CN108121326A - 一种故障诊断方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种故障诊断方法及***，该方法包括：发送故障诊断请求至被测电子控制单元；当接收到返回的与故障诊断请求对应的响应报文的首帧报文时，根据首帧标识判断响应报文是否为多帧报文，如果是，则创建流控制帧模型生成响应报文的流控制帧，并根据流控制帧接收电子控制单元发送的剩余响应报文；在接收响应报文的同时采集所述全部响应报文，并解析获得所述响应报文对应的故障代码；判断所述故障代码与故障注入列表中预设的故障代码和故障状态是否一致，如果是，则生成故障诊断结果。通过本发明实现了自动化故障诊断，提高了故障测试效率的目的。

Description

一种故障诊断方法及***
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种故障诊断方法及***。
背景技术
随着经济的迅速发展，汽车领域的发展越来越成熟。在汽车电子领域各类控制器开发过程中，往往需要对各类控制器或者相关装置进行故障诊断，以完善汽车的各种性能。
HIL(Hardware-in-the-Loop，硬件在环)仿真测试***是以实时处理器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态，通过I/O接口与被测的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)连接，对被测ECU进行全方面的***测试，降低汽车厂商的风险。在HIL***进行故障诊断时，需要通过故障注入板卡注入电器故障相关信息，或设置模型参数创建其他故障信息，然后通过诊断仪或其他CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)工具发送诊断请求，读取ECU故障码，完成诊断测试。
但是，在HIL***进行故障诊断时，故障相关信息的注入以及故障码读取等操作都需要相关技术人员手动操作进行，操作过程较繁琐，并且在测试过程中还会产生延时使得准确性降低，进一步造成测试效率低。
发明内容
针对于上述问题，本发明提供一种故障诊断方法及***，实现了自动化故障诊断，提高了故障测试效率的目的。
为了实现上述目的，本发明提供了一种故障诊断方法，该方法包括：
发送故障诊断请求至被测电子控制单元；
当接收到所述被测电子控制单元返回的与所述故障诊断请求对应的响应报文的首帧报文时，根据所述首帧报文的首帧标识判断所述响应报文是否为多帧报文，如果是，则创建流控制帧模型；
根据所述流控制帧模型生成所述响应报文的流控制帧，并根据所述流控制帧接收所述电子控制单元发送的剩余响应报文，所述剩余响应报文为与所述故障诊断请求对应的除首帧报文之外的剩余响应报文；
在接收到所述电子控制单元发送的与所述故障诊断请求对应的响应报文的同时采集所述响应报文，并解析获得所述响应报文对应的故障代码；
判断所述故障代码与故障注入表中预设的故障代码和故障状态是否一致，如果是，则证明所述故障诊断请求通过了对应的故障测试，生成故障诊断结果。
优选地，该方法还包括：
获取故障注入列表；
设置所述故障注入列表的故障注入类型，并设置与故障注入类型相关的环境变量。
优选地，该方法还包括：
创建存储模型，将所述故障诊断请求按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储；
将与所述故障诊断请求对应的响应报文按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储。
优选地，该方法还包括：
当故障测试完成后，清除所述故障代码。
本发明还提供了一种故障诊断***，该***包括：
发送模块，用于发送故障诊断请求至被测电子控制单元；
判断模块，用于当接收到所述被测电子控制单元返回的与所述故障诊断请求对应的响应报文的首帧报文时，根据所述首帧报文的首帧标识判断所述响应报文是否为多帧报文，如果是，则创建流控制帧模型；
接收模块，用于根据所述流控制帧模型生成所述响应报文的流控制帧，并根据所述流控制帧接收所述电子控制单元发送的剩余响应报文，所述剩余响应报文为与所述故障诊断请求对应的除首帧报文之外的剩余响应报文；
采集模块，用于在接收到所述电子控制单元发送的与所述故障诊断请求对应的响应报文的同时采集所响应报文，并解析获得所述响应报文对应的故障代码；
生成模块，用于判断所述故障代码与故障注入表中预设的故障代码和故障状态是否一致，如果是，则证明所述故障诊断请求通过了对应的故障测试，生成故障诊断结果。
优选地，该***还包括设置模块，所述设置模块包括：
获取单元，用于获取故障注入列表；
设置单元，用于设置所述故障注入列表的故障注入类型，并设置与故障注入类型相关的环境变量。
优选地，该***还包括：
第一存储模块，用于创建存储模型，将所述故障诊断请求按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储；
第二存储模块，用于将与所述故障诊断请求对应的响应报文按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储。
