CN106154865B - 一种车载总线仿真模型自生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种车载总线仿真模型自生成方法及系统，根据整车数据信息生成全仿真或半实物仿真模型，通过电控模块属性定义、总线行为逻辑策略数据库录入及总线数据库文件加载等步骤，实现基于CANoe软件的仿真模型与测试模型自动化生成，实现总线行为纯仿真、总线半实物测试环境搭建。该系统操作简便，脚本生成快速，性能稳定，运行良好，具有良好的扩展性和灵活性，该系统具有全面且可扩展的逻辑数据库，适用于各类乘用车的模型检测，同时该系统具有专家经验库，通过直接或间接的信息阅读服务关系，完成性能评价。

Description

一种车载总线仿真模型自生成方法及系统

技术领域

本发明创造车载仿真领域，尤其是涉及一种车载总线仿真模型自生成方法及系统。

背景技术

目前，新车型在总线架构研发与实物测试过程中，主要存在以下几点需求：(1)对总线行为架构设计的参数化评价。(2)单个ECU/欠缺部分ECU测试时，模拟掉线ECU的总线行为，实现总线行为完整性测试。(3)网关转发逻辑对总线行为影响的指标化评价。当前，虽已能够实现上述需求，但针对各车型定制化编写仿真/测试脚本基本处于人工编写，效率低、工作量大、周期长，而且缺乏脚本一致化设计，存在一定的脚本编写错误风险，无法做到评价的全面性。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种车载总线仿真模型自生成方法，该方法应用于乘用车/商用车等新车型总线架构合理性验证、车型总线行为半实物仿真测试，以支持车载总线设计状态性能指标分析、车载电控模块总线评价测试半实物仿真等总线相关架构评价及实物测试，克服了已有仿真及测试评价脚本编写效率低、开发周期长等不足。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种车载总线仿真模型自生成方法，包括如下步骤，

(1)获取基于My SQL数据库格式的被仿真整车的相关信息，所述相关信息至少包括整车总线报文数据库、网关路由表、电控模块ECU属性、网络管理策略；

(2)获取虚拟以及真实电控模块ECU的信息，以及获取所需监控总线行为的参数信息；

(3)依据所述总线报文信息、所述虚拟与真实电控模块ECU的信息和所述监控总线行为的参数，确定待仿真整车相关信息与参数并依据仿真模型执行环境的语法逻辑，生成基于CANoe软件环境的整车电控模块ECU状态界面与整车总线仿真逻辑文件，并进入等待触发仿真；

(4)触发仿真，将所述仿真模型相关文件加载至CANoe环境中，并根据用户操作执行整车总线行为仿真；

(5)当仿真结束时，获取过程中总线行为监控项的关键参数，并生成仿真报告。

进一步的，所述步骤(2)与步骤(3)之间还包括如下步骤：

判断所述被仿真整车信息写入的是否有效，如果否，则返回步骤(2)；

如果是，则根据录入信息生成整车电控模块ECU状态界面与仿真逻辑文件。

进一步的，所述步骤(3)和步骤(4)之间还包括如下步骤：

对用于控制真实电控模块ECU电源状态的设备进行状态自检，如果自检成功，则运行所述仿真模型；

如果否，则提示设备自检失败，终止仿真模型执行，返回步骤(3)。

进一步的，根据录入信息生成整车电控模块ECU状态界面与仿真逻辑文件的具体过程包括：

通过仿真的电控模块ECU属性、真实电控模块ECU属性信息，搭建整车电控模块ECU状态界面所需的电控模块的信息，包含但不局限于电控模块名称、工作状态指示灯、上下线控制开关、本地事件控制开关；

通过仿真的电控模块ECU属性、真实电控模块ECU属性信息，生成整车总线仿真逻辑的基于电控模块的逻辑块逻辑架构，并依次逐条将总线报文数据库解析的总线数据添加至各电控模块的逻辑架构中；

