CN101639698A - 基于can总线的汽车车身电气测试***和方法 - Google Patents

基于can总线的汽车车身电气测试***和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于CAN总线的汽车车身电气测试***和方法，该方法为建立带有一个或多个电子控制器和负载的汽车车身测试平台，在各电子控制器和对应的负载之间设置采样电路，采样电路采集负载的电性能数据后通过高速CAN总线传输到CANoe卡所在的上位机进行电气功能测试，电子控制器的信息通过低速CAN总线传输到CANoe卡所在的上位机进行实时信息监测。该方法操作方便，能够完成信号采集和实现对电子控制器的实时信息的监测，具有提高测试效率，缩短ECU开发时间、减少开发成本的优点。

Description

基于CAN总线的汽车车身电气测试***和方法
技术领域
本发明涉及一种汽车网络测试技术，特别是一种基于CAN总线的汽车车身电气测试***和方法。
背景技术
控制器局域网(Controller Area Network，CAN)总线是80年代初德国Bosch公司为解决现代汽车中众多控制单元和测试仪器之间的实时数据交换而开发的一种串行数据通信总线。CAN总线技术已经发展的相当成熟，并且它具有性价比高、可靠性高、实时性高以及适于在恶劣的电气环境下工作的特点，在汽车行业得到了广泛的应用。它的良好的运行特性、极高的可靠性和独特的设计，非常适合现代汽车各电子控制单元(电子控制器)之间的互相通信，并较好地满足了汽车的实时性和可靠性要求。
随着汽车电子技术的迅速发展，汽车中所安装的电子控制器的数量也大量增加。大量的电子控制器的使用增加了汽车网络的复杂度，同时也导致了潜在的错误源的数量急剧增多，因此汽车网络的测试成为汽车电子开发过程中的重点和难点。通过测试可以及早地发现并改正错误，尽可能地降低开发成本，这在汽车电子的开发的所有阶段都是不可或缺的。因此，在开发的过程中要求有一个功能比较强大的网络测试***。传统的CAN网络测试实现基本是将所开发的ECU(电子控制器)挂接到实车上进行测试验证，工程人员使用测试工具完成信号的采集，然后将数据拿回实验室进行分析，而且无法对电子控制器的实时信息进行监测。这种测试的实现效率较低，导致ECU的开发周期较长，而且由于整个车身电气设备繁多，连接的线束也很庞大，各线束的通断意味着各电气是否能正常工作，因此需对各电气进行实时的电性能的检测，以检验车身线束的通断。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种操作方便、功能完善的基于CAN总线的汽车车身电气测试方法，能够完成信号采集和实现对电子控制器的实时信息的监测，具有提高测试效率，缩短ECU的开发时间、减少开发成本的优点，本发明还涉及使用该方法的装置。
本发明的技术方案如下：
一种基于CAN总线的汽车车身电气测试方法，其特征在于，建立带有一个或多个电子控制器和负载的汽车车身测试平台，在各电子控制器和对应的负载之间设置采样电路，所述采样电路采集负载的电性能数据后通过高速CAN总线传输到CANoe卡所在的上位机进行电气功能测试，所述电子控制器的信息通过低速CAN总线传输到CANoe卡所在的上位机进行实时信息监测。
所述电气功能测试包括对采集的负载的电性能数据进行实时显示和实时存储。
上位机还对采集的负载的电性能数据进行离线分析。
将仪表通过高速CAN总线连接到CANoe卡所在的上位机进行仪表信息监测。
在仪表连接的高速CAN总线和电子控制器连接的低速CAN总线之间通过汽车网关进行通信，将电子控制器的信息送去仪表显示。
上位机对各电子控制器的收发信息进行仿真。
一种基于CAN总线的汽车车身电气测试***，其特征在于，包括汽车车身测试平台、CANoe卡和上位机，所述汽车车身测试平台包括各电子控制器、负载以及一个或多个信息采集模块，所述信息采集模块连接于电子控制器和对应的负载之间，所述信息采集模块的输出端通过高速CAN总线连接CANoe卡的通道，所述电子控制器通过低速CAN总线连接CANoe卡的通道，所述CANoe卡与上位机相连，所述上位机包括电气功能测试单元和CAN总线仿真单元，所述电气功能测试单元包括数据采集单元，数据采集单元用于实时显示信息采集模块采集的负载的电性能数据，所述CAN总线仿真单元包括实时信息监测单元，所述实时信息监测单元用于实时监测电子控制器的信息。
还包括仪表，所述仪表通过高速CAN总线连接到CANoe卡的通道。
