CN112069005A - 一种整车can通信功能检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车电控测试与异常检测技术领域，具体涉及一种整车CAN通信功能检测方法。上位机根据预设的各CAN通道的通信矩阵文件，将CAN板卡的CAN通道与上位机上预先配置的虚拟CAN通道进行关联；通过CAN板卡从CAN总线上读取指定控制器发送的各路CAN通道的报文数据；将各路CAN通道的报文数据分别与各自关联的虚拟CAN通道对应的通信矩阵文件进行比对分析；输出各个CAN通道的检测结果。能实现自动化测试，且通用性强，效率高，成本低。

Description

一种整车CAN通信功能检测方法
技术领域
本发明涉及汽车电控测试与异常检测技术领域，具体涉及一种整车CAN通信功能检测方法。
背景技术
车载控制器通信网络有很多种，目前应用最广泛的是CAN(Controller AreaNetwork)控制器局域网。该网络中每个控制器通过接收和发送CAN总线报文与其他控制器进行通信，总线报文格式分为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。数据帧的数据段部分长度为0-8字节，表达的各种信号(如发动机的状态)含义由通信矩阵文件进行定义。
针对上述数据帧报文内容异常和报文丢失的测试，通常方法是通过德国CANoe工具手工进行仿真、测试，但该方法使用测试工具的硬软件成本昂贵，且通用性不强，不能自动化和实时地检测异常，测试效率低。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种整车CAN通信功能检测方法，它能实现自动化测试，且通用性强，效率高，成本低。
本发明技术方案为：上位机根据预设的各CAN通道的通信矩阵文件，将CAN板卡的CAN通道与上位机上预先配置的虚拟CAN通道进行关联；
通过CAN板卡从CAN总线上读取指定控制器发送的各路CAN通道的报文数据；
将各路CAN通道的报文数据分别与各自关联的虚拟CAN通道对应的通信矩阵文件进行比对分析；
输出各个CAN通道的检测结果。
较为优选的，所述虚拟CAN通道的配置过程包括：
在上位机上定义各个虚拟CAN通道的名称；
导入各个虚拟CAN通道对应的通信矩阵文件。
较为优选的，所述通信矩阵文件包括对报文对象的定义，所述对报文对象的定义包括对报文ID、报文名称、报文长度、报文周期的定义。
较为优选的，所述通信矩阵文件包括对信号对象的定义，所述对信号对象的定义包括对信号名称、信号起始位、信号长度、信号值类型、最小值、最大值、系数、偏移量、单位的定义。
较为优选的，所述判断各路CAN通道的异常与否包括：
若一个CAN通道的某帧CAN总线报文的ID不存在于该通道预设的通信矩阵文件中所有报文对象的ID中，则判断该CAN通道未定义报文。
较为优选的，所述判断各路CAN通道的异常与否包括：
若在设定的一段时间内，一个CAN通道预设的通信矩阵文件中，某个ID未在接收到的CAN总线报文的ID中出现，则判断所述CAN通道中该ID对应的报文丢失。
较为优选的，所述判断各路CAN通道的异常与否包括：
根据CAN通道接收到的报文ID从该CAN通道的通信矩阵文件中找到所述报文ID对应的报文对象；
根据所述报文对象从该CAN通道的通信矩阵文件中找到对应的信号对象；
利用通信矩阵文件中所述信号对象定义的起始位、长度、系数、偏移量，从字节类型的原始数据中解析出相应信号的物理值；
将所述物理值与信号对象中的最小值和最大值进行比对，若所述物理值大于最大值或者小于最小值，且超过设定的比例范围，则判断该CAN通道的该信号值异常。
较为优选的，所述上位机采用并行处理的方式同时对多个CAN通道的数据进行采集与分析。
较为优选的，所述上位机内设有若干个缓冲区，每路CAN通道的数据通过CAN板卡采集后，存储至对应的缓冲区内。
较为优选的，所述上位机同时从各个缓冲区中读取报文数据，并分别与对应CAN通道的通信矩阵文件进行比对分析，且检测结果通过上位机显示输出。