当需要引入网关逻辑时，调用网关路由表生成程序,该程序可解析的内容包括但不局限于，信号无关、信号相关、直接转发、间接转发；

当需要引入网络管理逻辑时，调用私有网络管理动态链接库与配合程序，动态链接库所含有的函数，包括但不局限于，报文发送方式、休眠唤醒逻辑、延迟发送间隔、上电顺序；

当需要引入档位管理时，调用私有档位管理动态链接库与配合程序，动态链接库所含有的函数，包括但不局限于，电源管理集、档位管理、油门刹车踏板管理；

获取用户录入的真实电控模块ECU的信息，并与仿真电控单元名称进行对比，当对比产生交集后，调用控制真实电控模块相关程序替换仿真的电控模块的逻辑块；

获取监控总线行为的参数，调用总线行为参数监控生成程序，将生成的脚本加载至整车总线仿真逻辑文件中；

上述内容执行完毕后，上述内容均在生成的逻辑脚本中添加头尾标识符，调用板块集成程序，依据各板块头尾标识符对上述程序生成的脚本进行整合，生成整车总线仿真逻辑文件。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种车载总线仿真模型自生成方法具有以下优势：

本发明创造提供了一种满足通用化需求的车载电控模块总线行为仿真方法，通过电控模块属性定义、总线行为逻辑策略数据库录入及总线数据库文件加载等步骤，实现基于CANoe软件的仿真模型与测试模型自动化生成，实现总线行为纯仿真、总线半实物测试环境搭建。同时在脚本运行时对关键数据获取，发现开发过程中引入的问题，保证车型上市后的质量，降低故障召回的风险；

本发明创造用上述自动生成的过程，能够避免在新车型电子电器架构设计初期以及欠缺部分电控电源的环境下，对总线行为的仿真，避免了人为编写的一致性差，降低了工程师的工作强度，提供了工作效率与仿真精度。

本发明创造的另一目的在于提出一种车载总线仿真模型自生成系统，以满足新车型研发过程中架构搭建理论验证与真实模块测试的需求。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种车载总线仿真模型自生成系统，包括：

整车信息提取模块，至少包括整车总线报文数据库、网关路由表、电控模块ECU属性、网络管理策略、监控总线行为的参数，用于在自动录入过程中获取整车总线的相关信息，所述相关信息至少包括车型电控模块信息、网络管理类型及参数信息、网关路由转发信息、总线数据库；

录入模块，用于录入上述相关整车信息，以及对录入信息进行错误检测，并对数据无效处进行错误提示；

仿真模型生成模块，用于依据所述整车信息、真实/虚拟电控模块状态、监控总线行为参数，确定所述待仿真整车状态并生成整车总线仿真逻辑文件与整车电控模块ECU状态界面，并加载至CANoe工程文件中。

触发仿真模块，用于触发仿真模型运行，将记录仿真模型运行过程中的数据，并根据录入的监控总线行为的参数完成参数的实时处理；

仿真报告生成模块，用于当仿真结束后，获取待监控的总线行为参数，并生成相关的仿真报告。

进一步的，还包括：二次开发模块和车型数据库更新模块；

在用户登入系统之后，跳转至所述二次开发模块，对网络管理逻辑进行逻辑的修订；

或者，在用户登入系统之后，跳转至所述车型数据库更新模块，对待仿真的整车信息/仿真数据进行数据更新维护。

进一步的，还包括：

设备自检模块，用于所述仿真模型所关联的电控模块控制盒、程控电源、CANcase的状态是否能够成功调用，如果是，则返回执行触发仿真模块；

如果否，则提示设备自检失败，终止仿真模型执行，返回进入等待触发仿真这一步骤。

进一步的，所述触发仿真模块主要包括：

参数采集单元，用于通过CANcase硬件采集的总线数据、以及监控总线行为参数的逻辑脚本，构建总线数据获取的软硬件环境；

执行单元，用于实时获取电控模块执行状态并在整车电控模块ECU状态界面中显示，当需要控制电控模块及本地事件时，调用硬件设备的控制程序；

报告传输单元，用于对应各总线监控参数的独立生存临时参数文件，后期便于拟合曲线，以保存所监控的总线参数。

进一步的，所述设备自检模块包括程控电源、电控模块控制盒、总线收发设备、开关电源、工控机，

所述程控电源用于给真实电控模块提供电源输出，并通过USB接口连接工控机对程控电源控制；

所述电控模块控制盒，一端连接电控模块总线、IGN、GND等引脚，另一端连接程控电源、总线收发设备、开关电源；所述的控制盒输出端口，通过标准尺寸接插件连接控制盒的电路矩阵；