还包括汽车网关，所述仪表通过高速CAN总线和汽车网关相连，所述各电子控制器通过低速CAN总线和汽车网关相连。
所述电气功能测试单元还包括数据分析单元，所述数据分析单元用于对信息采集模块采集的负载的电性能数据进行离线分析。
所述CAN总线仿真单元还包括节点仿真单元，所述节点仿真单元完成对各电子控制器的仿真。
本发明的技术效果如下：
本发明基于CAN总线的汽车车身电气测试方法，通过建立带有一个或多个电子控制器和负载的汽车车身测试平台，在各电子控制器和对应的负载之间设置采样电路，并将采集的负载的电性能数据通过高速CAN总线传输到上位机进行电气功能测试，该方法是在建立的汽车车身测试平台上通过CAN总线完成的测试，由于不是在实车上进行测试，所以无需将ECU挂接到实车上进行测试验证，以及在实车上完成信号采集后再将数据拿回实验室分析，能够为汽车ECU的开发提供便捷的测试平台，将开发的ECU设置于该测试平台上进行测试，故具有提高测试效率，缩短ECU开发时间、提高ECU开发的效率、减少开发成本的优点，同时还能在汽车车身测试平台上将电子控制器的信息通过低速CAN总线传输到上位机进行实时信息监测，所以完善了汽车车身电气测试的功能，同时操作方便。
将仪表信息通过高速CAN总线传输到上位机能够完成对仪表信息的监测；通过汽车网关进行高速CAN和低速CAN之间的转换，同时还可以完成仪表与电子控制器之间的通信，从而进一步完善汽车车身电气测试的功能，在建立的汽车车身测试平台上完成一体化测试。
本发明基于CAN总线的汽车车身电气测试***，包括汽车车身测试平台，该平台包括各电子控制器、负载以及一个或多个信息采集模块，信息采集模块连接于电子控制器和对应的负载之间，信息采集模块的输出端连接到高速CAN总线，并通过CANoe卡的通道连接到上位机，上位机实时显示信息采集模块采集的负载的电性能数据和实时监测电子控制器的信息，该***提供汽车车身测试平台，通过CAN总线与上位机进行通信，完成电气功能测试和电子控制器的信息的实时监测，操作方便，同时提高了测试效率。
附图说明
图1为本发明一种基于CAN总线的汽车车身电气测试方法优选实施例的流程图；
图2为本发明一种基于CAN总线的汽车车身电气测试***优选实施例的结构示意图；
图3为本发明一种基于CAN总线的汽车车身电气测试***中的信息采集模块的结构示意图；
图4为本发明一种基于CAN总线的汽车车身电气测试***中的上位机优选实施例的结构框图；
图5为图4所示的上位机工作流程图；
图6为图4所示的上位机的数据采集单元工作流程图；
图7为图4所示的上位机数据分析单元工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。
图1为本发明一种基于CAN总线的汽车车身电气测试方法优选实施例的流程图。首先建立一个带有一个或多个电子控制器和真实的负载的汽车车身测试平台，第一支路：在各电子控制器和对应的负载之间设置采样电路，采样电路采集负载的电性能数据后通过高速CAN总线传输到CANoe卡所在的上位机进行电气功能测试，再由上位机实时显示和实时存储采集的电性能数据，进一步还可以完成对采集的该电性能数据的离线分析；第二支路：将电子控制器的信息通过低速CAN总线传输到CANoe卡所在的上位机，由上位机实时监测该电子控制器的信息，如实时监测灯光控制器信息、左右车门控制器信息等，上位机还可以通过虚拟开关控制各电子控制器，从而完成对电子控制器的仿真，如通过虚拟灯光开关向灯光控制器发送控制命令，完成对灯光控制器的仿真；第三支路：将仪表信息通过高速CAN总线传输到CANoe卡所在的上位机，在仪表连接的高速CAN总线和电子控制器连接的低速CAN总线之间通过汽车网关进行通信，由上位机实时监测仪表信息，上位机还可以控制仪表，完成对仪表的仿真。
本发明还涉及使用该方法的装置，如图2所示的基于CAN总线的汽车车身电气测试***优选实施例的结构示意图。该***包括汽车车身测试平台1、CANoe卡2和上位机，汽车车身测试平台1包括各电子控制器、仪表、负载、汽车网关以及一个或多个信息采集模块，该实施例中的电子控制器包有灯光控制器、左车门控制器和右车门控制器，灯光控制器对应的负载为灯，左车门控制器和右车门控制器对应的负载为门窗升降电机，信息采集模块有三个，各信息采集模块均通过电缆连接于各电子控制器和对应的负载之间，各信息采集模块的输出端均通过高速CAN总线连接CANoe卡2的通道CANoe CH2，灯光控制器、左车门控制器和右车门控制器分别通过开关3连接低速CAN总线，并最终连接CANoe卡2的通道CANoe CH1；仪表通过开关4连接高速CAN总线，并最终连接到CANoe卡2的通道CANoe CH2，CANoe卡插在上位机上。