优选地，该***还包括：
清除模块，用于当故障测试完成后，清除所述故障代码。
相较于现有技术，本发明通过将故障诊断方法运行在硬件在环***里的对应模型，能够进行故障诊断请求发送与接收响应报文的控制实现了自动化故障测试过程，最终生成故障诊断结果。并且，能够创建流控制帧模型生成流控制帧的发送过程，进而通过流控制帧的发送与接收能够实现快速、完整地接收全部响应报文，该流控制帧模型对应的序列运行在硬件在环***即可，实现了故障测试的自动化，提高了故障测试的效率
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种故障诊断方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的故障代码读取过程诊断报文请求与响应逻辑的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种故障诊断***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
参见图1为本发明实施例提供的一种故障诊断方法，该方法可以包括以下步骤：
S11、发送故障诊断请求至被测电子控制单元；
需要说明的是，本发明是在HIL***中应用的自动化故障诊断方法及***，可以将该故障诊断方法应用于汽车电子领域各类控制器开发过程中的自动化故障诊断。
实现本发明提供的故障诊断方法，本发明优选是通过配套的TAE(TestcaseAutomation Executor，汽车电子自动化测试工具)进行自动化测试序列编写，通过运行在HIL***里的Simulink模型进行诊断报文发送与接收控制，并与TAE自动化测试软件进行交互，完成自动化测试过程，在此过程中HIL仿真测试***通过I/O接口与被测的ECU进行连接。
通过TAE自动化测试序列发送故障诊断请求至电子控制单元ECU。在发送故障诊断请求之前应先通过TAE自动化测试序列预设各类电器故障，控制故障注入板卡注入各类电气故障。即，在本实施例的基础上，本发明的另一实施例还提供一种故障注入列表设置方法，可以包括：
获取故障注入列表；
设置所述故障注入列表的故障注入类型，并设置与故障注入类型相关的环境变量。
需要说明的是，故障注入列表是在执行测试之前预先设计好的，根据开发需求进行定义，如***包含了哪些传感器、执行器，这些传感器或者执行器可能会出现哪些故障，即列表内包含了故障名称、故障类型，关联到故障注入板卡上的通道信息等。
在依据TAE实现时，为创建TAE自动化测试序列，导入故障注入列表，设置不同的故障注入类型，设置其余与故障相关的环境变量，例如，与故障相关的环境变量可以为故障保持时间等类似的环境变量。实时自动化故障注入，设置不同故障的触发时间、触发逻辑等。其中的，触发逻辑例如某个模块或者装置上电前触发、或者上电后触发，或者在车速达到某一速度时触发。
发送故障诊断请求至被测ECU后，可以执行步骤S12。
S12、当接收到所述被测电子控制单元返回的与所述故障诊断请求对应的响应报文的首帧报文时，根据所述首帧报文的首帧标识判断所述响应报文是否为多帧报文，如果是，则执行S13；
S13、创建流控制帧模型；
需要说明的是，ECU收到故障诊断请求之后，发送响应报文，通常响应报文是多帧报文的形式，为了保证响应报文的完整发送，要将响应报文进行分帧发送。当然在极少情况下响应报文为单帧报文，这种情况下可以直接发送。
将具体描述响应报文为多帧报文的情况下的响应报文的发送方式。首先，要判断该响应报文是否为多帧报文，即根据响应报文的首帧标识进行判断，在本发明中主要是根据ISO诊断标准协议规定的服务功能的传输层协议控制信息进行判断的，具体的例如，由于ISO14229不涉及网络通信机制，可以架设在各种网络之上，因此ISO14229也称为UDS(Unified Diagnostic Services)根据ISO 14229-1道路车辆统一诊断服务的相关规定，若响应报文以$1x(其中x代表任意值)开头，则表示当前响应包含多帧报文，需要通过建立Simulink模型，发送流控制帧，即需执行步骤S14。
S14、根据所述流控制帧模型生成所述响应报文的流控制帧，并根据所述流控制帧接收所述电子控制单元发送的剩余响应报文，所述剩余响应报文为与所述故障诊断请求对应的除首帧报文之外的剩余响应报文。
需要说明的是，通过流控制帧，使ECU在预期时间间隔内接收到$30开头的流控制帧，否则会停止发送剩余响应报文。
需要说明的是，ECU开始发送多帧响应报文之后，需使ECU在几十毫秒内接收到$3x(x为任意值)开头的流控制帧，否则ECU会停止发送剩余响应报文，则通过TAE自动测试序列来发送流控制帧，每一步测试序列执行时间通常会超过50ms，因此需要通过Simulink模型来发送流控制帧。即，要保证响应报文在最小的时间间隔内完成多帧发送，所以设置接收流控制帧也要控制在该最小时间间隔之内，只有接收到流控制帧后才能继续发送剩余响应报文，使得响应报文的发送实现极短的时间间隔并且实现发送的连贯。如果超过预设的接收流控制帧的时间间隔，ECU就会停止发送剩余的响应报文。
在接收响应报文的同时需要采集响应报文，即当响应报文为多帧响应报文时，每接收一帧响应报文则对应采集该帧响应报文，也就是执行步骤S15；