所述总线收发设备，采用Vector公司出品的VN1640A设备，IO输出端口接入电控模块控制盒，USB接口连接至工控机；

进一步的，所述电控模块控制盒由各类总线接口电路组成；其中，所述电控模块控制盒包括：高速CAN总线接口、LIN总线接口、以太网总线接口。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种车载总线仿真模型自生成系统具有以下优势：

该仿真系统的研发对总线架构分析与电控模块模拟整车状态测试做了一定的突破，为后续相关方面的开发积累了宝贵的经验。该系统操作简便，脚本生成快速，性能稳定，运行良好，具有良好的扩展性和灵活性，该系统具有全面且可扩展的逻辑数据库，适用于各类乘用车的模型检测，同时该系统具有专家经验库，通过直接或间接的信息阅读服务关系，完成性能评价。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的一种车载总线仿真模型自生成系统的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种车载总线仿真模型自生成方法的工作流程如下：

(1)获取基于MySql数据库格式的被仿真整车的相关信息，至少包括整车总线报文数据库、网关路由表、电控模块ECU属性、网络管理策略、监控总线行为的参数，用于在自动录入过程中获取整车总线的相关信息，所述相关信息至少包括车型电控模块信息、网络管理类型及参数信息、网关路由转发信息、总线数据库；

(2)录入上述相关整车信息，以及对录入信息进行错误检测，并对数据无效处进行错误提示；判断所述被仿真整车信息写入的是否有效，如果否，则返回录入相关整车信息；如果是，则根据录入信息生成整车电控模块ECU状态界面与仿真逻辑文件，具体过程如下：

通过仿真的电控模块ECU属性、真实电控模块ECU属性信息，搭建整车电控模块ECU状态界面所需的电控模块的信息，包含但不局限于电控模块名称、工作状态指示灯、上下线控制开关、本地事件控制开关；

通过仿真的电控模块ECU属性、真实电控模块ECU属性信息，生成整车总线仿真逻辑的基于电控模块的逻辑块逻辑架构，并依次逐条将总线报文数据库解析的总线数据添加至各电控模块的逻辑架构中；

当需要引入网关逻辑时，调用网关路由表生成程序,该程序可解析的内容包括但不局限于，信号无关、信号相关、直接转发、间接转发；

当需要引入网络管理逻辑时，调用私有网络管理动态链接库与配合程序，动态链接库所含有的函数，包括但不局限于，报文发送方式、休眠唤醒逻辑、延迟发送间隔、上电顺序；

当需要引入档位管理时，调用私有档位管理动态链接库与配合程序，动态链接库所含有的函数，包括但不局限于，电源管理集、档位管理、油门刹车踏板管理；

获取用户录入的真实电控模块ECU的信息，并与仿真电控单元名称进行对比，当对比产生交集后，调用控制真实电控模块相关程序替换仿真的电控模块的逻辑块；

获取监控总线行为的参数，调用总线行为参数监控生成程序，将生成的脚本加载至整车总线仿真逻辑文件中；

上述内容执行完毕后，上述各板块均在生成的逻辑脚本中添加头尾标识符，调用板块集成程序，依据各板块头尾标识符对上述程序生成的脚本进行整合，生成整车总线仿真逻辑文件。

(3)依据所述整车信息、真实/虚拟电控模块状态、监控总线行为参数，确定所述待仿真整车状态并生成整车总线仿真逻辑文件与整车电控模块ECU状态界面，并加载至CANoe工程文件中；

对用于控制真实电控模块ECU电源状态的设备进行状态自检，设备自检如果自检成功，则根据所述运行仿真模型；如果否，则提示设备自检失败，终止仿真模型执行，返回进入等待触发仿真；