图3为信息采集模块的结构示意图，标示5所示的信息采集模块设置于电子控制器和对应的真实的负载之间，通过在主路上设置电阻，并在该电阻两端通过运放电路得到负载电流，单片机将其进行AD转换为数字量，在主路的终端引出由两串联接地电阻，在两串联电阻之间引出导线得到负载电压，单片机将其进行AD转换为数字量，再通过DB9接线端子连接到高速CAN总线。信息采集模块在得到电子控制器发给的信号后，将其所在的电气通路上的负载的实时的电压、电流、电压降等电性能数据通过高速CAN总线传输到上位机。
上位机安装有上位机软件，为测试***提供软件环境，通过Visual Studio 2005开发工具、SQL Server 2000数据库和CANoe软件相结合，将电气功能测试和对负载的仿真测试集成于一体，方便用户的操作，CANoe是一个被广泛使用的用于分析、仿真和测试分布式、嵌入式***的工具，能够进行CAN通讯网络监测和分析，同时具有强大的***仿真功能。CANoe可以建立***的仿真结构与节点、消息及信号的数据库，通过采用其编程语言CAPL可以进行电子控制器的各节点的仿真，对CAN总线上的数据能进行动态的跟踪并能显示统计信息。上位机优选实施例的结构框图如图4所示，标示6所示的上位机包括电气功能测试单元和CAN总线仿真单元，其中，电气功能测试单元包括数据采集单元和数据分析单元，数据采集单元用于实时显示信息采集模块采集的负载的电性能数据，具体包括将负载在不同工作状况下的电压、电流值的实时采集、数据记录和实时数据的图表显示，由后台数据库(SQL Server 2000)完成数据的存储功能，提高了数据的存储能力，如状态显示灯的电性能数据和显示门窗升降电机的电性能数据；数据分析单元对信息采集模块采集的负载的电性能数据进行离线分析和处理，如离线分析灯的电性能数据和门窗升降电机的电性能数据；CAN总线仿真单元包括实时信息监测单元和节点仿真单元，实时信息监测单元用于实时监测电子控制器的信息，如实时监测灯光控制器信息、左右车门控制器信息和仪表信息等；节点仿真单元完成对各电子控制器的仿真，如状态显示灯光控制器和左右车门控制器等节点的信息、以及状态显示开关信息和仪表故障信息等，还可以根据CAN2.0A或2.0B报文协议对构建的虚拟的灯光开关、虚拟的左右车门开关发送控制命令，从而完成灯光控制器和左右车门控制器的仿真以及开关的仿真和仪表仿真，以及根据J1939标准协议对发动机报文的部分仿真等，并采用图形化的界面来模拟真实负载，给用户提供较直观的显示界面，易于操作。上位机软件在对车身电气性能测试的基础上开发了对真实开关的功能仿真，并利用图形化的界面来模拟真实负载。用户可以直接在开发的软件界面上对仿真开关进行操作，替代真实开关，所发出的信号控制功率驱动模块，由它来代替电子控制器控制真实负载的动作。
图5为图4所示的上位机工作流程图，首先确定汽车车身测试的各硬件连接完好，确保CANoe软件通过CANoe卡正确连接到CAN总线网络上，然后进入程序主界面，在主界面中创建模型或打开已经创建好的模型，再配置CANoe软件，初始化***，然后打开CANoe，用户根据需要可以在选择通路的负载连接后进入电气功能测试单元进行测试或CAN总线仿真单元进行仿真。程序停止，当用户按下关闭按钮之后，程序退出。图6为上位机的数据采集单元工作流程图，首先判断用户选择的通路，在确定用户选择的通路后，检查所在通路的负载连接，负载连接如果正常，开始读取数据采集设置的参数，如电压、电流测量的范围和采样频率，接着采集数据模块通过CANoe(DLL)与底层硬件连接，采集负载的电压、电流等实时电性能数据，并且用图形的方式实时的显示出来，采集的数据便存储到后台数据库(SQL Server 2000)。图7为上位机数据分析单元工作流程图，首先判断用户选择的通路，在确定用户选择的通路后，程序进入数据分析单元主界面，根据用户选择的数据分析类型，从数据库调用一定时间范围的采集数据，对采集的数据进行定量(显示一定量的值)分析或随机(动态的显示和采集)分析，然后用图形的方式显示出来，并且计算出最值，均值和方差等，最后形成数据分析界面。
实施例一：对左车门的电气功能的测试如下：
在CANoe软件进入电气功能测试单元，在汽车车身测试平台上操作左车门的实物开关，开关信号发送给左车门电子控制器，左车门电子控制器便对门窗升降电机进行相应的操作，此时，信息采集模块收到左车门电子控制器的信号，便对所在的通路进行门窗升降电机的电性能数据的采集。上位机的电气测试单元中的数据采集单元对所采集的数据，能以图表的形式进行实时显示，并把数据实时存储到后台数据库中，同时数据分析单元调用数据库的采集数据进行离线分析。
