圖6所示，ACM的主要功能為：入P擋、入R擋、入N擋、入D擋、快速換擋、電源管理、休眠喚醒、跛行處理。以“入P擋”為例，該功能是指當滿足一定條件時，ACM能夠驅(qū)動換擋操縱執(zhí)行器從其它擋位切換至P擋，該功能需要設定的條件有：車速BCS_VehSpd≤3km/h，當前擋位GSM_GearShiftLeverPstReq為R擋或N擋或D擋或其它擋位，P擋按鍵信號GSM_PbuttonInfo有效。其它功能的設置條件也在思維導圖中清晰的列出。

實際測試時，以“入P擋”測試為例，在上位機軟件中設置模擬信號（BCS_VehSpd = 4km/h，GSM_GearShiftLeverPstReq = D），上位機通過Kvaser Leaf Light與ACM、GSM進行CAN通訊，按壓P擋按鍵（GSM_PbuttonInfo = press）， 若ACM功能正常，此時ACM應能夠驅(qū)動擋操縱執(zhí)行器總成的電機完成進入P擋并點亮擋位字符顯示面板的P擋字符。

2.2? ?換擋執(zhí)行器控制模塊測試用例設計

根據(jù)換擋執(zhí)行器控制模塊主要功能分析及條件設置，可以完成測試用例的編制，用以指導測試的實施。編制的測試用例需包含測試用例的編號、測試目的、功能子模塊、測試步驟和預期結(jié)果，并能夠記錄測試結(jié)果，如圖7所示?；谠摐y試用例，經(jīng)過測試實施和結(jié)果記錄，生成測試報告，方便對測試結(jié)果進行總結(jié)、以及對失敗的測試用例進行回測追蹤。

2.3? ?換擋執(zhí)行器控制模塊功能測試結(jié)果分析

按照圖3搭建換擋執(zhí)行器控制模塊臺架測試系統(tǒng)，利用上位機軟件并按照測試用例進行測試、錄制測試數(shù)據(jù)，在圖7所示表格中記錄測試結(jié)果。以圖7中的測試用例CASE01—入P擋為例，按照預定步驟完成測試后，在圖表分析界面可以對測試結(jié)果進行分析（如圖8所示），當P擋按鍵按下GSM_PbuttonInfo = press時，GSM的擋位請求信號GSM_GearShiftLeverPstReq發(fā)出P擋請求，ACM通過CAN網(wǎng)絡接收GSM擋位請求信號GSM_GearShiftLeverPstReq（P），驅(qū)動換擋執(zhí)行器電機工作（ACM_ActuatorGear = moving），最終運動至P擋（ACM_ActuatorGear = P），臺架上能夠看到換擋操縱執(zhí)行器按照預定指令產(chǎn)生了驅(qū)動動作，切換到了P擋位置。

按照圖7測試用例繼續(xù)完成ACM其它各功能的測試：入R擋、入N擋、入D擋、快速換擋、電源管理、休眠喚醒、跛行處理，逐條測試ACM是否滿足預定的功能。若不能滿足某功能，即可反饋軟硬件工程師進行詳細故障分析，對設計進行優(yōu)化設計。

3? ? 結(jié)論

本文基于Kvaser Leaf Light設備搭建了由直流穩(wěn)壓電源、PC（含上位機軟件）、換擋執(zhí)行器控制模塊（ACM）、電子換擋器（GSM）、換擋操縱執(zhí)行器總成、擋位字符顯示面板構成的臺架測試系統(tǒng)，分析了ACM的主要功能，并編制了測試用例，且使用該臺架測試系統(tǒng)按照測試用例進行了功能測試。通過對測試數(shù)據(jù)的分析，驗證了臺架測試系統(tǒng)滿足ACM功能測試的需求。該臺架系統(tǒng)可以驗證ACM是否滿足設計需求或裝車需求，為ACM產(chǎn)品開發(fā)提供助力，保證了產(chǎn)品功能，縮短了開發(fā)周期。

同時，通過修改該測試系統(tǒng)的電氣連接、待測設備通訊矩陣（信號）、測試用例，該測試系統(tǒng)可拓展至其它車載CAN通訊電子設備，用來測試其基本功能、總線通訊和診斷功能，為車載電子設備的臺架測試提供參考。

參考文獻：

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[8]顏樂鳴. 基于工作流的軟件測試過程模型研究[J]. 軟件，2018，39（5）：160-165.

李亞飛

碩士研究生學歷，現(xiàn)就職于廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，任中級工程師，主要從事汽車操縱系統(tǒng)零部件研發(fā)工作。

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