真实电控模块包括程控电源、电控模块控制盒、总线收发设备、开关电源、工控机，程控电源用于给真实电控模块提供电源输出，并通过USB接口连接工控机对程控电源控制；电控模块控制盒，一端连接电控模块总线、IGN、GND等引脚，另一端连接程控电源、总线收发设备、开关电源；控制盒输出端口，通过标准尺寸接插件连接控制盒的电路矩阵；总线收发设备，采用Vector公司出品的VN1640A设备，IO输出端口接入电控模块控制盒，USB接口连接至工控机；电控模块控制盒由各类总线接口电路组成；电控模块控制盒包括：高速CAN总线接口、LIN总线接口、以太网总线接口。

(4)触发仿真模型运行，通过CANcase硬件采集的总线数据、以及监控总线行为参数的逻辑脚本，构建总线数据获取的软硬件环境；实时获取电控模块执行状态并在整车电控模块ECU状态界面中显示，当需要控制电控模块及本地事件时，调用硬件设备的控制程序；对应各总线监控参数的独立生存临时参数文件，后期便于拟合曲线，以保存所监控的总线参数。记录仿真模型运行过程中的数据，并根据录入的监控总线行为的参数完成参数的实时处理；

(5)仿真报告生成模块，当仿真结束后，获取待监控的总线行为参数，并生成相关的仿真报告。

车载总线仿真自生成系统如图1所示，包括

录入数据，包括：

1)整车数据库解析，用于将整车数据库中信息依据网段、电控模块、报文、信号的归属划分，编译为本实用新型系统所识别的数据格式；

2)模块属性解析，用于录入电控模块的属性信息，将终端类型、网络管理类型、唤醒源设置，在模型生成与报告输出时完成相应的配置与描述；

3)总线逻辑策略数据库解析，用于将整车所有电控模块的报文发送方式、休眠唤醒逻辑、延迟发送间隔、上电顺序等总线发送逻辑编译为本实用新型系统所识别的数据格式；

4)网关路由表解析，用于将网关转发路由表中相关无关、直接间接、信号报文的信息依据转发类型划分，编译为本实用新型系统所识别的数据格式；

后台系统，包括：

1)读取整车相关数据，根据模板的选择，生成纯仿真或半实物仿真模型，同时生成总线状态监控界面；

2)纯仿真模型生成，依据至少整车数据库解析、模块属性解析、总线逻辑策略数据库解析、网关路由表解析等四个功能录入的信息，生成CAPL环境下的仿真脚本，并通过模型界面生成工具，生成用户操作界面与总线监控界面；

3)半实物仿真模型生成，在纯仿真模型生成的CAPL脚本基础上，录入真实模块配置信息以及配合电控模块配置板卡，搭建半实物联合仿真模型脚本，生成用户操作界面与总线监控界面；

4)仿真模型用户操作界面，包括但不局限于，电源管理切换、任意网段任意模块的唤醒事件控制、任意报文发送、错误帧注入、扩展帧干扰等总线干预控制；电控模块工作状态指示、报文发送延迟统计、总线负载率实时曲线拟合、错误帧统计等总线状态显示监测；

系统人机界面，包括：

1)用户管理，基于My SQL数据库管理系统，根据数据库中录入信息，完成不同等级用户登入权限管理；

2)录入数据界面，用于导入录入生成仿真模型所需的整车各电控模块属性信息与总线信息；

3)报表管理，用于导入自定义XML/HTML报表模板，并录入执行导入报表模板所需的逻辑映射；

4)逻辑策略库管理，用于二次开发仿真逻辑策略，以及所述逻辑在CAPL脚本中的执行逻辑；

5)监控界面，用于监控总线行为状态，包括但不局限于总线负载率、错误帧计数；

本系统的正向工作流程如下：

通过用户管理界面，经由用户登入、身份审核进入总线行为仿真系统；

通过仿真模型配置界面、模块信息配置界面，逻辑策略界面，将待仿真车型的所有录入信息通过数据库文件存储功能，以二进制文件形式录入数据库；

触发仿真代码生成功能，从数据库中获取待仿真车型相关平台总线信息，通过录入的整车数据库、模块属性、总线逻辑库与网关路由表相关信息，确定仿真车型总线行为，通过数据库解析模块、模块信息解析模块、逻辑策略解析模块的处理分析，生成仿真模型脚本与车型仿真界面；

