CN112783139B - 一种CAN总线BusOff逻辑测试系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种CAN总线BusOff逻辑测试系统，包括CAN BusOff注入工具、PC、USB‑CAN卡以及示波器或者逻辑分析仪，所述PC通过所述USB‑CAN卡接入CAN总线，所述示波器或者逻辑分析仪接入CAN总线，所述CAN BusOff注入工具包括显示器、微控制器和CAN收发器，所述显示器与所述微控制器连接，所述微控制器的IC引脚与所述CAN收发器的RXD引脚连接，所述微控制器的GPIO引脚与所述CAN收发器的TXD引脚连接，所述CAN收发器接入CAN总线。本发明还提供了一种CAN总线BusOff逻辑测试方法。本发明的有益效果是：结构简单，成本低，可以在测试时在示波器实时监控注入故障及恢复过程，监控所有输出波形，协助快速解决代码BUG问题，减少代码重复修改时间。
Description
技术领域
本发明涉及逻辑测试系统，尤其涉及一种CAN总线BusOff逻辑测试系统与方法。
背景技术
CAN是控制器局域网络(Controller Area Network），CAN总线实现着各个ECU之间的交互。
汽车CAN总线出于对通信质量的保障，对CAN结点在BusOff（总线关闭）后的恢复策略有着严格的要求，在进行BusOff逻辑的软件开发过程中，需要一套设备方法能够给总线信号注入故障使其进入BusOff状态从而观察是否满足设计要求。
目前针对CAN总线BusOff的逻辑测试方法主要有两种，一是使用Vector VH6501这种国外高端的CAN干扰设备干扰CAN总线，使被干扰的控制器进入BusOff状态，再利用示波器观察波形的恢复逻辑进行分析。第二种就是公开号为CN 109714113A的专利《一种CAN总线干扰注入电路》。这两种方案有以下局限性：
1）第一种方案
（1）为综合测试设备，集成测试电子设备的大量功能，满足软件测试大部分需求，但是成本极高。
（2）需要上位机，测试不同功能需要在位机上切换不同界面，同一时间只能测试一种功能，造成其他测试功能的浪费。
（3）结构复杂，内部仪器零件交错，匹配精度高，维修困难。
（4）无中间检测过程导致无法准确找出BUG位置，增加代码修改难度。
2）第二种方案
（1）无人机交互功能，实现不同测试情景唯有通过修改程序代码，无法保证程序代码功能完整性和准确性。
（2）无法实时看到原始波形，通过CAN控制器的故障中断实现回读，效果不明显。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种CAN总线BusOff逻辑测试系统与方法。
本发明提供了一种CAN总线BusOff逻辑测试系统，包括CAN BusOff注入工具、PC、USB-CAN卡以及示波器或者逻辑分析仪，所述PC通过所述USB-CAN卡接入CAN总线，所述示波器或者逻辑分析仪接入CAN总线，所述CAN BusOff注入工具包括显示器、微控制器和CAN收发器，所述显示器与所述微控制器连接，所述微控制器的IC引脚与所述CAN收发器的RXD引脚连接，所述微控制器的GPIO引脚与所述CAN收发器的TXD引脚连接，所述CAN收发器接入CAN总线，所述PC与USB-CAN卡用来接收并应答CAN总线报文，所述示波器或者逻辑分析仪用来捕获记录BusOff状态下被测试的控制器的逻辑输出。
作为本发明的进一步改进，所述显示器为触摸显示屏。
本发明还提供了一种CAN总线BusOff逻辑测试方法，构建如上述中任一项所述的CAN总线BusOff逻辑测试系统，并将被测试的控制器接入CAN总线，通过微控制器注入逻辑参数，并通过示波器或者逻辑分析仪观察将被测试的控制器的逻辑响应。
