CN110134105A

CN110134105A - 一种基于lin通信的ecu信号仿真测试系统及方法

Info

Publication number: CN110134105A
Application number: CN201910309033.7A
Authority: CN
Inventors: 刘广斌; 钟永铎; 丛珊珊; 尹江华
Original assignee: Qingdao State Building Supply Chain Ltd By Share Ltd
Current assignee: Qingdao Jianbang Automobile Technology Co., Ltd
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2019-08-16
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: CN110134105B

Abstract

本发明涉及汽车电子通信领域，具体涉及一种基于LIN通信的ECU信号仿真测试系统以及方法，本发明的ECU信号仿真测试系统相比现有通信工具更具有针对性，主要针对加密测试、工厂生产、功能测试，能够大大降低测试成本约为Canoe的万分之一；本发明的ECU信号仿真器通过旋钮实现模式切换、操作简单，同时实现了自动化测试，减少手动测试导致的一致性较差、耗时耗力的缺陷；本发明的ECU信号仿真器一次可同时测试8个不同种类的不同产品，适合批量生产测试，生产效率高。

Description

一种基于LIN通信的ECU信号仿真测试系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车电子通信领域，具体涉及一种基于LIN通信的ECU信号仿真测试系统及方法。

背景技术

在汽车电子通信领域中，LIN总线通信作为低成本车用总线，主要应用于汽车外围电子通信设备的网络连接，如自动大灯、车窗座椅、电动天窗、主动进气格栅、自动雨刮等，广泛的被世界上大多数汽车公司及零配件厂商所接受，存在着巨大的潜在市场。

随着LIN总线的发展，国外已经有非常成熟、专业通信工具投放到市场。例如，德国Vector公司推出的CANoe，是ECU网络开发、测试、分析的专业工具，配置选项丰富，功能强大；瑞典kvaser公司推出的kvaser Leaf professional LIN也可实现LIN总线的简单仿真和测试。此类专业工具通用性强，在汽车电子产品的前期研发阶段具有不可替代的地位，但是价格非常昂贵。此外，CANoe和Kvaser在进行测试时，通常还需要连接上位机和下位机，无法实现便携式自动化测试。并且，越来越多的ECU被嵌入到汽车中，不同车型不同种类的ECU功能也不同，测试工作越来越复杂，现有的CANoe最多同时支持4路通道，Kvaser只支持1路通道，这样的测试模式导致开发周期相对较长、生产效率低、测试成本大大增加，也显然不能满足产品批量生产的测试要求。

综上，现有的通信工具不能很好的满足汽车零配件厂批量生产LIN通信的汽车电子产品的需求。

发明内容

为解决现有通信工具价格昂贵、LIN信号仿真复杂、操作繁琐的问题，本发明设计一种低成本、结构简单，易操作、易携带、可模拟汽车ECU信号指令的仿真控制器，主要应用于基于LIN信号的汽车电子产品出厂前的质量检测、功能检测以及特定电子产品的软件出厂解密等功能。

本发明要解决的技术问题是，提供一种低成本、结构简单的ECU信号仿真测试系统，为解决上述技术问题本发明提出了基于LIN通信的ECU信号仿真测试系统，包括：单片机、旋钮开关、拨码开关和用于连接被测产品的四孔接插头，

单片机包括CPU模块、信号处理模块、LIN收发器模块、电源保护电路、LIN信号保护电路、数字信号输入电路和软件烧写电路；

CPU模块和电源保护电路采用的FREESCALE的S12ZVL芯片，高度集成LIN信号收发器、晶振、电源，能够有效缩短软、硬件开发周期；

信号处理模块用于发送ECU仿真控制信号并接收被测产品的反馈信号，且兼容LIN1.3、LIN 2.x和SAE J2602协议，最高支持20Kbit/s的传输速率，支持传统校验和和增强校验，信号处理模块授权模式、工厂模式、耐久模式、正常模式；

授权模式用于判断被测产品是否已经授权并对未授权的被测产品授权，通过对不同MCU实时计算得到与芯片内设秘钥一致的解密秘钥获得授权；工厂模式用于工厂检验产品性能；耐久模式用于测试产品的耐久性，通过两个极限指令循环获得；正常模式由一个初始化序列和不同LIN信号指令实现，LIN信号指令由旋钮开关决定输出，根据不同ECU指令做出相应修改；

