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汽車(chē)總線對(duì)標(biāo)測(cè)試的研究與分析

2019-09-03 13:29:42·  來(lái)源：《汽車(chē)電器》  作者：李志濤  
　
摘要：隨著汽車(chē)電子技術(shù)的高速發(fā)展，以CAN總線為基礎(chǔ)的車(chē)載總線技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，而CAN總線需求規(guī)范的設(shè)計(jì)卻是總線開(kāi)發(fā)流程中的核心工作之一。本文介紹總線需
摘要：隨著汽車(chē)電子技術(shù)的高速發(fā)展，以CAN總線為基礎(chǔ)的車(chē)載總線技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，而CAN總線需求規(guī)范的設(shè)計(jì)卻是總線開(kāi)發(fā)流程中的核心工作之一。本文介紹總線需求規(guī)范設(shè)計(jì)前期的總線對(duì)標(biāo)測(cè)試，詳細(xì)描述CAN總線的對(duì)標(biāo)測(cè)試內(nèi)容、測(cè)試方法以及總線對(duì)標(biāo)應(yīng)用等。
 
關(guān)鍵詞：CAN總線；對(duì)標(biāo)測(cè)試；需求規(guī)范；物理層；數(shù)據(jù)鏈路層
 
隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代汽車(chē)越來(lái)越智能化，大量的電子控制裝置造成汽車(chē)線束急劇增加，既提升了電路的復(fù)雜性又降低了汽車(chē)可靠性，同時(shí)也增大了維修難度，CAN總線由此應(yīng)運(yùn)而生。CAN總線憑借其本身的高性能，已經(jīng)成為汽車(chē)領(lǐng)域的主導(dǎo)總線，國(guó)內(nèi)外知名主機(jī)廠均已建立企業(yè)級(jí)總線需求規(guī)范，要求零部件供應(yīng)商依據(jù)制定的總線需求規(guī)范，進(jìn)行總線產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。本文探討了應(yīng)用對(duì)標(biāo)管理方式，在總線需求規(guī)范設(shè)計(jì)前期進(jìn)行總線對(duì)標(biāo)測(cè)試，通過(guò)開(kāi)展總線對(duì)標(biāo)測(cè)試，采集標(biāo)桿車(chē)輛總線數(shù)據(jù)信息與關(guān)鍵參數(shù)，為主機(jī)廠CAN總線需求規(guī)范的設(shè)計(jì)與問(wèn)題的解決提供參考，實(shí)現(xiàn)企業(yè)總線需求規(guī)范的持續(xù)優(yōu)化，并提升總線產(chǎn)品的品質(zhì)。
 
1、對(duì)標(biāo)管理概述
 
對(duì)標(biāo)管理起源于20世紀(jì)70年代的美國(guó)，最初是人們利用對(duì)標(biāo)尋找自身與其他公司的差距，并把它作為一種調(diào)查比較的基準(zhǔn)方法。后來(lái)逐漸演變成為能夠?qū)ふ易罴寻咐蜆?biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部管理的一種方法。目前，對(duì)標(biāo)管理常見(jiàn)的方式有4種。①內(nèi)部對(duì)標(biāo)。由于公司內(nèi)部不同部門(mén)之間有許多相似的職能，因此內(nèi)部部門(mén)之間通過(guò)內(nèi)部對(duì)標(biāo)，找出內(nèi)部業(yè)務(wù)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)就稱(chēng)為內(nèi)部對(duì)標(biāo)。其主要的優(yōu)點(diǎn)是相互間分享的信息量大，內(nèi)部知識(shí)能立即運(yùn)用，但同時(shí)也易造成封閉、忽視其他公司信息的可能性。②競(jìng)爭(zhēng)性對(duì)標(biāo)。競(jìng)爭(zhēng)性對(duì)標(biāo)的對(duì)象是直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，原因是兩者有著相似的產(chǎn)品和市場(chǎng)。一般，競(jìng)爭(zhēng)性對(duì)標(biāo)能夠很容易地了解其對(duì)標(biāo)結(jié)果，但競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的核心信息卻不易獲得。③行業(yè)對(duì)標(biāo)。行業(yè)對(duì)標(biāo)是指與本公司處于同一行業(yè)但不在一個(gè)市場(chǎng)的公司對(duì)標(biāo)。行業(yè)對(duì)標(biāo)因?yàn)楸舜瞬皇侵苯痈?jìng)爭(zhēng)對(duì)手，所以比較容易找到愿意與之分享信息的對(duì)標(biāo)對(duì)象，但這樣就可能產(chǎn)生相應(yīng)的對(duì)標(biāo)費(fèi)用。④類(lèi)屬（程序）對(duì)標(biāo)。類(lèi)屬（程序）對(duì)標(biāo)是指與不相關(guān)的公司就某個(gè)工作的程序?qū)?biāo)，相比而言，類(lèi)屬對(duì)標(biāo)跨越了自身行業(yè)與工作范圍，因此這種方法實(shí)施起來(lái)比較困難。
 