作为本发明的进一步改进，通过CAN收发器把CAN差分信号转换为高低电平信号并输送给微控制器的IC引脚，微控制器利用输入捕获功能识别出CAN信号的帧起始，然后利用DMA技术获取之后的位流并识别CANID，再通过GPIO控制CAN收发器的TXD引脚为相应ID的报文注入设置好的干扰。
作为本发明的进一步改进，所述方法包括以下过程：
S1、在触摸显示屏设置报文ID，注入逻辑参数，开始注入；
S2、CAN BusOff注入工具输入捕获脉宽；
S3、判断是否发现帧起始信号，如果没有发现帧起始信号，则判断注入时间是否超过，如果注入时间超过，则停止示波器或者逻辑分析仪，并观察波形，如果注入时间没有超过，则返回步骤S2；如果发现帧起始信号，则进入下一步骤；
S4、DMA读取ID位流信息；
S5、判断是否为要干扰的报文，如果是，则故障注入，如果否，则返回步骤S2。
本发明的有益效果是：结构简单，成本低，可以在测试时在示波器实时监控注入故障及恢复过程，监控所有输出波形，协助快速解决代码BUG问题，减少代码重复修改时间。
附图说明
图1是本发明一种CAN总线BusOff逻辑测试系统的示意图。
图2是本发明一种CAN总线BusOff逻辑测试方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图2所示，一种CAN总线BusOff逻辑测试系统，包括CAN BusOff注入工具1、PC2、USB-CAN卡3以及示波器/逻辑分析仪4，优选为示波器，所述PC2通过所述USB-CAN卡3接入CAN总线，所述示波器/逻辑分析仪4接入CAN总线，所述CAN BusOff注入工具1包括显示器12、微控制器11和CAN收发器13，显示器12优选为触摸显示屏，所述显示器12与所述微控制器11连接，所述微控制器11的IC引脚与所述CAN收发器13的RXD（接收数据）引脚连接，所述微控制器11的GPIO引脚与所述CAN收发器13的TXD（发送数据）引脚连接，所述CAN收发器13接入CAN总线，所述PC2与USB-CAN卡3用来接收并应答CAN总线报文，所述示波器/逻辑分析仪4用来捕获记录BusOff状态下被测试的控制器的逻辑输出。
将CAN总线BusOff逻辑测试系统设计为便携式设备，构建能实时监控CAN总线信号并可以注入BusOff的电路，实现手动为控制器注入BusOff并通过监测设备观察控制器逻辑响应。
以微控制器11为核心，控制触摸显示屏实现对注入工具的操作与显示，通过CAN收发器13把CAN差分信号转换为高低电平信号并输送给微控制器11的IC引脚，微控制器11利用输入捕获功能（IC）识别出CAN信号的帧起始，然后利用DMA（直接存储器访问）技术获取之后的位流并识别CANID，再通过GPIO控制CAN收发器13的TXD引脚为相应ID的报文注入设置好的干扰，见图1。
在CAN BusOff注入工具1上设置需要注入干扰的报文ID以及注入逻辑时间参数，然后按下注入按键，在示波器上抓到BusOff的波形后分析即可，具体步骤如下，见图2：
S1、在触摸显示屏设置报文ID，注入逻辑参数，开始注入；
S2、CAN BusOff注入工具输入捕获脉宽；
S3、判断是否发现帧起始信号，如果没有发现帧起始信号，则判断注入时间是否超过，如果注入时间超过，则停止示波器或者逻辑分析仪，并观察波形，如果注入时间没有超过，则返回步骤S2；如果发现帧起始信号，则进入下一步骤；
S4、DMA读取ID位流信息；
S5、判断是否为要干扰的报文，如果是，则故障注入，如果否，则返回步骤S2。
本系统设计为便携式设备，操作简单，通过控制触摸屏实现人机交互，最多能同时输入多个ID报文，实现在同一个控制器发送出多个不同ID的报文时，可以实现同时为多个不同ID报文注入故障；可以设置故障注入的时间参数，实现精准针对某一个BusOff逻辑测试。此外，通过设计示波器实时监控注入故障及恢复过程，能及时掌握控所有输出波形，快速找出BUG所在代码的位置，大大提升代码编写效率。示波器设计为接口连接，可以拆卸，实现“一器多用”的效果。本发明设计的系统在某一项目中已经调试验证，结果是该控制器的代码编写效率大大提升的情况下，还在第三方机构测试中一次性通过BusOff测试。
