CAN总线系统测试技术

物理层测试主要目的是验证节点及系统在电路设计、物理电平特性等方面的性能，这是保证节点能够正确连接入总线的基矗测试主要包括了节点的电阻电容特性、节点差分电阻、总线终端电阻、CAN线上的物理电平特性等方面。

数据链路层测试则包括了位定时测试、采样点测试、SJW测试等内容，该测试内容主要用以保证各个节点的通讯参数能够保持一致性，所组成的网络能够正常有效的工作。

应用层测试则包括了上层应用层协议的测试、网络管理功能的测试以及故障诊断测试等方面的内容。其包括的内容可以是：数据库使用正确性测试、通讯周期准确性测试、节点休眠唤醒功能测试、网络管理功能测试、网关测试、错误帧频率测试、电压影响测试、总线物理故障测试、节点故障自恢复能力测试、通讯失败的故障诊断功能测试等内容。由于CAN总线使用背景的不同，其应用层的内容也有很大差别，因此应用层测试的内容也存在较大差异，需要根据项目的设计需求以及设计文档仔细制定应用层测试的内容。值得注意的是，对于CAN总线网络测试，其应用层测试一般不涉及功能测试的范围，功能测试一般属于ECU测试的范畴。

2.3 CAN总线测试方法

图2所示为基于Vector公司提供的CAN总线测试工具所组建的CAN总线测试系统。

图2 CAN总线测试系统

在系统中被测单元与模拟被测单元应用背景的仿真器相连，通过仿真器可以模拟出被测单元在真实应用中的运行环境。而被测系统的CAN线则通过CAN硬件接口连接到测试软件CANoe上，CANoe还可通过IO接口电缆IOcab获取被测单元的IO信号。

被测单元的供电则由供电系统提供给仿真器，再由仿真器提供给被测系统，与真实系统的供电模式相同。CANoe软件可以通过其接口来控制供电系统，从而可以方便的改变被测单元的供电电压，实现CAN总线测试环境。

测试过程中，使用Vector公司提供的干扰仪CANstress，以制造出测试所需的干扰信号以及总线故障等测试环境。而系统中所连接的网络示波器CANscope可以在物理层测试中捕捉CAN总线的物理信号。

在测试过程中，Vector提供的测试软件CANoe可以观测总线通讯的报文以及信号，并检测总线的错误帧、总线负载率等信息。另外，CANoe还提供了测试软件包，能够使用扩展的编程功能编写测试流程,控制CANstresss、CANscope等工具，并支持 XML编写的测试脚本，实现自动化测试流程，将测试结果自动生成XML和HTML测试报告。

3 CAN网络测试案例

根据上述的CAN网络测试系统，进行了物理层的采样点测试。测试结果如图3所示。

图3 (a)所示为被测单元正常通讯情况下，使用CANscope捕捉到数据场第一个隐性位。使用CANstress将该位75%后干扰为显性电平，使用 CANscope捕捉总线报文，没有出现错误帧，如图3(b)所示。同样条件下，将该位68.75%后的电平干扰为显性位，使用CANscope捕捉总线报文，出现了错误帧，如图3(c)所示。由此可以得出结论，被测单元的采样率为75%。

(a)无干扰情况下的位电平

(b)干扰电平在75％后－无错误帧

(c)干扰电平在68.75%后－有错误帧

图3 采样点测试

图4所示为应用层测试中，CAN-H线与电源短路测试的测试结果。图4(a)所示为使用CANstress将 CAN-H线设置为与电源短路。图4(b)所示为CANoe在该测试过程中总线的通讯情况，在被测条件下总线没有出现错误帧。使用CANscope观测，由于CAN-H与电源短路，CAN-H电平表现为恒高，而差分电平信号仍足够保证CAN总线的正常通讯，因此没有出现错误帧。

(a)CANstress设置CAN-H与电源断路



(b)CANoe检测网络无错误帧



(c)CANscope观测总线电平情况

图4 CAN-H与电源断路情况下的系统通讯测试

4 总结

随着CAN总线在国内应用的日益广泛，CAN总线测试技术将越发重要。CAN总线测试规范是CAN 总线测试的核心，需要根据相关的CAN协议规范以及CAN总线设计需求进行制定。另外，在缺乏统一测试规范以及参考资料的条件下，还需要在CAN总线开发过程中积累经验，逐步制定并完善CAN总线的测试规范。国外先进的CAN总线设计及测试工具也可以促进CAN总线测试能力迅速形成。