CN102176140B - 可远程控制的can总线测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可远程控制的CAN总线测试装置及方法，主控计算机通过串口发送接口选择指令到总线接口控制器，控制所要测试载荷的总线接口与CAN总线的通断，主控计算机通过TCP/IP协议向总线监测计算机发送指令，控制总线分析仪和总线示波器的工作，总线分析仪和总线示波器接收总线上所传输的数据和指令后传输至总线监测计算机，由总线监测计算机将主控计算机所需数据和有关CAN总线的统计量信息通过TCP/IP协议传递给主控计算机。本发明减少了人力需求，从而摆脱了场地等因素限制。

Description

可远程控制的CAN总线测试装置及方法
技术领域
本发明涉及一种CAN总线的测试装置及其方法。
背景技术
目前，常用的CAN总线测试方法是分别将CAN总线分析仪CANcaseXL和CAN总线示波器CANscope的一端与电脑相连接，另一端直接接入CAN总线，并利用配套软件CANalyzer和CANscope来直接进行CAN总线信息和物理特性的检测。这样做能够准确的分析CAN总线上的信息，从而完成对总线载荷的测试工作。但是这种方法又有一些不足：首先，常用方法只是孤立的使用CAN总线分析仪CANcaseXL和CAN总线示波器CANscope，使其很难集成于系统之中，不能将总线分析仪和总线示波器的优点集成到测试系统之中，从而不能够实现其在复杂测试系统和复杂网络层次中的应用；其次，连接总线分析仪CANcaseXL和总线示波器CANscope的计算机不能自主运行，需要有人操作，会给测试工作带来困难；再次，在测试过程中，一旦受到场地的因素限制，使得连接总线分析仪CANcaseXL和总线示波器CANscope的计算机被迫要与测试系统中其他计算机分开布置，致使连接总线分析仪和总线示波器的计算机所测量到得CAN总线信息不能够及时的反应到测试系统的其他计算机上，这就会给整个测试工作造成困难。
发明内容
为了克服现有技术存在测试系统的孤立性和对人的依赖性的不足，本发明提供一种基于总线分析仪CANcaseXL、总线示波器CANscope、CAN总线接口控制器的可远程控制的CAN总线测试装置，能够实现对总线分析仪CANcaseXL和总线示波器的远程控制，能够将连接总线分析仪和总线示波器的计算机集成于复杂的测试系统之中；能够通过上位机完成原先必须在连接总线分析仪和总线示波器的计算机上进行的操作，减少了人力需求，为测试提供方便。只要连接总线分析仪和总线示波器的计算机能够与系统中的上位机相连，连接总线分析仪和总线示波器的计算机位置就可以任意布置，而且通过总线分析仪和总线示波器所测量到的CAN总线的信息能够实时的反映到测试系统的上位机上，从而摆脱了场地等因素限制，为总线测试提供便利。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括总线分析仪、总线示波器、总线接口控制器、总线监测计算机和主控计算机。主控计算机通过串口发送接口选择指令到总线接口控制器，控制所要测试载荷的总线接口与CAN总线的通断，主控计算机通过TCP/IP协议向总线监测计算机发送指令，控制总线分析仪和总线示波器的工作，总线分析仪和总线示波器接收总线上所传输的数据和指令后传输至总线监测计算机，由总线监测计算机将主控计算机所需数据和有关CAN总线的统计量信息通过TCP/IP协议传递给主控计算机。
所述接口控制器包括串口通讯模块、继电器控制模块、继电器阵列组成的CAN控制器和CAN接口连接器。主控计算机通过串口通讯模块发送闭合或断开指令，继电器控制模块使CAN控制器的相关继电器闭合或断开，和该继电器连接的CAN接口连接器和CAN控制器中的CAN总线连接或断开，使得CAN接口控制器可以满足多路接口连接需要，完成数据通讯、测试设备等连接的需求。
