CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試技術(shù)深入講解

隨著汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展，CAN FD（Controller Area Network with Flexible Data-Rate）作為一種高性能的汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，因其支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更大的數(shù)據(jù)負(fù)載量，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車系統(tǒng)中。然而，為了確保CAN FD網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、可靠和高效運(yùn)行，對(duì)其進(jìn)行一致性測(cè)試顯得尤為重要。本文將深入講解CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試的相關(guān)技術(shù)，包括測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試內(nèi)容、測(cè)試方法及工具等，旨在為相關(guān)技術(shù)人員提供一份全面、詳細(xì)的參考指南。

一、CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試主要遵循以下測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：

• ISO 11898：該標(biāo)準(zhǔn)定義了CAN的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范，是CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試的基礎(chǔ)。

• ISO 16845：該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用于道路車輛的控制器局域網(wǎng)（CAN）網(wǎng)絡(luò)的部分網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層診斷要求，對(duì)于CAN FD網(wǎng)絡(luò)的診斷測(cè)試具有重要意義。

• ISO 15765：該標(biāo)準(zhǔn)定義了基于CAN網(wǎng)絡(luò)的車輛診斷和通信協(xié)議，適用于CAN FD網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層測(cè)試。

• 整車廠標(biāo)準(zhǔn)：不同的整車廠可能會(huì)根據(jù)自身的需求和技術(shù)特點(diǎn)，制定額外的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。因此，在進(jìn)行CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試時(shí)，還需要參考具體的整車廠標(biāo)準(zhǔn)。

CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試內(nèi)容主要包括物理層一致性測(cè)試、數(shù)據(jù)鏈路層一致性測(cè)試和應(yīng)用層一致性測(cè)試三個(gè)方面。

1. 物理層一致性測(cè)試

物理層一致性測(cè)試主要是對(duì)CAN FD網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電阻特性、電容特性、總線終端電阻以及CAN FD物理電平值等的測(cè)試。這些測(cè)試旨在驗(yàn)證CAN FD節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)在電路設(shè)計(jì)、物理電平、容錯(cuò)性方面的性能。

• 終端電阻測(cè)試：在CAN FD網(wǎng)絡(luò)中，為確保電纜的阻抗保持連續(xù)性，從而有效消除通信電纜中的信號(hào)反射，需要在CAN FD總線末端接入120Ω的終端電阻。終端電阻的阻值必須在ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的118Ω~132Ω范圍內(nèi)。阻值過(guò)小會(huì)導(dǎo)致信號(hào)幅值偏小，影響信號(hào)識(shí)別，造成通信不穩(wěn)定；阻值過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致信號(hào)幅值偏大，出現(xiàn)信號(hào)過(guò)沖現(xiàn)象，導(dǎo)致信號(hào)下降沿時(shí)間變長(zhǎng)，從而產(chǎn)生位識(shí)別錯(cuò)誤。測(cè)試時(shí)，可使用Q-Automation、示波器、萬(wàn)用表等測(cè)試工具進(jìn)行測(cè)量。

• 電平值測(cè)試：測(cè)試CAN FD網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的物理電平值，包括顯性電平和隱性電平，以確保它們符合ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

• 容錯(cuò)性測(cè)試：測(cè)試CAN FD網(wǎng)絡(luò)在出現(xiàn)短路、斷路等故障情況下的容錯(cuò)性能，以確保網(wǎng)絡(luò)在異常情況下仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行。

數(shù)據(jù)鏈路層一致性測(cè)試的主要目的是保證節(jié)點(diǎn)的通信參數(shù)保持一致性，使CAN FD網(wǎng)絡(luò)能夠保持正常有效的工作。測(cè)試內(nèi)容主要包括報(bào)文DLC（Data Length Code）測(cè)試、報(bào)文發(fā)送和接收測(cè)試等。

• 報(bào)文DLC測(cè)試：DLC用于規(guī)定數(shù)據(jù)場(chǎng)的字節(jié)數(shù)，在CAN FD網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)場(chǎng)的字節(jié)數(shù)量最大為64字節(jié)。測(cè)試時(shí)，需要檢測(cè)被測(cè)設(shè)備（DUT）發(fā)出的所有報(bào)文中是否都具備正確的DLC。測(cè)試方法包括使用Q-Automation、示波器、CAN FD一致性測(cè)試盒子等測(cè)試工具進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)比DUT所發(fā)送的報(bào)文DLC與通信矩陣中定義的是否一致。

• 報(bào)文發(fā)送和接收測(cè)試：測(cè)試CAN FD網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的報(bào)文發(fā)送和接收功能，包括報(bào)文的發(fā)送時(shí)間、接收時(shí)間、報(bào)文內(nèi)容等，以確保節(jié)點(diǎn)之間的通信正常。

應(yīng)用層一致性測(cè)試驗(yàn)證了節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中通信的完整性，包括上層應(yīng)用協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理功能及故障診斷方面的測(cè)試，確保網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。測(cè)試內(nèi)容主要包括報(bào)文周期測(cè)試、報(bào)文類型測(cè)試、DTC（Diagnostic Trouble Code）測(cè)試、Busoff恢復(fù)策略測(cè)試等。