本发明的有益效果为：通过将CAN板卡的CAN通道与上位机上预先配置的虚拟CAN通道进行关联，利用CAN板卡可实现各CAN通道指定信号的自动采集。通过与预设的各CAN通道通信矩阵文件进行比对分析，能实现个CAN通道中CAN报文的实时分析计算，自动化地检测出报文与信号值异常，并能通过上位机显示输出异常结果报告。该方法能够通用于多种CAN板卡，通用性强，检测效率高。该方法既能对零部件进行自动化测试，也能接入实车整车网络进行实车测试。
附图说明
图1为本发明测试时的连接关系示意图；
图2为本发明流程示意图；
图3为本发明并行检测的流程示意图；
图4为本发明上位机的显示界面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
实施例一
本实施例基于Python进行开发，同时指定控制器采用ECU 3。
如图1所示，上位机1通过USB与CAN板卡2相连，CAN板卡2通过CAN总线与被测ECU 3相连。上位机通过上位机软件利用CAN板卡采集CAN报文，并对报文内容进行实时分析计算，检测报文丢失和各种信号值异常，输出异常结果报告。
所述上位机1可以为Windows或者Linux操作系统PC机，上位机软件通过Python+Qt编程实现，Python进行CAN板卡硬件接口调用、报文内容分析和异常报告输出，Qt进行软件界面设计、报文的实时显示及异常结果的实时输出。上位机软件同时控制自动检测的开始、结束以及开始前的相关配置。检测的内容包括：报文丢失异常、未定义报文异常、信号值异常。CAN板卡2可以为Peak-System公司的PCAN-Basic，还可以是Kvaser公司的Kvaser等其他CAN通信硬件。
上位机1的软件内预先配置有虚拟CAN通道。该预先配置的过程如下：
定义好CAN通道名称，以及CAN总线波特率，并导入通道所对应的通信矩阵文件即可。导入时软件读取通信矩阵文件，得到文件中定义的所有报文对象及信号对象。一个信号对象对应一个文件中的信号定义，该信号对象包括信号名称，信号起始位，信号长度，信号值类型，最小值，最大值，系数(factor)，偏移量(offset)、单位等信息。一个报文对象对应一条报文定义，该报文对象包括报文的ID，报文名称，报文长度，报文周期，以及报文中含有的上述信号。通过访问报文对象及信号对象即可得到文件中定义的相应报文、信号的上述信息。
本发明的执行流程如下：
步骤1：将待测试ECU通过CAN总线连接至CAN板卡。
步骤2：将CAN板卡通过USB接口连接至上位机。
步骤3：上位机根据预设的各CAN通道的通信矩阵文件，将CAN板卡的CAN通道与上位机上预先配置的虚拟CAN通道进行关联。连接CAN板卡后，即可自动获取到CAN板卡的硬件相关信息，继而通过上位机的设置界面，将CAN板卡的CAN通道与上位机上预先配置的虚拟CAN通道进行关联，从而可以将预设的报文对象、信号对象与物理CAN通道的报文数据联系起来。
步骤4：启动ECU 3，通过CAN板卡从CAN总线上读取指定控制器发送的各路CAN通道的报文数据。该过程可以是串行处理，也可以是并行处理。当并行处理时，如图4所示，设置若干个缓冲区，每路CAN通道的数据通过CAN板卡采集后，存储至对应的缓冲区内。上位机同时从各个缓冲区中读取报文数据，并分别与对应CAN通道的通信矩阵文件进行比对分析。具体分析过程如下：
每个线程从CAN通道上不停地读取CAN报文，从而得到每一帧CAN报文的ID，时间戳以及字节数据类型的报文数据。如果某帧CAN总线报文的ID不存在于上述预设的所有报文对象的ID中，则为未定义报文。
如果一段时间内，对于上述预设的所有报文对象的ID，某个ID没有对应的CAN总线报文出现，则该ID对应的报文丢失。
同时对正常的CAN总线报文数据进行解析。根据报文ID得到相应ID的报文对象中的信号对象，利用信号对象定义的起始位，长度，系数(factor)，偏移量(offset)从而从字节类型的原始数据中解析出相应信号的物理值(带单位的数值)。然后和信号对象中的最小值和最大值进行比对，如果物理值大于最大值或者小于最小值某个百分比(比例可以在上位机软件中设置，例如10％)，则信号值异常。