本发明还提供所述CAN总线测试装置的测试方法，包括以下步骤：
第一步，主控计算机通过串口向CAN总线控制器发送接口选择指令。
主控计算机向CAN总线接口控制器发送CAN接口选择指令，通过选择指令，CAN总线控制器将指令中指定的端口打开，使所要测试载荷的总线接口连接到CAN总线上。
第二步，主控计算机通过以太网向总线监测计算机发送初始化指令。
主控计算机向总线监测计算机发送初始化指令，总线监测计算机收到指令后启动总线分析仪、总线示波器。
第三步，主控计算机通过以太网向总线监测计算机发送加载配置指令。
主控计算机向总线监测计算机发送加载配置指令，确定所需测试的载荷代号，总线监测计算机收到载荷代号后选择对应的总线配置加载到总线分析仪和总线示波器上。
第四步，主控计算机通过以太网向总线监测计算机发送开始测试指令。
主控计算机向总线监测计算机发送开始测试指令，总线监测计算机收到开始测试指令后开始监测总线信息及其变化。
第五步，测试载荷开始运行。
使测试载荷开始运行，测试载荷将通过CAN总线获取或发送消息。
第六步，总线分析仪、总线示波器显示变化。
总线分析仪接收CAN总线上传输的信息，总线示波器接收CAN总线上的物理值变化，并传递给总线监测计算机。
第七步，总线监测计算机通过以太网向主控计算机传递总线信息。
总线监测计算机将监测到的总线消息传送到主控计算机，主控计算机接收消息后将与载荷执行动作和指令集进行对比，能够判断载荷是否正常工作。
第八步，总线监测计算机通过以太网向主控计算机传递总线统计信息。
总线分析仪根据CAN总线的通讯情况生成总线的统计量信息，总线监测计算机将这些统计信息传递到主控计算机，从而能够根据这些统计信息来判断总线的工作状态，若是载荷测试正常，则依次执行第九步～第十一步，若是载荷测试错误，则依次执行第第十二步和第十三步。
第九步，主控计算机通过以太网向总线监测计算机发送测试停止指令。
测试完成后主控计算机向总线监测计算机发送测试停止指令，总线监测计算机收到指令后停止总线分析仪和总线示波器对总线的监测。
第十步，主控计算机通过串口向总线接口控制器发送断开指定端口指令。
主控计算机向总线接口控制器发送指定端口的断开指令，断开指定端口与CAN总线的连接。
第十一步，重复第一步至第十步，直至测试完毕所有的待测量载荷。
第十二步，主控计算机通过串口向总线接口控制器发送指定端口断开指令。
载荷执行出错或与指令表不符，主控计算机向总线接口控制器发送所测试载荷的端口断开的指令，断开所测试载荷与CAN总线的连接。
第十三步，主控计算机通过以太网向总线监测计算机发送测试停止指令。
主控计算机向总线监测计算机发送测试停止指令，总线监测计算机收到停止指令后停止总线分析仪和总线示波器的运行，停止其对总线的监测。
本发明的有益效果是：由于采用了将连接总线分析仪和总线示波器的计算机进行远程控制，使得我们能够方便的将连接CANcaseXL和CANscope的计算机加入到测试系统之中，使得我们能够在复杂的测试系统之中也能应用总线分析仪CANalyzer和总线示波器CANscope，给CAN总线测试提供便利；实现远程控制总线分析仪和总线示波器的加载配置、开始、停止、退出等操作。主控计算机还能够通过TCP/IP协议获取总线监测计算机得到的CAN总线信息和CANalyzer软件产生的统计量的信息，使得主控计算机能够实时获得CAN总线的状态，从而实现总线监控计算机的无人操作，节省人力；由于总线监测计算机是通过以太网和主控计算机相连接且主控计算机又能够通过网络获取CAN总线的相关消息，所以总线监测计算机能够克服实验场地等因素对总线测试带来的限制，可以任意布置，方便总线测试的进行；总线接口控制器的接入使得我们可以分别将多个测试载荷分别可控的接入到CAN总线，实现了对于不同载荷测试的自动化。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明连接示意图。