旋钮开关用于控制是否进入正常模式，支持16种信号控制；

拨码开关用于选择是否进入授权模式和耐久模式，由四个拨码组成，选用两组组合分别用于判断是否进入授权模式和耐久模式，其他组合预留扩展功能使用；

四孔接插头为两个或两个以上。

作为本发明ECU信号仿真测试系统的进一步改进，四孔接插头为8个，同时支持高达8个产品的测试。

作为本发明ECU信号仿真测试系统的又一步改进，ECU信号仿真测试系统工作时接入12V电源。

作为本发明ECU信号仿真测试系统的再一步改进，正常模式由一个初始化序列和16种不同LIN信号指令实现

为解决上述技术问题，本发明还提出了基于LIN通信的ECU信号仿真测试的方法，包括以下步骤：

步骤一：将ECU信号仿真测试系统接入电源和被测产品；

步骤二：判断被测产品是否已授权，已授权进入步骤三、未授权进入步骤四；

步骤三：判断所述拨码开关用于判断是否进入耐久模式的开关组合是否处于ON的状态，是则进入耐久模式并拨动旋钮开关进入正常模式，否则直接进入正常模式；

步骤四：判断所述拨码开关用于判断是否进入授权模式的开关组合是否处于ON的状态，是则进入步骤五、否则直接进入工厂模式；

步骤五：进入授权模式并进行授权

步骤六：判断是否授权成功，是则拨动旋钮开关进入正常模式，否则直接进入工厂模式。

作为本发明仿真测试方法步骤五的进一步改进，授权的方法包括以下步骤：

(1)被测对象ECU通过LIN通讯将MCU ID发送到所述的ECU信号仿真测试系统；

(2)所述的ECU信号仿真测试系统通过特征码计算公式动态地计算出授权码并发送给被测对象ECU；

(3)被测对象ECU对收到的授权码进行校验并判断授权码是否有效，并保存入Flash。

作为本发明仿真测试方法的进一步改进，被测产品为8个。

作为本发明仿真测试方法的又一步改进，ECU信号仿真测试系统工作时接入12V电源。

发明的有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的ECU信号仿真系统相比现有通信工具更具有针对性，主要针对加密测试、工厂生产、功能测试，大大降低测试成本，约为Canoe的万分之一；本发明的ECU信号仿真系统通过旋钮实现模式切换、操作简单，同时实现了自动化测试，减少手动测试导致的一致性较差、耗时耗力的缺陷；本发明的ECU信号仿真系统一次可同时测试8个不同种类的不同产品，适合批量生产测试，生产效率高。

附图说明

图1为本发明提供的基于LIN通信的ECU信号仿真测试系统，

图2为本发明提供的基于LIN通信的ECU信号仿真测试方法流程图，

其中，Master-主节点，Slave-从节点，M-被测产品电机。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本发明所披露的权利要求、说明书及附图，本领域技术人员可轻易的理解本发明的相关目的及优点。

如图1所示，本发明提供的基于LIN通信的ECU信号仿真测试系统连接于12V电源和被测产品M，被测产品可以是自动大灯、车窗座椅、电动天窗、主动进气格栅、自动雨刮等。系统包括单片机、旋钮开关、拨码开关和用于连接被测产品的8个四孔接插头。如图1所示，单片机包括CPU模块、信号处理模块、LIN收发器模块、电源保护电路、LIN信号保护电路、数字信号输入电路和软件烧写电路。

CPU模块选用功能高度集成的FREESCALE的S12ZVL芯片。信号处理模块、电源模块、晶振及汽车级LDO和LIN收发器都可以集成在S12ZVL芯片内，大大简化了软、硬件开发的成本与时间，有效的缩短了开发周期，增加了系统的稳定性。

信号处理模块主要用来发送ECU仿真控制信号及接收被测产品的反馈信号，在软件上，兼容LIN 1.3、LIN 2.x和SAE J2602协议，最高支持20Kbit/s的传输速率，支持传统校验和和增强校验和，保证数据传输的稳定性。信号处理是针对不同车型不同模块不同功能的信号进行分类处理，以针对性的实现功能测试、工厂生产、授权解密等功能。不同功能包括：授权模式、工厂模式、耐久模式、正常模式。

授权模式用于判断被测产品是否已经授权并对未授权的被测产品授权，通过对不同MCU实时计算得到与芯片内设秘钥一致的解密秘钥获得授权；授权模式针对软件加密的产品，该模式可实现加密产品的授权解密。

工厂模式包含开关控制指令，用于工厂检验产品性能。

耐久模式用于测试产品的耐久性，通过两个极限指令循环获得；正常模式由一个初始化序列和不同LIN信号指令实现，LIN信号指令由旋钮开关决定输出，根据不同ECU指令做出相应修改。