S15、在接收到所述电子控制单元发送的与所述故障诊断请求对应的响应报文的同时采集所述响应报文，并解析获得所述响应报文对应的故障代码；
S16、判断所述故障代码与故障注入列表中预设的故障代码和故障状态是否一致，如果是，则证明所述故障诊断请求通过了对应的故障测试，执行步骤S17；
S17、生成故障诊断结果。
需要说明的是，基于TAE在具体的实现过程中，是通过TAE自动化测试序列的Capture功能记录ECU发送的包含诊断信息的多帧报文Diag_Tx，设置采样时间为1ms。通过TAE自动化测试序列的脚本功能，识别报文的变化，分辨出多帧报文，并从报文中提取出故障代码，该故障代码对应这故障信息。通过TAE自动化测试序列设定读取故障代码的等待时间，在诊断规范指定的条件下读取故障代码。
通过TAE自动化测试序列对读取到的故障代码与故障注入列表中的故障代码和故障状态进行比较，如果故障代码和故障状态都正确，则认为测试通过，生成故障诊断结果。即可以通过TAE自动化测试序列将读取到的故障代码报文添加到测试报告中。需要说明的是，通常故障代码与故障状态是相互匹配的，如果测试得到的故障代码与故障注入列表中的预设故障代码一致，但是与该预设的故障代码对应的故障状态不一致，也证明测试未通过，必须二者同时匹配才能认为测试通过。
在本实施例的基础上，在本发明提供的另一实施例中，还包括：
当故障测试完成后，清除所述故障代码。
举例说明，需要通过TAE自动化测试序列清除故障代码，即以ISO诊断标准协议规定，发送出$14请求，等待ECU返回$54响应，完成故障代码清除。
需要说明的是，在本发明中的$10和$14等类似的代码都是根据ISO诊断标准协议设定的，其具体可以为$1x，其中x为任意值，下面类似的$3x或者$5x也为同理，只是为了便于理解和区别在本发明的一些实施例中以具体的数字进行了说明，在后续的描述中不做一一解释说明。
在本实施例的基础上，在本发明提供的另一实施例中，还包括：
创建存储模型，将所述故障诊断请求按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储；
将与所述故障诊断请求对应的响应报文按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储。
具体的，在实施过程中：
创建Simulink模型，需要在模型中创建8个常量模块，用来存储发送给ECU的诊断请求报文，这8个常数模块的数值，可以通过TAE自动化测试序列进行赋值，并通过总线将报文发送给ECU；
创建Simulink模型，需要在模型中创建8个常量模块，用来存储接收到的ECU响应的诊断请求报文，这8个常数模块的数值，可以通过TAE自动化测试序列进行采样，并进行报文识别与解析。
例如，依据ISO诊断标准协议规定，参见图2，其中的8个常量模块存储对诊断请求进行相应的赋值，与之对应的8个常量模块是用来存储接收到的响应报文进行报文识别与解析后的数值。这样做的目的是，实现了诊断请求的自动赋值与响应报文的自动采集、识别与解析，无需针对不同的报文进行相应的人工调整与设置。
在本发明的应用过程中，基于TAE自动化测试软件以及HIL***中的simulink模型，实现了无需通过外接诊断设备中的流控制帧模块获取流控制帧，而是通过自动生成流控制帧实现了剩余响应报文的接收。该过程在测试序列中体现为：
在Simulink模型中的SubSystem_A的作用是做一个模型和测试序列控制权的切换，当simulink模型收到ECU发送的$10响应后，模型会掌控诊断请求报文8个字节的控制权，将$30流控制帧的报文填充到这8个字节中。其他时候，这8个字节的内容由测试序列来控制。
在Simulink模型中SubSystem_B的作用是，如果HIL***收到$10响应，模型短暂接管Phys_Diag_Rx报文触发信号的控制权，将触发信号先置零，20ms后将触发信号置1，从而快速发送出$30流控制帧。30ms以后，将控制权交还给测试序列。
需要说明的是，本发明中描述的Simulink模型是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境实现动态***建模、仿真和分析的一个软件包，Simulink提供一个动态***建模、仿真和综合分析的集成环境。
通过本发明实施例提供的故障诊断方法，通过配套TAE自动化测试团建进行自动化测试序列编写，通过运行在HIL***里的Simulink模型进行诊断报文发送与接收控制，并于TAE自动化测试软件进行交互，完成自动化测试过程，即故障注入、故障码读取都无需手动操作，在不增加附加设备的情况下，通过创建流控制帧模型生成流控制帧实现了剩余响应报文的接收，整个故障测试过程无需额外设备的加入，减少了对其他设备的调试和设置，提高了故障测试效率的同时，降低了费用成本。
参见附图3，图3为本发明实施例提供的一种故障诊断***，可以包括：
发送模块1，用于发送故障诊断请求至被测电子控制单元；
判断模块2，用于当接收到所述被测电子控制单元返回的与所述故障诊断请求对应的响应报文的首帧报文时，根据所述首帧报文的首帧标识判断所述响应报文是否为多帧报文，如果是，则创建流控制帧模型；