图2是本发明流程图。
图3是本发明操作流程图。
图4是CAN总线接口控制器原理示意图。
图1中1为上位机(测试系统中的主控计算机)和总线监测计算机(连接CAN总线分析仪和CAN总线示波器的计算机)的网络连接，其网络可以根据测试系统的不同要求而采用以太网、反射内存网等不同网络构建。2为CAN总线网络，总线分析仪以及总线示波器连接到同一CAN总线，物理连接接口采取DB9接口。3为总线分析仪和总线示波器与计算机之间的连接，分别采用USB和串口连接到计算机上，4为上位机和总线控制器之间的连接，总线接口控制器通过串口接收上位机的指令。
具体实施方式
装置实施例：参照图1，本发明的装置包括上位机、总线接口控制器、总线监测计算机、总线分析仪、总线示波器、被测试载荷1到n、CAN总线和以太网网络。将CAN总线分析仪和CAN总线示波器与测试系统中作为总线监测计算机的一台计算机连接，总线监测计算机与测试系统中的主控计算机(上位机)通过以太网相连接，这两台计算机之间采用TCP/IP协议进行数据传输。将CAN总线分析仪、CAN总线示波器以及所需测试的载荷接入CAN总线接口控制器，这样就组成了一个具有可扩展性的CAN总线测试网络。可以根据载荷对测试系统的不同要求进行扩展，从而满足测试要求。根据测试要求，上位机发送接口选择指令到CAN总线接口控制器，使得CAN总线接口控制器将所要测试载荷的CAN总线接口与CAN总线相连接。根据测试要求，上位机通过TCP/IP协议向总线监测计算机发送指令，总线监测计算机接受指令后命令总线分析仪和总线示波器选取与所要测试载荷配套的配置进行加载。配置加载完成后测试即可进行。上位机命令测试开始后，总线分析仪接收总线上所传输的数据和指令，将上位机所需要的数据和有关CAN总线的统计量信息通过TCP/IP协议传递给上位机，上位机获得数据并与期望数据进行对比，从而完成对总线的测试工作。测试完成后，上位机通过TCP/IP协议向总线监测计算机发送停止指令，总线监测计算机收到指令后向总线分析仪和总线示波器发送停止指令，总线分析仪和总线示波器执行停止动作。上位机同时向CAN总线接口控制器发送停止指令，CAN总线控制器断开总线分析仪、总线示波器、测试载荷与总线的连接。测试工作结束。如需要测试另一载荷，只需上位机向CAN总线控制器发送接口选择指令，CAN总线接口控制器就会将所需测试的载荷与CAN总线连通，可以开始另一载荷的总线测试工作。
图4中CAN接口控制器由四部分组成，包括串口通讯模块、继电器控制模块、继电器阵列组成的CAN总线和CAN总线连接器。利用CAN总线只有两根导线，系统扩充时，直接将新节点挂接在总线上即可，一旦某一节点出现严重错误，可自动脱离总线，总线上的其他操作不受影响，节数实际可达110个的这些特点，构建一个总线回路，利用继电器的控制方式，实现远程控制CAN接口与总线的连接与断开操作、控制测试设备与被测试载荷总线连接、载荷之间总线通讯等功能。其工作原理以继电器1为例，上位机通过串口发送闭合指令，继电器控制模块使能继电器1闭合，和继电器1连接的CAN接口和CAN控制器中的CAN总线连接。同理，上位机发送断开指令时，继电器1断开，与其相连的CAN接口和CAN控制器的CAN总线断开。同时，继电器控制模块可以同时控制多路继电器闭合与断开，使得CAN接口控制器可以满足多路接口连接需要。完成数据通讯、测试设备等连接的需求。
方法实施例：本发明所述的方法包括以下步骤：
装置组成和搭建：