通过进度显示功能，待仿真模型与车型仿真界面生成后，进度显示功能结束；

选择纯仿真半实物仿真或者半实物仿真，如果选择纯仿真，则根据生成的仿真脚本，执行调起纯仿真脚本的工程文件与对应界面；

如果是半实物仿真，则提示接入电控模块，所述测试主机通过USB接口控制程控电源、通过CAN卡电控模块配置板卡并实现对接入的电控实现上电控制；

逐个测试所接入电控模块状态是否符合半实物仿真需求；

如果不符合需求时，提示更换或更换为虚拟节点，如果符合则提示电控模块自检合格；

执行调起半实物仿真脚本的工程文件与对应界面；

点击开始运行按钮，仿真模型开始工作；

当需要控制电控模块上电、下电时，通过监控界面的电控模块按钮，对各仿真电控模块或真实模块实施上电、断电功能；

当需要对总线干扰注入时，通过监控界面的总线干扰按钮，对总线实施错误帧、扩展帧相关干扰；

仿真模型执行期间，监控界面的总线参数分析界面，对总线错误帧、负载率，实时获取总线数据至临时记录文件；

仿真报告生成，用于当仿真结束后，获取整个过程各参数的数据，并生成仿真报告；

优选地，还包括：逻辑策略库管理和报表管理；

在仿真模型生成前，可独立触发逻辑策略库功能单元，对已有逻辑策略进行数据维护与二次扩展；或者，在仿真模型生成前，可独立触发报表管理功能单元，对生成的仿真报告的格式与内容进行自定义，删减、增加报告输出内容。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种车载总线仿真模型自生成方法，其特征在于，包括如下步骤，

(1)获取基于My SQL数据库格式的被仿真整车的相关信息，所述相关信息至少包括整车总线报文数据库、网关路由表、电控模块ECU属性、网络管理策略；

(2)获取虚拟以及真实电控模块ECU的信息，以及获取所需监控总线行为的参数信息；

(3)判断所述被仿真整车信息写入的是否有效，如果否，则返回步骤(2)；如果是，则根据录入信息生成整车电控模块ECU状态界面与仿真逻辑文件，根据录入信息生成整车电控模块ECU状态界面与仿真逻辑文件的具体过程包括：

通过仿真的电控模块ECU属性、真实电控模块ECU属性信息，搭建整车电控模块ECU状态界面所需的电控模块的信息，包含但不局限于电控模块名称、工作状态指示灯、上下线控制开关、本地事件控制开关；

通过仿真的电控模块ECU属性、真实电控模块ECU属性信息，生成整车总线仿真逻辑的基于电控模块的逻辑块逻辑架构，并依次逐条将总线报文数据库解析的总线数据添加至各电控模块的逻辑架构中；

当需要引入网关逻辑时，调用网关路由表生成程序,该程序可解析的内容包括但不局限于，信号无关、信号相关、直接转发、间接转发；

当需要引入网络管理逻辑时，调用私有网络管理动态链接库与配合程序，动态链接库所含有的函数，包括但不局限于，报文发送方式、休眠唤醒逻辑、延迟发送间隔、上电顺序；

当需要引入档位管理时，调用私有档位管理动态链接库与配合程序，动态链接库所含有的函数，包括但不局限于，电源管理集、档位管理、油门刹车踏板管理；

获取用户录入的真实电控模块ECU的信息，并与仿真电控单元名称进行对比，当对比产生交集后，调用控制真实电控模块相关程序替换仿真的电控模块的逻辑块；

获取监控总线行为的参数，调用总线行为参数监控生成程序，将生成的脚本加载至整车总线仿真逻辑文件中；

上述内容执行完毕后，上述内容均在生成的逻辑脚本中添加头尾标识符，调用板块集成程序，依据各板块头尾标识符对上述程序生成的脚本进行整合，生成整车总线仿真逻辑文件；

(4)依据所述总线报文信息、所述虚拟与真实电控模块ECU的信息和所述监控总线行为的参数，确定待仿真整车相关信息与参数并依据仿真模型执行环境的语法逻辑，生成基于CANoe软件环境的整车电控模块ECU状态界面与整车总线仿真逻辑文件，并进入等待触发仿真；