接收模块3，用于根据所述流控制帧模型生成所述响应报文的流控制帧，并根据所述流控制帧接收所述电子控制单元发送的剩余响应报文，所述剩余响应报文为与所述故障诊断请求对应的除首帧报文之外的剩余响应报文；
采集模块4，用于在接收所述电子控制单元发送的与所述故障诊断请求对应的响应报文的同时采集所述响应报文，并解析获得所述响应报文对应的故障代码；
生成模块5，用于判断所述故障代码与故障注入表中预设的故障代码和故障状态是否一致，如果是，则证明所述故障诊断请求通过了对应的故障测试，生成故障诊断结果。
对应的，该***还包括设置模块，所述设置模块包括：
获取单元，用于获取故障注入列表；
设置单元，用于设置所述故障注入列表的故障注入类型，并设置与故障注入类型相关的环境变量。
相应的，该***还包括：
第一存储模块，用于创建存储模型，将所述故障诊断请求按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储；
第二存储模块，用于将与所述故障诊断请求对应的响应报文按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储。
对应的，该***还包括：
清除模块，用于当故障测试完成后，清除所述故障代码。
本发明提供的故障诊断***，通过发送模块、判断模块、接收模块、采集模块和生成模块的配合，能够进行故障诊断请求发送与接收响应报文的控制实现了自动化故障测试过程，最终生成故障诊断结果。并且，能够创建流控制帧模型生成流控制帧的发送过程，进而通过流控制帧的发送与接收能够实现快速、完整地接收全部响应报文，该流控制帧模型对应的序列运行在硬件在环***即可，实现了故障测试的自动化，提高了故障测试的效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种故障诊断方法，其特征在于，包括：
发送故障诊断请求至被测电子控制单元；
当接收到所述被测电子控制单元返回的与所述故障诊断请求对应的响应报文的首帧报文时，根据所述首帧报文的首帧标识判断所述响应报文是否为多帧报文，如果是，则创建流控制帧模型；
根据所述流控制帧模型生成所述响应报文的流控制帧，并根据所述流控制帧接收所述电子控制单元发送的剩余响应报文，所述剩余响应报文为与所述故障诊断请求对应的除首帧报文之外的剩余响应报文；
在接收到所述电子控制单元发送的与所述故障诊断请求对应的响应报文的同时采集所述响应报文，并解析获得所述响应报文对应的故障代码；
判断所述故障代码与故障注入表中预设的故障代码和故障状态是否一致，如果是，则证明所述故障诊断请求通过了对应的故障测试，生成故障诊断结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
获取故障注入列表；
设置所述故障注入列表的故障注入类型，并设置与故障注入类型相关的环境变量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
创建存储模型，将所述故障诊断请求按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储；
将与所述故障诊断请求对应的响应报文按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
当故障测试完成后，清除所述故障代码。
5.一种故障诊断***，其特征在于，包括：
发送模块，用于发送故障诊断请求至被测电子控制单元；
判断模块，用于当接收到所述被测电子控制单元返回的与所述故障诊断请求对应的响应报文的首帧报文时，根据所述首帧报文的首帧标识判断所述响应报文是否为多帧报文，如果是，则创建流控制帧模型；
接收模块，用于根据所述流控制帧模型生成所述响应报文的流控制帧，并根据所述流控制帧接收所述电子控制单元发送的剩余响应报文，所述剩余响应报文为与所述故障诊断请求对应的除首帧报文之外的剩余响应报文；
采集模块，用于在接收到所述电子控制单元发送的与所述故障诊断请求对应的响应报文的同时采集所述响应报文，并解析获得所述响应报文对应的故障代码；
生成模块，用于判断所述故障代码与故障注入表中预设的故障代码和故障状态是否一致，如果是，则证明所述故障诊断请求通过了对应的故障测试，生成故障诊断结果。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，该***还包括设置模块，所述设置模块包括：
获取单元，用于获取故障注入列表；
设置单元，用于设置所述故障注入列表的故障注入类型，并设置与故障注入类型相关的环境变量。
7.根据权利要求5所述的***，其特征在于，该***还包括：
第一存储模块，用于创建存储模型，将所述故障诊断请求按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储；
第二存储模块，用于将与所述故障诊断请求对应的响应报文按照所述存储模型中预设的存储格式进行存储。
8.根据权利要求5所述的***，其特征在于，该***还包括：
清除模块，用于当故障测试完成后，清除所述故障代码。
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