测试装置由上位机、总线监测计算机、总线分析仪、总线示波器、总线接口控制器、被测试载荷、以太网和CAN总线组成。将总线分析仪先通过USB接口连接到总线监测计算机上，再通过DB9接口将总线分析仪连接到CAN总线上。将总线示波器先通过串口连接到总线监测计算机上，再通过DB9接口将总线示波器连接到同一CAN总线上。CAN总线是通过两根电线上(CAN低-CAN_L和CAN高-CAN_H这两根线)的电位差来进行信息传递的。DB9接口分别使用了第2和第7针连接CAN_L和CAN_H，测试载荷通过DB9接口连接于同一CAN总线。将总线监测计算机和上位机通过以太网相连接。将测试载荷分别接入总线接口控制器，将上位机和总线接口控制器通过串口相连接。
测试步骤：
第一步：选择测试载荷
上位机通过串口向总线控制器发送载荷选择指令，选择将载荷1接入CAN总线，总线接口控制器收到指令后将载荷1的CAN总线接口与CAN总线接通，其余载荷与总线保持断开状态。
第二步：初始化
上位机通过以太网向总线监测计算机发送初始化指令，总线监测计算机收到指令后，运行CANalyzer和CANscope，分别打开其初始界面，完成初始化。
第三步：加载载荷配置
上位机通过以太网向总线监测计算机发送载荷配置指令，上位机通知总线监测计算机所测试载荷为1号载荷，总线监测计算机控制CANalyzer和CANscope加载事先配置好的测试参数，包括：波特率125、采用标准帧、通道1为消息接收通道。
第四步：测试开始
上位机通过以太网向总线监测计算机发送测试开始指令，总线监测计算机收到指令后启动CANalyzer和CANscope，使其开始对总线的监测。
第五步：启动选择的测试载荷
启动载荷1，使其正常工作。随着测试载荷的正常工作，测试载荷分别向CAN总线传输如下数据：01 00 00 01 00 00 00 00；01 00 00 00 00 00 00 00；01 00 01 01 00 00 0000；01 00 03 01 00 00 00 00，这些数据为载荷传感器测量得到的数据，并发送到总线。
第六步：总线分析仪和总线示波器检测到CAN总线信息
总线分析仪接收到测试载荷1发送到CAN总线的数据：01 00 00 01 00 00 00 00；01 00 00 00 00 00 00 00；01 00 01 01 00 00 00 00；01 00 03 01 00 00 00 00，以及与数据相关的信息：ID＝0、Δt＝0.03。
第七步：总线监测计算机将数据传输至上位机
总线监测计算机将接收到的这些数据01 00 00 01 00 00 00 00；01 00 00 00 00 00 0000；01 00 01 01 00 00 00 00；01 00 03 01 00 00 00 00通过以太网逐条发送至上位机。
第八步：总线分析仪生成关于CAN总线的统计量信息
在监测CAN总线同时，总线分析仪根据总线数据传输状态产生关于CAN总线的统计量信息，包括：标准帧速率：10fr/s、错误帧速率：1fr/s等。总线监测计算机将产生的数据通过以太网传输到上位机，在上位机屏幕上同时进行显示。
根据总线监测计算机所发送来的数据01 00 00 01 00 00 00 00；01 00 00 00 00 00 0000；01 00 01 01 00 00 00 00；01 00 03 01 00 00 00 00、ID＝0、接收时间等参数来判断是否与载荷指令集所指示的相一致，接收到的指令是否与载荷的执行机构动作相符合，从而判断载荷是否正常工作。根据测试，测试载荷1所示指令与指令集相符，并且执行机构动作也与指令相符合，测试结果为载荷1正常工作。
第九步：载荷1测试结束，发送测试停止指令