而總線對(duì)標(biāo)測(cè)試，就是借鑒對(duì)標(biāo)管理的方式，在總線需求規(guī)范設(shè)計(jì)前期，針對(duì)CAN總線部分開(kāi)展競(jìng)爭(zhēng)性對(duì)標(biāo)與行業(yè)對(duì)標(biāo)，獲取總線數(shù)據(jù)信息與關(guān)鍵參數(shù)。對(duì)比標(biāo)桿，從而輔助總線需求規(guī)范設(shè)計(jì)工作與協(xié)助解決過(guò)程中的問(wèn)題。
 
2、總線對(duì)標(biāo)測(cè)試準(zhǔn)備
 
2.1 標(biāo)桿車(chē)資料收集
總線對(duì)標(biāo)測(cè)試前，需通過(guò)多種渠道收集標(biāo)桿車(chē)輛的相關(guān)資料，如標(biāo)桿車(chē)輛使用說(shuō)明書(shū)、維修手冊(cè)與標(biāo)桿車(chē)輛電氣原理圖、線束圖等。通過(guò)收集的標(biāo)桿車(chē)資料，使總線對(duì)標(biāo)測(cè)試人員了解車(chē)輛基本構(gòu)造、性能、功能特性、車(chē)輛使用的相關(guān)操作方法、標(biāo)桿車(chē)輛的拆解與分析等情況。
 
2.2 對(duì)標(biāo)測(cè)試工具
總線對(duì)標(biāo)測(cè)試的工具主要包括：CANoe+CANcaseXL、CANstress、數(shù)字示波器、數(shù)字萬(wàn)用表等。其中，CANoe是CAN總線的監(jiān)測(cè)、仿真、測(cè)試工具，能夠?qū)偩€的報(bào)文時(shí)間周期、報(bào)文長(zhǎng)度等進(jìn)行測(cè)試。可在CANoe軟件窗口觀察ECU總線信息的發(fā)送、測(cè)量總線負(fù)載率，實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)的記錄功能。CANoe軟件與CANcaseXL硬件接口匹配使用，可支持從總線需求分析到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試驗(yàn)證的整個(gè)總線開(kāi)發(fā)過(guò)程。CANstress作為專(zhuān)業(yè)的總線干擾工具，可直接連接CAN網(wǎng)絡(luò)，并將各種干擾邏輯注入到CAN總線上，以此來(lái)驗(yàn)證CAN總線的抗干擾能力。數(shù)字示波器用于記錄觀察總線的電平。測(cè)試人員可在示波器中觀察和記錄總線信號(hào)的波形，同時(shí)測(cè)量總線信號(hào)波形的物理電平狀態(tài)，并對(duì)總線電平進(jìn)行初步解析。
 
當(dāng)標(biāo)桿車(chē)輛的總線子網(wǎng)確定之后，然后將測(cè)試設(shè)備連接至被測(cè)總線子網(wǎng)的物理雙絞線上。測(cè)試設(shè)備連接示意圖見(jiàn)圖1。


圖1 測(cè)試設(shè)備連接示意圖
 
3、總線對(duì)標(biāo)測(cè)試
總線對(duì)標(biāo)測(cè)試內(nèi)容主要包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、總線錯(cuò)誤處理對(duì)標(biāo)及相關(guān)關(guān)注點(diǎn)對(duì)標(biāo)測(cè)試等。
3.1 物理層對(duì)標(biāo)測(cè)試
1）總線通信速率即應(yīng)用CANoe軟件的速率掃描功能，對(duì)標(biāo)桿車(chē)輛的總線子網(wǎng)進(jìn)行總線通信速率掃描，獲取該子網(wǎng)的通信速率數(shù)值。見(jiàn)圖2。


圖2 通信速率測(cè)試
2）總線子網(wǎng)電阻斷開(kāi)車(chē)輛蓄電池連接，在標(biāo)桿車(chē)輛總線子網(wǎng)非通信的狀態(tài)下，采用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量總線子網(wǎng)的終端電阻，獲取該子網(wǎng)的總線終端電阻數(shù)值。
3）總線電壓測(cè)試在總線子網(wǎng)通信狀態(tài)下，應(yīng)用數(shù)字示波器分別采集總線子網(wǎng)的CAN_H與CAN_L線的信號(hào)波形，測(cè)量總線信號(hào)的物理電平特性參數(shù)。見(jiàn)圖3。


