基于CAN总线的诊断测试系统.pdf

年第 期基于C A N总线的诊断测试系统隋丽萍,刘月美,刘绪洪(潍柴动力股份有限公司,山东 潍坊 )摘要:基于C AN总线汽车诊断刷写技术,结合电控单元软件工程师的开发和测试需求,文章设计开发了一种界面简洁,操作简单的刷写、诊断测试系统.一方面可以对开发需求文档等交付物进行规范性检查并自动修正低级错误,能够确保交付物的准确性;另一方面在符合基于C AN总线诊断规范要求的情况下,可方便对车辆E C U进行诊断刷写测试,并记录诊断刷写操作全过程日志,满足和符合工程师的实际开发应用条件.目前该系统已经应用于商用车E C U的软件开发测试过程中,并收到了良好的效果,提高了工作效率,降低了研发测试成本.关键词:C AN总线;诊断;单元测试中图分类号:T K 文献标识码:A文章编号:X()C A NB u sB a s e dD i a g n o s t i cT e s t S y s t e mS u iL i p i n g,L i uY u e m e i,L i uX u h o n g(W e i c h a iP o w e rC o,L t d,S h a n d o n gW e i f a n g )A b s t r a c t:B a s e do n t h e c a nb u s a u t o m o t i v e d i a g n o s t i c f l a s h t e c h n o l o g y,a n d i n c o n j u n c t i o nw i t h t h e d e v e l o p m e n t a n dt e s t i n gn e e d so f t h es o f t w a r ee n g i n e e ro f t h ee l e c t r o n i cc o n t r o lu n i t,t h ea r t i c l ed e s i g nd e v e l o p e das i m p l e i n t e r f a c ea n ds i m p l eo p e r a t i o n f l a s ha n dd i a g n o s t i c t e s t s y s t e m O n t h eo n eh a n d,d e l i v e r a b l e s s u c ha sd e v e l o p m e n td o c u m e n t sc a nb es u b j e c t t o r e g u l a t o r yc h e c k sa n dm i n o re r r o r sc a nb ea u t o m a t i c a l l yc o r r e c t e dt oe n s u r et h ea c c u r a c yo f t h ed e l i v e r a b l e s,a n do n t h e o t h e r h a n d,d i a g n o s t i c f l a s k t e s t s o f t h e v e h i c l eE C Uc a nb e e a s i l yp e r f o r m e d a n d t h e f u l l p r o c e s s l o go f t h e d i a g n o s t i c f l a s ko p e r a t i o nc a nb e r e c o r d e d,M e e t s a n dm e e t s t h ee n g i n e e r sa c t u a l d e v e l o p m e n t a p p l i c a t i o nc o n d i t i o n s T h es y s t e mh a sb e e nu s e d i n t h e s o f t w a r ed e v e l o p m e n t a n d t e s t i n go f c o mm e r c i a l v e h i c l eE C U s a n dh a sh a dg o o d r e s u l t s,i m p r o v i n gp r o d u c t i v i t ya n dr e d u c i n gr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t t e s t i n gc o s t s K e yw o r d s:C ANb u s;D i a g n o s t i c s;U n i t t e s t作者简介:隋丽萍(),女,山东省寿光市,汉族,助理工程师,硕士学位,智能网联策略开发方向.