(5)触发仿真，将所述仿真模型相关文件加载至CANoe环境中，并根据用户操作执行整车总线行为仿真；

(6)当仿真结束时，获取过程中总线行为监控项的关键参数，并生成仿真报告。

2.根据权利要求1所述的一种车载总线仿真模型自生成方法，其特征在于：所述步骤(4)和步骤(5)之间还包括如下步骤：

对用于控制真实电控模块ECU电源状态的设备进行状态自检，如果自检成功，则运行所述仿真模型；

如果否，则提示设备自检失败，终止仿真模型执行，返回步骤(3)。

3.一种车载总线仿真模型自生成系统，其特征在于，包括：

整车信息提取模块，至少包括整车总线报文数据库、网关路由表、电控模块ECU属性、网络管理策略、监控总线行为的参数，用于在自动录入过程中获取整车总线的相关信息，所述相关信息至少包括车型电控模块信息、网络管理类型及参数信息、网关路由转发信息、总线数据库；

录入模块，用于录入上述相关整车信息，以及对录入信息进行错误检测，并对数据无效处进行错误提示；

仿真模型生成模块，用于依据所述整车信息、真实/虚拟电控模块状态、监控总线行为参数，确定所述整车信息并生成整车总线仿真逻辑文件与整车电控模块ECU状态界面，并加载至CANoe工程文件中；

触发仿真模块，用于触发仿真模型运行，将记录仿真模型运行过程中的数据，并根据录入的监控总线行为的参数完成参数的实时处理；

所述触发仿真模块包括：

参数采集单元，用于通过CANcase硬件采集的总线数据、以及监控总线行为参数的逻辑脚本，构建总线数据获取的软硬件环境；

执行单元，用于实时获取电控模块执行状态并在整车电控模块ECU状态界面中显示，当需要控制电控模块及本地事件时，调用硬件设备的控制程序；

报告传输单元，用于对应各总线监控参数的独立生存临时参数文件，后期便于拟合曲线，以保存所监控的总线参数；

仿真报告生成模块，用于当仿真结束后，获取待监控的总线行为参数，并生成相关的仿真报告。

4.根据权利要求3所述的车载总线仿真模型自生成系统，其特征在于：还包括：二次开发模块和车型数据库更新模块；

在用户登入系统之后，跳转至所述二次开发模块，对网络管理逻辑进行逻辑的修订；

或者，在用户登入系统之后，跳转至所述车型数据库更新模块，对待仿真的整车信息/仿真数据进行数据更新维护。

5.根据权利要求3所述的车载总线仿真模型自生成系统，其特征在于，还包括：

设备自检模块，用于所述仿真模型所关联的电控模块控制盒、程控电源、CANcase的状态是否能够成功调用，如果是，则返回执行触发仿真模块；

如果否，则提示设备自检失败，终止仿真模型执行，返回进入等待触发仿真这一步骤。

6.根据权利要求5所述的车载总线仿真模型自生成系统，其特征在于，包括：所述设备自检模块包括程控电源、电控模块控制盒、总线收发设备、开关电源、工控机，

所述程控电源用于给真实电控模块提供电源输出，并通过USB接口连接工控机对程控电源控制；

所述电控模块控制盒，一端连接电控模块总线、IGN、GND引脚，另一端连接程控电源、总线收发设备、开关电源；所述的控制盒输出端口，通过标准尺寸接插件连接控制盒的电路矩阵；

所述总线收发设备，采用Vector公司出品的VN1640A设备，IO输出端口接入电控模块控制盒，USB接口连接至工控机。

7.根据权利要求6所述的车载总线仿真模型 自生成系统，其特征在于，包括：所述电控模块控制盒由各类总线接口电路组成；

其中，所述电控模块控制盒包括：高速CAN总线接口、LIN总线接口、以太网总线接口。