圖3 總線信號(hào)波形測(cè)量
經(jīng)過(guò)對(duì)所采集信號(hào)波形的測(cè)量、運(yùn)算，完成總線對(duì)標(biāo)測(cè)試項(xiàng)目?jī)?nèi)容，見(jiàn)表1。
表1 信號(hào)物理特性對(duì)標(biāo)測(cè)試


3.2 數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)標(biāo)測(cè)試
在標(biāo)桿車(chē)輛總線子網(wǎng)通信狀態(tài)下，應(yīng)用CANoe的Trace窗口功能，監(jiān)控標(biāo)桿車(chē)輛總線子網(wǎng)數(shù)據(jù)信息。見(jiàn)圖4。


圖4 總線信息監(jiān)控
觀察CANoe軟件Trace窗口總線數(shù)據(jù)，同時(shí)依次移除標(biāo)桿車(chē)輛總線子網(wǎng)上各控制器單元，并同步監(jiān)測(cè)Trace窗口的總線報(bào)文信息，以獲取表2所示的對(duì)標(biāo)內(nèi)容。
表2 數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)標(biāo)測(cè)試


3.3 總線故障對(duì)標(biāo)測(cè)試
 
在總線子網(wǎng)處于通信的狀態(tài)下，標(biāo)桿車(chē)輛總線子網(wǎng)上連接總線干擾工具CANstress，并應(yīng)用CANstress模擬各種總線物理故障與總線busoff故障，通過(guò)觀察總線的通信情況，獲取標(biāo)桿車(chē)輛總線子網(wǎng)錯(cuò)誤故障的處理狀態(tài)。見(jiàn)表3。
 
3.4 其它總線對(duì)標(biāo)測(cè)試
依據(jù)標(biāo)桿車(chē)輛整體架構(gòu)、電氣特性，對(duì)標(biāo)輸入資料的收集情況，以及標(biāo)桿車(chē)輛的整體認(rèn)知與制定的對(duì)標(biāo)內(nèi)容等信息，詳細(xì)分析之后，可進(jìn)行其它總線的對(duì)標(biāo)測(cè)試。見(jiàn)表4。
目前，CAN總線在國(guó)內(nèi)汽車(chē)廠的應(yīng)用日益廣泛，CAN總線技術(shù)顯得至關(guān)重要，不同的OEM廠商之間在需求規(guī)范的設(shè)計(jì)與總線策略的制定上存在一定的差異，因此在CAN總線開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作的前期，依據(jù)需求及關(guān)注的問(wèn)題，在進(jìn)行以上所述的基本總線對(duì)標(biāo)測(cè)試內(nèi)容外，需深入思考制定相應(yīng)的總線對(duì)標(biāo)內(nèi)容，并通過(guò)開(kāi)展總線對(duì)標(biāo)測(cè)試，逆向獲取標(biāo)桿信息進(jìn)行參考，逐步制定適合OEM車(chē)輛特性的需求規(guī)范。
表3 總線故障對(duì)標(biāo)測(cè)試
表4 其它總線對(duì)標(biāo)測(cè)試


4、總線對(duì)標(biāo)測(cè)試應(yīng)用
應(yīng)用對(duì)標(biāo)模式，開(kāi)展競(jìng)爭(zhēng)性對(duì)標(biāo)與行業(yè)對(duì)標(biāo)，測(cè)試標(biāo)桿車(chē)輛總線子網(wǎng)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)管理參數(shù)與總線故障行為等測(cè)量活動(dòng)，獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)獲取的標(biāo)桿數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，可相應(yīng)應(yīng)用在自身總線開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的工作中，如總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)、電子電器架構(gòu)優(yōu)化、總線報(bào)文ID分配與定義、總線報(bào)文類(lèi)型與周期時(shí)間定義、總線故障處理行為、總線物理波形電壓特性與品質(zhì)評(píng)測(cè)等。
 
5、結(jié)束語(yǔ)
本文通過(guò)對(duì)總線對(duì)標(biāo)測(cè)試的介紹，詳細(xì)描述了總線對(duì)標(biāo)測(cè)試方法、內(nèi)容與對(duì)標(biāo)應(yīng)用等。為總線開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作提供一種尋找差距和學(xué)習(xí)的有效方法。開(kāi)展總線對(duì)標(biāo)測(cè)試，可詳細(xì)了解自身與同行業(yè)間、競(jìng)爭(zhēng)公司間的技術(shù)差距，選對(duì)標(biāo)桿，進(jìn)行學(xué)習(xí)、借鑒、引進(jìn)、消化、追趕，不斷縮小與標(biāo)桿的差距，不斷提高和改進(jìn)總線開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作。
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