实施例二：对车身灯的电气功能的测试和仿真如下：
在CANoe软件进入CAN总线仿真单元，操作仿真灯光开关，根据自定义的CAN2.0A或2.0B报文协议发送信号给灯光控制器，灯光控制器驱动数据采集模块，采集灯光控制器和灯所在的通路中灯的电性能数据；此时上位机选择灯所在的通路，设置采集的电压、电流范围和采集频率，数据采集单元便会读取底层硬件采集的数据，存储到数据库中，并以图表的形式进行实时显示。灯光控制器的实时信息可以通过信息监测单元进行实时监测，节点仿真单元对灯光控制器进行仿真。此外，我们的上位机软件对台架上的实物负载进行了模拟仿真，即实物的实时状态能在CAN总线仿真单元的界面上进行实时显示，这样用户可以直接通过上位机操作界面对测试平台上的实物实时监测，不用跑到实物面前进行观测。
该***为CAN总线车身电气的性能测试提供汽车车身测试平台，并在实物测试的基础上提供仿真操作代替实物测试方案，以验证CAN总线电气功能和负载的功能，以及CAN网络性能，从而满足汽车中各个ECU开发的需要，实现了对基于CAN总线的车身电气测试和对整个汽车网络的仿真，具有对CAN网络的实时监测、数据的实时采集和存储、数据的在线和离线统计分析等功能，该汽车车身测试平台设计新颖，布局合理，有利于用户的操作，上位机软件界面设计专业美观、其功能模块将电气功能测试和CAN总线仿真测试集成于一体，操作简便，设计合理，可扩展性强。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (11)

1、一种基于CAN总线的汽车车身电气测试方法，其特征在于，建立带有一个或多个电子控制器和负载的汽车车身测试平台，在各电子控制器和对应的负载之间设置采样电路，所述采样电路采集负载的电性能数据后通过高速CAN总线传输到CANoe卡所在的上位机进行电气功能测试，所述电子控制器的信息通过低速CAN总线传输到CANoe卡所在的上位机进行实时信息监测。
2、根据权利要求1所述的基于CAN总线的汽车车身电气测试方法，其特征在于，所述电气功能测试包括对采集的负载的电性能数据进行实时显示和实时存储。
3、根据权利要求2所述的基于CAN总线的汽车车身电气测试方法，其特征在于，上位机还对采集的负载的电性能数据进行离线分析。
4、根据权利要求1所述的基于CAN总线的汽车车身电气测试方法，其特征在于，将仪表通过高速CAN总线连接到CANoe卡所在的上位机进行仪表信息监测。
5、根据权利要求4所述的基于CAN总线的汽车车身电气测试方法，其特征在于，在仪表连接的高速CAN总线和电子控制器连接的低速CAN总线之间通过汽车网关进行通信，将电子控制器的信息送去仪表显示。
6、根据权利要求5所述的基于CAN总线的汽车车身电气测试方法，其特征在于，上位机对各电子控制器的收发信息进行仿真。
7、一种基于CAN总线的汽车车身电气测试***，其特征在于，包括汽车车身测试平台、CANoe卡和上位机，所述汽车车身测试平台包括各电子控制器、负载以及一个或多个信息采集模块，所述信息采集模块连接于电子控制器和对应的负载之间，所述信息采集模块的输出端通过高速CAN总线连接CANoe卡的通道，所述电子控制器通过低速CAN总线连接CANoe卡的通道，所述CANoe卡与上位机相连，所述上位机包括电气功能测试单元和CAN总线仿真单元，所述电气功能测试单元包括数据采集单元，数据采集单元用于实时显示信息采集模块采集的负载的电性能数据，所述CAN总线仿真单元包括实时信息监测单元，所述实时信息监测单元用于实时监测电子控制器的信息。
8、根据权利要求7所述的基于CAN总线的汽车车身电气测试***，其特征在于，还包括仪表，所述仪表通过高速CAN总线连接到CANoe卡的通道。
9、根据权利要求8所述的基于CAN总线的汽车车身电气测试***，其特征在于，还包括汽车网关，所述仪表通过高速CAN总线和汽车网关相连，所述各电子控制器通过低速CAN总线和汽车网关相连。
10、根据权利要求9所述的基于CAN总线的汽车车身电气测试***，其特征在于，所述电气功能测试单元还包括数据分析单元，所述数据分析单元用于对信息采集模块采集的负载的电性能数据进行离线分析。
11、根据权利要求9所述的基于CAN总线的汽车车身电气测试***，其特征在于，所述CAN总线仿真单元还包括节点仿真单元，所述节点仿真单元完成对各电子控制器的仿真。
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