所有数据和指令测试完成，和载荷指令集对比无误后，主控计算机向总线监测计算机发送测试停止指令，总线监测计算机收到指令后停止总线分析仪和总线示波器对总线的监测。
第十步：上位机通过串口发送CAN接口断开指令
上位机通过串口向总线接口控制器发送断开测试载荷1端口指令，总线接口控制器收到指令后断开载荷1和CAN总线的连接，此时再没有载荷与CAN总线相连接。
第十一步：开始载荷2的测试
上位机通过串口向总线接口控制器发送连接端口2指令，总线接口控制器接收指令后将载荷2的端口接到CAN总线上。后续过程从第二步开始向下重复进行。

Claims (3)

1.一种可远程控制的CAN总线测试装置，包括总线分析仪、总线示波器、总线接口控制器、总线监测计算机和主控计算机，其特征在于：主控计算机通过串口发送接口选择指令到总线接口控制器，控制所要测试载荷的总线接口与CAN总线的通断，主控计算机通过TCP/IP协议向总线监测计算机发送指令，控制总线分析仪和总线示波器的工作，总线分析仪和总线示波器接收总线上所传输的数据和指令后传输至总线监测计算机，由总线监测计算机将主控计算机所需数据和有关CAN总线的统计量信息通过TCP/IP协议传递给主控计算机。
2.根据权利要求1所述的可远程控制的CAN总线测试装置，其特征在于：所述的接口控制器包括串口通讯模块、继电器控制模块、继电器阵列组成的CAN控制器和CAN接口连接器，主控计算机通过串口通讯模块发送闭合或断开指令，继电器控制模块使CAN控制器的相关继电器闭合或断开，和该继电器连接的CAN接口连接器和CAN控制器中的CAN总线连接或断开。
3.一种利用权利要求1所述装置的可远程控制的CAN总线测试方法，其特征在于包括下述步骤：
第一步，主控计算机向总线接口控制器发送总线接口选择指令，通过选择指令，总线接口控制器将指令中指定的端口打开，使所要测试载荷的总线接口连接到CAN总线上；
第二步，主控计算机向总线监测计算机发送初始化指令，总线监测计算机收到指令后启动总线分析仪、总线示波器；
第三步，主控计算机向总线监测计算机发送加载配置指令，确定所需测试的载荷代号，总线监测计算机收到载荷代号后选择对应的总线配置加载到总线分析仪和总线示波器上；
第四步，主控计算机向总线监测计算机发送开始测试指令，总线监测计算机收到开始测试指令后开始监测总线信息及其变化；
第五步，使测试载荷开始运行，测试载荷将通过CAN总线获取或发送消息；
第六步，总线分析仪接收CAN总线上传输的信息，总线示波器接收CAN总线上的物理值变化，并传递给总线监测计算机；
第七步，总线监测计算机将监测到的总线消息传送到主控计算机，主控计算机接收消息后将与载荷执行动作和指令集进行对比，能够判断载荷是否正常工作；
第八步，总线分析仪根据CAN总线的通讯情况生成总线的统计量信息，总线监测计算机将这些统计信息传递到主控计算机，从而能够根据这些统计信息来判断总线的工作状态，若是载荷测试正常，则依次执行第九步～第十一步，若是载荷测试错误，则依次执行第十二步和第十三步；
第九步，测试完成后主控计算机向总线监测计算机发送测试停止指令，总线监测计算机收到指令后停止总线分析仪和总线示波器对总线的监测；
第十步，主控计算机向总线接口控制器发送指定端口的断开指令，断开指定端口与CAN总线的连接；
第十一步，重复第一步至第十步，直至测试完毕所有的待测量载荷；
第十二步，载荷执行出错或与指令表不符，主控计算机向总线接口控制器发送所测试载荷的端口断开的指令，断开所测试载荷与CAN总线的连接；
第十三步，主控计算机通过以太网向总线监测计算机发送测试停止指令，主控计算机向总线监测计算机发送测试停止指令，总线监测计算机收到停止指令后停止总线分析仪和总线示波器的运行，停止其对总线的监测。
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