耐久模式、授权模式是由数字拨码开关的组合来控制的，拨动旋钮可自动进入正常模式。

旋钮开关用于控制是否进入正常模式；

拨码开关用于选择是否进入授权模式和耐久模式，由四个拨码组成，选用两组组合分别用于判断是否进入授权模式和耐久模式，其他组合预留扩展功能使用。

本发明采用的FREESCALE的S12ZVL系列芯片内部自带电压采样口，通过设置电源保护电路可以有效监控输入电压是否欠压过压，减少外围电路复杂程度，同时输入电压对地增加了的ST公司生产的ESD抑制器/TVS二极管SM4T35CAY，它具有极快的响应时间，响应时间为亚纳秒级，和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS二极管SM4T35CAY能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压钳制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

LIN总线所控制的控制单元一般都分布在距离较近的空间，传输数据是单线，数据线最长可以达到40m；在主节点内配置1kΩ电阻端接12V供电，从节点内配置30kΩ电阻端接12V供电；需要增加端接电容220PF来减少EMC的干扰；利用肖特基二极管和TVS二极管来实现信号反接保护和过压保护。

本发明的测试系统连接简单、操作便捷，使用时仅需正确连接12V电源和被测试产品，并供电，就能自动控制被测产品的电机。本发明的测试系统，由仿真测试系统作为Master主节点，不需要接上位机，也不需要使用电脑，相比现有技术大大简化。目前可支持6-8个节点，未来可扩展至12-16个节点。

如图2的流程图所示，对仿真测试系统上电后，采用本发明提出的仿真测试系统可自动检测被测试产品是否已经授权，若未授权，须先进行授权；若已授权，根据拨码和旋钮开关的状态判断，进入正常模式或耐久模式。采用本发明提出的仿真测试系统进行仿真测试的方法包括以下步骤：

步骤一：将ECU信号仿真测试系统接入12V电源和被测产品W；

步骤二：判断被测产品W是否已授权，已授权进入步骤三、未授权进入步骤四；

步骤三：判断所述拨码开关用于判断是否进入耐久模式的开关组合1、4是否处于ON的状态，是则进入耐久模式并拨动旋钮开关进入正常模式，否则直接进入正常模式；

步骤四：判断所述拨码开关用于判断是否进入授权模式的开关组合2、3是否处于ON的状态，是则进入步骤五、否则直接进入工厂模式；

步骤五：进入授权模式并进行授权

仿真系统授权步骤如下：

(1)电机ECU通过LIN通讯将MCU ID发送到包含仿真测试系统的仿真盒；

(2)仿真系统通过特征码计算公式动态的计算出授权码并发送给电机ECU；

(3)ECU对收到的授权码进行校验并判断授权码是否有效，并保存入Flash。

在电机ECU烧写完成后，由于未进行授权，因此无法执行任何电机动作。在ECU获取授权后，MCU会将授权码保存在Flash中。在每次ECU执行电机动作前，MCU首先根据MCU的唯一ID计算出特征码，随后将计算出的特征码保存在Flash中的授权码进行对比，仅当特征码与授权码一致时，电机才执行动作。

本发明所设计的授权模式，可根据不同MCU实时计算解密密钥，只有当计算出来的解密密钥和芯片内设密钥一致时，本发明才能进入正常工作状态，任何不正确的授权指令或不正确的拨码指令都会使产品进入工厂模式，其他功能被隐藏，不启用。本设计可最大程度的防止产品数据泄露，保护产品数据不被窃取。

测试实例以雨刮、主动进气格栅为例，其他电机类同。

实施例1雨刮电机测试实例

耐久测试：

工厂生产时，对产品进行耐久测试。只需将雨刮器接入本发明的仿真测试系统，连接电源并供电，选择耐久模式，即可进行长达数月的耐久测试，中间无需人工操作，大大的节省人力，降低成本。

功能测试，测试步骤如下：

(1)将雨刮器接入本发明的仿真测试系统，连接电源并供电，选择正常模式，进行功能测试；

(2)根据被测雨刮的种类加载控制文件并初始化系统；

(3)对被测雨刮电机进行初始化；

(4)通过编码开关选择雨刮电机动作指令，根据动作指令以及所属控制文件对被测产品电机进行对应的功能检测，得到功能检测结果反馈值；

(5)将功能检测结果反馈值与目标值进行比较；

(6)判断雨刮电机功能是否完备、相应动作是否准确，并获得检测结果。

常见的雨刮电机主要有以下动作指令：单次刮水、低速连续刮水、高速连续刮水、雨刮停止等。下表为仿真系统编码开关对应雨刮信号指令表。

表1仿真系统编码开关对应雨刮信号指令表

编码开关指令	雨刮信号指令
		0	雨刮停止
1	单次刮水
		2	低速连续刮水
3	高速连续刮水
		4	-
5	-
		6	-
7	-
		8	-
9	-
		A	-
B	-
		C	-
D	-
		E	-
F	-