步骤5：输出各个CAN通道的检测结果。
如图4所示，测试系统上位机软件界面包括：菜单区、工具栏区、报文信号定义树形显示区、报文数据内容表格显示区以及异常情况输出区。
其中：菜单区用于自动化检测开始前的相关配置，如管理通信矩阵文件，配置CAN总线波特率，开始异常检测等。工具栏区用于开始和停止接收CAN总线报文。报文信号定义树形显示区用于查看报文和信号的属性，如报文的周期，信号的最大值，最小值，数值类型，长度等。报文数据内容表格显示区用于实时显示被测ECU 3发出的CAN报文的数据内容，如报文ID，时间戳，数据内容，信号值大小等。异常情况输出区用于以一定内容格式显示异常相关情况。通过将各个CAN通道的异常状况输出至上位机的异常情况输出区，能够供技术人员进行直观分析。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种整车CAN通信功能检测方法，其特征在于：
上位机根据预设的各CAN通道的通信矩阵文件，将CAN板卡的CAN通道与上位机上预先配置的虚拟CAN通道进行关联；
通过CAN板卡从CAN总线上读取指定控制器发送的各路CAN通道的报文数据；
将各路CAN通道的报文数据分别与各自关联的虚拟CAN通道对应的通信矩阵文件进行比对分析；
输出各个CAN通道的检测结果。
2.根据权利要求1所述的整车CAN通信功能检测方法，其特征在于：所述虚拟CAN通道的配置过程包括：
在上位机上定义各个虚拟CAN通道的名称；
导入各个虚拟CAN通道对应的通信矩阵文件。
3.根据权利要求1所述的整车CAN通信功能检测方法，其特征在于：所述通信矩阵文件包括对报文对象的定义，所述对报文对象的定义包括对报文ID、报文名称、报文长度、报文周期的定义。
4.根据权利要求1所述的整车CAN通信功能检测方法，其特征在于：所述通信矩阵文件包括对信号对象的定义，所述对信号对象的定义包括对信号名称、信号起始位、信号长度、信号值类型、最小值、最大值、系数、偏移量、单位的定义。
5.根据权利要求1所述的整车CAN通信功能检测方法，其特征在于：所述判断各路CAN通道的异常与否包括：
若一个CAN通道的某帧CAN总线报文的ID不存在于该通道预设的通信矩阵文件中所有报文对象的ID中，则判断该CAN通道未定义报文。
6.根据权利要求1所述的整车CAN通信功能检测方法，其特征在于：所述判断各路CAN通道的异常与否包括：
若在设定的一段时间内，一个CAN通道预设的通信矩阵文件中，某个ID未在接收到的CAN总线报文的ID中出现，则判断所述CAN通道中该ID对应的报文丢失。
7.根据权利要求1所述的整车CAN通信功能检测方法，其特征在于：所述判断各路CAN通道的异常与否包括：
根据CAN通道接收到的报文ID从该CAN通道的通信矩阵文件中找到所述报文ID对应的报文对象；
根据所述报文对象从该CAN通道的通信矩阵文件中找到对应的信号对象；
利用通信矩阵文件中所述信号对象定义的起始位、长度、系数、偏移量，从字节类型的原始数据中解析出相应信号的物理值；
将所述物理值与信号对象中的最小值和最大值进行比对，若所述物理值大于最大值或者小于最小值，且超过设定的比例范围，则判断该CAN通道的该信号值异常。
8.根据权利要求1所述的整车CAN通信功能检测方法，其特征在于：所述上位机采用并行处理的方式同时对多个CAN通道的数据进行采集与分析。
9.根据权利要求8所述的整车CAN通信功能检测方法，其特征在于：所述上位机内设有若干个缓冲区，每路CAN通道的数据通过CAN板卡采集后，存储至对应的缓冲区内。
10.根据权利要求8所述的整车CAN通信功能检测方法，其特征在于：所述上位机同时从各个缓冲区中读取报文数据，并分别与对应CAN通道的通信矩阵文件进行比对分析，且检测结果通过上位机显示输出。
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