一致性測試是指用來檢驗一個實體（元件、部件、系統(tǒng)）是否符合相關(guān)規(guī)范的測試流程。所以CAN一致性測試就是指測試CAN節(jié)點是否符合CAN的通訊協(xié)議規(guī)范！

CAN總線的開發(fā)設計有相應的一系列規(guī)范，如ISO 11898、ISO 14229、ISO 15765、OSEK、AUTOSAR網(wǎng)絡管理規(guī)范等等。

為什么大家都按照統(tǒng)一的規(guī)范設計，還會出現(xiàn)偏差，還需要一致性測試呢？

首先，不同的工程師對規(guī)范的理解可能有差異，這些差異會導致設計問題。

另外，在產(chǎn)品的硬件設計過程中由于PCB上元器件的布局布線不同也會導致硬件參數(shù)偏差問題。

最后，軟件的運行機制和硬件的電路特性，還會引入一些系統(tǒng)問題，比如時序不準。

這些問題輕的會導致總線出現(xiàn)偶發(fā)錯誤幀，重的會導致通信相關(guān)功能失效。為了消除安全隱患，保證產(chǎn)品的通信質(zhì)量，縮小CAN網(wǎng)絡中的節(jié)點差異，提高CAN網(wǎng)絡的抗干擾能力，就需要在批量生產(chǎn)前進行CAN的一致性測試。

CAN的一致性測試按通信協(xié)議層次主要分為三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。

1.物理層

物理層的一致性測試主要是電阻、電容特性，電平值，閾值，邊沿時間，容錯性能等通信介質(zhì)物理特性相關(guān)的測試，這部分對總線的影響很大，所以是一致性測試中最重要的部分。

比如輸出電壓測試，"隱性"狀態(tài)下，總線差分電壓范圍應為-1~0.5V（典型值0V）；"顯性"狀態(tài)下，總線差分電壓范圍應為0.9~5.0V（典型值2.0V）。如果“隱性”電平大于0.9V，會使總線誤入持續(xù)的“顯性”狀態(tài)，導致總線故障；

假如實測“顯性“電平為1.2V，說明該節(jié)點驅(qū)動能力較弱，雖然1.2V也在正常范圍內(nèi)，但是在強電磁干擾的環(huán)境下，共模干擾會串擾到CAN總線中使該電平變?yōu)?.9V以下，容易出現(xiàn)電平翻轉(zhuǎn)（“顯性”變“隱性”），進而導致該節(jié)點總線故障。

輸出電壓幅值引起錯誤

節(jié)點故障后會頻繁發(fā)出錯誤幀，在CAN總線中，雖然錯誤幀不被接收，但是依然會占用總線的帶寬，會導致其他正常節(jié)點發(fā)送延遲。

2.數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層的一致性測試主要是位時間，采樣點，幀格式，DLC等關(guān)于通信介質(zhì)中的數(shù)據(jù)排列和組織。

比如采樣點的測試，采樣點是CAN接收節(jié)點判斷信號邏輯的位置，CAN通訊屬于異步通訊，需要通過不斷的重新同步才能保證接收節(jié)點的采樣準確。

若采樣點太靠前，則因為總線中寄生電容的原因，容易發(fā)生采樣錯誤；若采樣點太靠后，則因為SJW原因，會引起接收節(jié)點同步跳轉(zhuǎn)寬度的調(diào)整（調(diào)整自身時鐘進行匹配），調(diào)整不好就容易出現(xiàn)錯誤；所以對采樣點的測試很重要。采樣點是由CAN節(jié)點軟件通過內(nèi)部寄存器設置的，外部設備如何知道，或者說如何測試呢？

其實道理也很簡單，那就是對1個位時間段中每個時間點分別施加干擾，如果某個時間點的干擾被CAN節(jié)點檢測到了，就說明此時間點是采樣點。

通過施加干擾信號測試采樣點

通過測試設備設置偏移時間和持續(xù)時間，比如從位時間的10%開始施加干擾，每次遞增1%，持續(xù)干擾到100%。

從位時間的10%施加干擾到100%

規(guī)范定義的采樣點范圍是75%≤采樣點≤83.4%，所以實際采樣點應該都設置在后半個位時間，有時為了節(jié)省時間，可以從位時間的中間（比如45%）位置開始施加干擾；施加干擾的過程中查看設備統(tǒng)計記錄的錯誤報文，出現(xiàn)錯誤報文的干擾點就是采樣點。

此外，CAN節(jié)點的采樣值是否準確還與波特率（計算位時間）的誤差范圍有關(guān)，波特率的抖動范圍不能過大。比如500k的波特率（位時間2us），如果抖動后，位時間變?yōu)?.8us或2.2us，將導致采樣點的邏輯判斷錯誤而出現(xiàn)總線故障。

波特率抖動

根據(jù)規(guī)范要求，每個節(jié)點的位時間誤差范圍應滿足t=2us±3%。

3.應用層

應用層的一致性測試包含的內(nèi)容比較多，基本項是報文周期和報文類型。此外還有網(wǎng)絡管理、診斷、刷寫和網(wǎng)關(guān)路由等。其中很多內(nèi)容是主機廠自定義的。

周期性的報文需要測驗周期時長的偏差是否滿足規(guī)范，是否出現(xiàn)超差或丟幀的現(xiàn)象，通常周期時間≤20ms時，偏差不大于±20%,周期時間＞20ms時，偏差不大于±10%；事件類型的報文需要在干擾條件下進行看是否會造成發(fā)送失敗情況。

測量CAN總線的Bus Off狀態(tài)是一個常見的測試項。CAN節(jié)點發(fā)生錯誤次數(shù)超過設定的閾值時，節(jié)點將進入Bus off狀態(tài)并停止發(fā)送和接收CAN消息，此時需要通過特定的過程（快恢復和慢恢復策略）來恢復正常通信。

測試設備（干擾儀）可以通過模擬錯誤幀、錯誤位、錯誤定時器等方式來引發(fā)CAN節(jié)點進入Bus off狀態(tài)。通過觀察CAN節(jié)點的狀態(tài)變化和相應的錯誤計數(shù)器，可以判斷CAN節(jié)點是否可以進入Bus off狀態(tài)。

小結(jié)：

針對一致性測試問題點的理解和分析有利于研發(fā)階段問題的排查和定位。比如物理層測試問題，可以定位到CAN總線發(fā)外圍電路設計；采樣點測試問題，可以定位到位時間的組成設計；Bus off快慢恢復測試問題，可以定位到累加的錯誤計數(shù)器引起的狀態(tài)轉(zhuǎn)換錯誤。

CAN的一致性測試需要使用專用的測試設備和專業(yè)的測試用例。通過CAN的一致性測試，可以保證產(chǎn)品的通信質(zhì)量，提高CAN網(wǎng)絡的抗干擾能力，縮小各網(wǎng)絡節(jié)點差異，從而提升整車的網(wǎng)絡通信環(huán)境！