本发明提供的一种CAN总线BusOff逻辑测试系统与方法，具有以下优点：
1）利用脉宽捕获和DMA技术识别出报文的ID，针对报文注入BusOff故障；
把从CAN收发器13的RXD引脚发来的CAN报文位流接入微控制器11的输入捕获引脚，捕获脉宽从而识别出来CAN报文的帧起始，然后利用DMA技术把报文的ID位流送入内存并识别出ID，针对ID注入BusOff故障。
2）能同时为多个不同ID的报文注入BusOff故障；
能在BusOff注入工具1的触摸屏上设置多个（可根据使用需要进行设置）不同的ID，在同一个控制器发送出多个不同ID的报文时，可以实现同时为多个不同ID报文注入故障。
3）能够设置BusOff故障注入的时间参数；
能在BusOff注入工具1的触摸屏上设置最多三个注入周期，每个周期的注入时间和停止时间可以设置，能够更加全面的针对BusOff逻辑进行测试。
4）自主开发故障注入设备，成本极低，升级维护方便；
使用的BusOff注入设备完全自主开发，成本极低，升级维护方便。
5）开发中通过debug快速解决问题，减少总线测试次数，节约试验资源，提高开发效率；
使用本发明的方法，可以在开发BusOff逻辑代码的时候连接仿真器，通过debug实时监控程序的运行，观测到BusOff过程中软件的所有动态行为，能够更加快速的查找解决软件中的BUG，提高开发效率，同时还能确保送往试验室的样机不存在BusOff逻辑问题，保证该项测试一次通过。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种CAN总线BusOff逻辑测试方法，其特征在于：构建一种CAN总线BusOff逻辑测试系统，包括CAN BusOff注入工具、PC、USB-CAN卡以及示波器或者逻辑分析仪，所述PC通过所述USB-CAN卡接入CAN总线，所述示波器或者逻辑分析仪接入CAN总线，所述CAN BusOff注入工具包括显示器、微控制器和CAN收发器，所述显示器与所述微控制器连接，所述微控制器的IC引脚与所述CAN收发器的RXD引脚连接，所述微控制器的GPIO引脚与所述CAN收发器的TXD引脚连接，所述CAN收发器接入CAN总线，所述PC与USB-CAN卡用来接收并应答CAN总线报文，所述示波器或者逻辑分析仪用来捕获记录BusOff状态下被测试的控制器的逻辑输出；
将被测试的控制器接入CAN总线，通过微控制器注入逻辑参数，并通过示波器或者逻辑分析仪观察将被测试的控制器的逻辑响应，通过CAN收发器把CAN差分信号转换为高低电平信号并输送给微控制器的IC引脚，微控制器利用输入捕获功能识别出CAN信号的帧起始，然后利用DMA技术获取之后的位流并识别CANID，再通过GPIO控制CAN收发器的TXD引脚为相应ID的报文注入设置好的干扰。
2.根据权利要求1所述的CAN总线BusOff逻辑测试方法，其特征在于：所述显示器为触摸显示屏。
3.根据权利要求1所述的CAN总线BusOff逻辑测试方法，其特征在于：所述方法包括以下过程：
S1、在触摸显示屏设置报文ID，注入逻辑参数，开始注入；
S2、CAN BusOff注入工具输入捕获脉宽；
S3、判断是否发现帧起始信号，如果没有发现帧起始信号，则判断注入时间是否超过，如果注入时间超过，则停止示波器或者逻辑分析仪，并观察波形，如果注入时间没有超过，则返回步骤S2；如果发现帧起始信号，则进入下一步骤；
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