引言近年来,随着汽车的智能化和网联化程度越来越高、各种功能越来越完善,对汽车电子控制单元(E l e c t r o n i cC o n t r o lU n i t,E C U)的功能及性能要求也更加严格.这些情况的变化对汽车电子控制单元软硬件的研发要求越来越越高,其开发和测试显得尤为重要,与此同时,电控工程师对测试工具的需求也越来越多.目前,常用的汽车电子控制单元软硬件开发过程中的测试和验证工具大多是国外开发的,例如C AN c a s e系列的C AN总线测试工具C AN o e、C AN a l y z e r等.这些测试工具技术成熟、功能强大、性能稳定且可靠,但是价格非常昂贵、L i c e n s e有限,一套C AN o e售价在 万人民币左右,且其专业性较强,对操作使用者的要求较高,限制了使用范围.另外,要实现一些特定功能的测试还需对诊断工具进行二次开发,人工成本相对较高.需求分析为了提高车辆的安全性,保证电控单元产品合格率,提供研发生产效率,本文针对汽车电子控制单元软件开发过程中的验证测试需求,基于国产C AN盒进行E C U刷写、诊断功能测试工具开发,开发了一款能够对汽车电子产品进行快速测试和诊断的工具.该工具根据电控研发工作需要进行定制化开发,可以在离线模式下对相关文档交付物进行校验,在线模式下,采用I S O 协议、I S O 协议的基础上,使用基于C AN总线的通信方式,针对不同E C U平台及需求环境对E C U进行稳定、高效的诊断刷写,满足研发测试工程师的测试验证需求,并且能够将诊断刷写过程记录回传,便于问题分析.在电控单元软件的开发测试过程中应用此工具,安装配置操作、人机交互界面简洁明了,可以方便读取E C U的静态信息,最大程度的节约人工和时间成本.为丰富诊断刷写系统的使用场景及使用群体,同时能够大幅度的提升诊断和刷写的效率,综合目前常用的软件及适配器硬件,该刷写诊断系统需满足以下性能:、诊断刷写系统使用C AN总线接口进行通讯时,支持数据链路层I S O 及S A EJ 协议;、诊断刷写系统使用C AN总线接口进行通讯时,支持应用层I S O 、I S O 诊断、S A EJ 通讯及X C P标定协议;、诊断刷写系统需支持多种常用适配器硬件,例如C a n c a s e X L、K v a s e r、V i a C AN、P C AN等;、诊断刷写系统的界面要简洁,操作简单,功能一目了然,尽量满足使用者的操作习惯;、根据电控业务需要,支持通过文档配置进行快速二次开发,用工具保证质量开发.软件设计与实现 系统工作原理内燃机与配件w w w n r j p j c n图系统工作原理系统工作原理如图所示:用户下载安装应用程序并进行配置后,通过系统的人机交互界面选择对应功能项,在不连接电控单元的离线模式下,可进行适配器硬件配置,设置E C U的参数,加载A L提取变量信息,检查静态文档的规范性,自动填写信息,自动修复低级错误,保证文档交付物的准确性;在连接电控单元的在线模式下,可对被测设备发布控制、刷写、测试、诊断等指令,可与车辆E C U进行通讯,实现相关单元测试功能,并将车辆E C U反馈的信息通过人机界面显示给用户,同时还会在本地自动生成一份测试报告,通过对测试报告进行分析,掌握被测车辆E C U的状态.系统总体架构系统总体架构如图所示:可分为离线模式和在线模式.在离线模式下主要是实现对静态文档的加载、检查及自动修正、硬件配置、E C U参数配置等;在线模式下主要实现车辆E C U的刷写、诊断测试功能.图系统总体架构在线模式下实现诊断协议的主要功能点如下:()刷写功能:可实现对车辆E C U进行数据区/C o d e区/全区(数据区C o d e区)进行刷写.()数据监测功能:可实时监控显示整车、发动机、车身模块等的关键信息,例如整车厂相关信息、发动机转速、车速、E C U运行时间、行驶里程等.()故障诊断功能:可实时监控显示整车、发动机、车身模块等的故障信息.()数据标定功能:可修改标定信息,权限解锁等.()故障维修保养手册功能:当车辆出现故障时,可提示相关故障的维修指引,指导维修保养并清除故障.()执行器检测功能:可对相关执行器进行检测,检测执行器是否故障,方便排查检修.()数据流导出功能:可对C AN总线上的数据进行记录、解析及导出功能.系统实现为实现本文所述系统及功能,刷写诊断测试系统主要基于C AN总线网络,在遵循通讯协议规范的基础上,实现U D S协议中的诊断刷写功能及J 通讯协议和X C P标定协议,用于完成各项应用功能.