• 報(bào)文周期測(cè)試：測(cè)試CAN FD網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文的周期性，以確保報(bào)文能夠按照預(yù)定的時(shí)間間隔穩(wěn)定發(fā)送。測(cè)試方法包括使用CANOE等工具采集整車總線數(shù)據(jù)，監(jiān)控各網(wǎng)段總線報(bào)文，并逐個(gè)判斷每個(gè)報(bào)文是否滿足設(shè)計(jì)周期要求。

• 報(bào)文類型測(cè)試：測(cè)試CAN FD網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)發(fā)送的報(bào)文類型是否符合協(xié)議規(guī)范，以確保節(jié)點(diǎn)之間的通信協(xié)議一致。

• DTC測(cè)試：測(cè)試CAN FD網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的故障診斷功能，包括故障碼的生成、存儲(chǔ)、清除等，以確保節(jié)點(diǎn)在出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地診斷并報(bào)告故障。

• Busoff恢復(fù)策略測(cè)試：測(cè)試CAN FD網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在Busoff狀態(tài)下的恢復(fù)策略，以確保節(jié)點(diǎn)在出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)能夠迅速恢復(fù)正常通信。測(cè)試方法包括使用Q-Automation、示波器、CAN FD一致性測(cè)試盒子等測(cè)試工具進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)連續(xù)干擾的方式使DUT進(jìn)入Busoff狀態(tài)，然后觀察其恢復(fù)時(shí)間和恢復(fù)策略是否符合協(xié)議規(guī)范。

CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試方法主要包括以下幾種：

• 直接測(cè)試法：通過(guò)直接連接測(cè)試設(shè)備和被測(cè)設(shè)備（DUT），對(duì)DUT進(jìn)行各項(xiàng)一致性測(cè)試。這種方法測(cè)試準(zhǔn)確度高，但測(cè)試過(guò)程相對(duì)復(fù)雜。

• 間接測(cè)試法：通過(guò)模擬或仿真被測(cè)設(shè)備（DUT）的通信行為，對(duì)CAN FD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一致性測(cè)試。這種方法測(cè)試過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，但測(cè)試準(zhǔn)確度可能受到仿真模型的影響。

• 自動(dòng)化測(cè)試法：使用自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試軟件對(duì)CAN FD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一致性測(cè)試。這種方法測(cè)試效率高，能夠大幅縮短測(cè)試周期，并在線生成測(cè)試報(bào)告，便于快速分析DUT性能與產(chǎn)品總線方面的問(wèn)題。例如，風(fēng)丘推出的CAN FD一致性測(cè)試系統(tǒng)，不僅可以完成對(duì)CAN FD網(wǎng)絡(luò)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層的測(cè)試，還可以根據(jù)客戶需求制定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理測(cè)試，用于驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)睡眠與喚醒、網(wǎng)絡(luò)管理的行為。

CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試工具主要包括以下幾種：

• 示波器：用于測(cè)量CAN FD網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的物理電平值、信號(hào)波形等參數(shù)。

• 萬(wàn)用表：用于測(cè)量CAN FD網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電阻、電容等參數(shù)。

• Q-Automation：基于ATX的自動(dòng)化測(cè)試管理軟件，用于測(cè)試電子控制單元（ECU）的性能。它支持集CAN FD物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)管理等于一體的自動(dòng)化測(cè)試，支持的一致性測(cè)試項(xiàng)多達(dá)一百多項(xiàng)。同時(shí)，Q-Automation支持ASAM ATX標(biāo)準(zhǔn)，方便與其它工具共享數(shù)據(jù)。

• CAN FD一致性測(cè)試盒子：包括數(shù)字干擾與模擬干擾功能，可在物理層上進(jìn)行CAN FD總線短路、CAN FD總線斷路、總線終端電阻匹配等多個(gè)干擾測(cè)試。與CAN FD一致性測(cè)試系統(tǒng)搭配使用，可完成對(duì)DUT的性能評(píng)估與驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾測(cè)試和驗(yàn)證。

在進(jìn)行CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

• 測(cè)試環(huán)境：測(cè)試環(huán)境應(yīng)盡可能接近實(shí)際使用環(huán)境，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

• 測(cè)試設(shè)備：測(cè)試設(shè)備應(yīng)具有較高的精度和穩(wěn)定性，以確保測(cè)試結(jié)果的可靠性。

• 測(cè)試數(shù)據(jù)：測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)具有代表性，能夠全面反映被測(cè)設(shè)備的性能特點(diǎn)。

• 測(cè)試過(guò)程：測(cè)試過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按照測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法進(jìn)行，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。

• 測(cè)試結(jié)果分析：測(cè)試結(jié)果應(yīng)進(jìn)行全面、細(xì)致的分析，以發(fā)現(xiàn)被測(cè)設(shè)備存在的問(wèn)題并提出改進(jìn)建議。

CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試是確保CAN FD網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、可靠和高效運(yùn)行的重要手段。通過(guò)遵循ISO 11898、ISO 16845、ISO 15765等測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)CAN FD網(wǎng)絡(luò)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層進(jìn)行一致性測(cè)試，可以全面評(píng)估被測(cè)設(shè)備的性能特點(diǎn)并發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題。同時(shí)，使用自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試工具可以大幅提高測(cè)試效率并縮短測(cè)試周期。因此，在進(jìn)行CAN FD網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)時(shí)，應(yīng)充分重視一致性測(cè)試工作并嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行測(cè)試。