实施例2主动进气格栅电机测试实例

耐久测试：

工厂生产时，对产品进行耐久测试。只需将主动进气格栅接入本发明的仿真测试系统，连接电源并供电，选择耐久模式，即可进行长达数月的耐久测试，中间无需人工操作，大大的节省人力，降低成本。

功能测试，测试步骤如下：

(1)将主动进气格栅接入本发明的仿真测试系统，连接电源并供电，选择正常模式进行功能测试；

(2)根据被测主动进气格栅的种类加载控制文件并初始化系统；

(3)对被测主动进气格栅进行初始化；

(4)通过编码开关选择主动进气格栅电机动作指令，根据动作指令以及所属控制文件对被测产品电机进行对应的功能检测，得到功能检测结果反馈值；

(5)将功能检测结果反馈值与目标值进行比较；

(6)判断主动进气格栅电机功能是否完备、相应动作是否准确，并获得检测结果。

主动进气格栅主要应用于发动机进气和散热，格栅位置调整得当，将会缩短热车时间，降低风阻系数，从而提升车辆稳定性和燃油经济性。所以，对主动进气格栅而言，格栅叶片的位置至关重要。本发明的仿真系统可发送多达15个位置指令，用于主动进气格栅位置标定和测试。

表2仿真系统编码开关对应主动进气格栅信号指令表

编码开关指令	格栅位置信号指令
		0	位置0(格栅叶片关闭)
1	位置1(10％开度)
		2	位置2(20％开度)
3	位置3(30％开度)
		4	位置4(40％开度)
5	位置5(50％开度)
		6	位置6(60％开度)
7	位置7(70％开度)
		8	位置8(80％开度)
9	位置9(90％开度)
		A	位置10(100％开度)
B	-
		C	-
D	-
		E	-
F	-

*由于不同车型信号有差异，所以不同车型不同模块信号列表各不相同。

授权模式

实施例3加密测试

对于工厂开发的电机产品，出厂前会在软件上做三重加密，其中，第三重加密即MCU ID加密由仿真系统破解，也就是本发明的授权模式。

仿真系统授权步骤如下：

(1)电机ECU通过LIN通讯将MCU ID发送到仿真盒

(2)仿真系统通过特征码计算公式动态的计算出授权码并发送给电机ECU

本发明提供的基于LIN通信的ECU信号仿真系统、测试系统和测试方法可以根据不同的电子控制模块加载不同的控制文件，不同的电子模块包括自动大灯、车窗座椅、电动天窗、主动进气格栅、自动雨刮等，并可进行针对性的应用于产品的功能测试、角度测试和授权解密，同时可实现自动化批量检测。在外观上，简洁大方，只保留拨码开关、旋钮开关以及八个接插头，方便使用和携带。同时，将传统通信工具复杂的操作步骤转化为简单的拨码控制，简化人工操作的步骤；可支持八个产品同时测试，提高生产效率，适合批量生产测试。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种基于LIN通信的ECU信号仿真测试系统，包括：单片机、旋钮开关、拨码开关和用于连接被测产品的四孔接插头，其特征在于，

CPU模块和电源保护电路采用的FREESCALE的S12ZVL芯片；

旋钮开关用于控制是否进入正常模式；

四孔接插头为两个或两个以上。

2.根据权利要求1所述的ECU信号仿真测试系统，其特征在于，所述四孔接插头为8个。

3.根据权利要求1所述的ECU信号仿真测试系统，其特征在于，所述ECU信号仿真测试系统工作时接入12V电源。

4.根据权利要求1所述的ECU信号仿真测试系统，其特征在于，正常模式由一个初始化序列和16种不同LIN信号指令实现。

5.基于权利要求1-4任一项所述ECU信号仿真测试系统的仿真测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将ECU信号仿真测试系统接入电源和被测产品；

步骤五：进入授权模式并进行授权

6.根据权利要求5所述的仿真测试方法，其特征在于，所述步骤五中进行授权的方法包括以下步骤：

7.根据权利要求5所述的仿真测试方法，其特征在于，所述被测产品为8个。

8.根据权利要求5所述的仿真测试方法，其特征在于，所述ECU信号仿真测试系统工作时接入12V电源。