系统在W i n d o w s 环境下,依托V i s u a lS t u d i o 开发平台,使用C编程语言进行应用程序的开发,该语言易于学习、移植、灵活性高,是专门为 N E TF r a mw o r k定制化开发的、面向对象的编程语言,对于初学者来说是一种很好的应用程序开发语言,主界面如图所示,菜单栏中列出了主要的功能,比如硬件配置、E C U参数设置、文档的检查处理、需求文档相关的功能测试以及报告结果等功能.图系统主界面应用软件开发的主要任务是通过编写程序来实现系统的预定功能,系统的软件设计主要包括个层级,包括底层、中间层、协议层、业务层.()底层底层为适配器驱动层,主要负责系统硬件的驱动和配置,为上层软件搭建连接通道,将事件转换为应用程序可以理解的信号,实现开关端口,收发C A N报文、报文过滤等.()中间层中间层为底层和业务应用层之间提供信号转换、控制流缓冲.中间层采用标准协议I S O 和S A EJ ,解决I S O 协议中定义的经典C A N数据链路层与I S O 协议及S A EJ 协议中规定的应用层,彼此之间数据长度不统一的问题,实现了收发数据,以及组包和拆包功能.()协议层协议层主要实现了S A EJ 通讯协议、I S O 诊断协议、X C P标定协议的具体服务功能.()业务层 年第 期业务层对应了系统支持的各功能项,实现某个功能的业务逻辑,比如发动机信息的读取,故障码的读取,刷写,诊断等功能.刷写/诊断功能的实现依据是诊断需求文档,电控工程师通过人机交互接口向被测车辆E C U下达对应的测试功能指令,上位机根据配置文件将功能指令解析成对应的报文发送至被测车辆E C U,同时E C U对上位机指令做出响应反馈给用户,相关流程如图所示.图交互流程例如:某被测设备的测试/诊断需求文档内容如表所示,规定通过I n p u tO u t p u tC o n t r o l指令控制所有灯.当用户触发打开所有灯的指令后,刷写/诊断系统通过C AN总线发送 x F x x x x F F,被测设备发送 x F x x x 时,表示操作成功.表需求文档S e r v i c eD I DD a t aI n p u tO u t p u tC o n t r o l x x F F打开所有灯 x 关闭多有灯测试结果本文设计的诊断刷写系统开发完成后,使用正在开发测试中的电控单元进行测试,为了验证该工具的性能,分别对离线模式和在线模式下的功能进行测试.离线模式打开刷写诊断系统,在离线模式下,选择所要检验的E x c e l功能需求文档,选中规范性检查功能,可将当前文档中不符合规范的条目修改并自动生成一份离线报告,修改后的文档可直接用于项目交付.在线模式图硬件配置在线模式下主要对基于C AN总线的刷写功能和诊断功能进行测试.启动刷写诊断系统,同时E C U与适配器硬件连接,通过上位机应用软件发送相关E C U需要刷写的应用程序文件,并使用C AN总线开发工具C AN o e监测其通信数据.在连接成功后,需要进行适配器选择以及硬件的相关配置,比如C AN通道,波特率等,如图所示,然后选择对应的测试功能,比如程序数据刷写功能.多次使用上述方式对E C U进行多次诊断刷写测试,并记录数据结果,部分数据结果如图所示.对试验测试结果进行分析得出结论,结果与期望一致,该工具可以完成诊断刷写相关功能,且性能文档,操作简单.图测试结果总结本文基于C A N总线汽车刷写诊断技术所开发的刷写、诊断测试系统已应用于商用车多种类型多个产品的刷写及诊断测试中,经过多次测试,该系统性能稳定可靠,能够满足E C U软件的开发测试要求,提高电控开发工程师的工作效率.此外,本文中的刷写诊断技术由于各方面的限制因素,还有许多其他诊断相关的功能暂时还未完善,该系统的诊断功能还需要进一步的扩充开发升级.参考文献:程安宇,赵国庆,冯辉宗等基于C AN总线的电子控制单元功能测试方法J计算机应用,():陆世鹏商用车下线中电控系统检测的设计与实现D桂林电子科技大学,方长根基于C AN总线的发动机E C U检测系统的研究和开发D江苏大学,WU H,S HE NJ,CHE N C,e ta l L e dl i g h t i n gd e v i c e,a n d s m a r t h o m e c o n t r o l s y s t e ma n dm e t h o d:WO/P 刘国权,张伯英,宋卫锋 KWP 协议分析及开发测试J汽车技术,():张树帅,裴兆轩,张冉强,等基于G P R S的车载终端的软件设计与实现研究J电子测试,N o 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