CN114115168A - 故障注入测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种故障注入测试系统,其包括测试用例库、中央控制模块、人机交互模块以及故障模拟模块,其中:测试用例库被配置成存储测试用例;中央控制模块被配置成从所述测试用例库中抽取测试用例以生成测试脚本,并且基于所述测试脚本生成所述故障注入指令;人机交互模块被配置成控制发送所述故障注入指令以及接收响应数据;以及故障模拟模块被配置成接收所述故障注入指令并据此生成总线故障注入并且还配置成采集所述响应数据。
Description
技术领域
本发明涉及汽车自动化测试领域,具体而言,涉及一种故障注入测试系统。
背景技术
随着汽车电控系统功能的日益复杂,车载控制模块(或称车载控制器)的工作状态会直接影响行车安全性。为了提升汽车系统安全性,国际标准化组织(ISO)发布了功能安全国际标准ISO26262(道路车辆-功能安全)。该标准主要着眼于汽车行业中特定的电气、电子、可编程电子元件等专门用于汽车领域的部件,旨在提高汽车电子、电气产品功能安全。根据ISO26262标准所定义的开发流程和方法论以及借助整车级别危害分析(MPHA)的评定准则,主流整车厂对发动机管理系统(EMS)的要求最高可达到ASIL D等级。为验证EMS在通信信号完整性要求上符合ISO26262标准,如在通信过程中功能安全关键信号的保护机制(checksum/MAC/ARC等)满足整车系统集成测试要求,必须对EMS所收发的CAN总线信号进行故障注入测试,以验证其在总线传输过程中完备的故障探测、警示以及容错能力。
目前整车厂所具有的CAN总线故障注入方式是主要是在Hil台架上进行测试,与整车测试环境相比其精度较低。此外,Hil台架测试主要针对CAN总线硬线故障注入,对车载控制模块所收发的总线信号进行篡改的研究较少。另一方面,当前的EMS总线故障注入测试以手动测试为主、自动测试为辅,因而效率低、精度差、测试时间长。当前的测试工作包含测试环境搭建、测试用例执行、测试结果评判、测试数据记录和测试报告撰写等步骤。随着EMS功能、信号的增加及多款车型的并行开发,测试工程师的工作也在成倍的增加。同时,不可忽略的是手动测试必然会引入人为误差,这也对测试结果的准确性造成影响。因此,设计一种合理的基于整车测试环境下的EMS总线故障注入柔性测试平台是十分必要的。
发明内容
本发明旨在提供一种基于整车测试环境下的EMS总线故障注入柔性测试平台及测试方法,能够在真实车辆工作状态下准确、高效地对发动机控制模块(ECM)总线信号进行故障注入测试。具体而言:
根据本发明的一方面,提供一种故障注入测试系统,其包括测试用例库、中央控制模块、人机交互模块以及故障模拟模块,其中:测试用例库被配置成存储测试用例;中央控制模块被配置成从所述测试用例库中抽取测试用例以生成测试脚本,并且基于所述测试脚本生成故障注入指令;人机交互模块被配置成控制发送所述故障注入指令以及接收响应数据;以及故障模拟模块被配置成接收所述故障注入指令并据此生成总线故障注入并且还配置成采集所述响应数据。
可选地,在本发明的一些实施例中,所述中央控制模块包括:通信测试模块,其配置成诊断所述故障模拟模块与其他模块的通信;测试用例选择模块,其配置成根据车型配置信息、总线信号从所述测试用例库中抽取测试用例;测试脚本生成模块,其配置成根据所述测试用例生成相应的测试脚本;以及测试用例执行模块,其配置成基于所述测试脚本生成所述故障注入指令。
可选地,在本发明的一些实施例中,所述测试用例选择模块包括车型数据库、总线信号数据库,所述测试用例选择模块还配置成:根据所述故障注入测试所针对的车载控制模块的相关参数查找所述车型数据库确定所述车型配置信息;根据所述车型配置信息匹配所述总线信号数据库;以及根据所述总线信号数据库匹配所述总线信号。
可选地,在本发明的一些实施例中,所述中央控制模块基于所述总线信号数据库对所述测试用例库进行项目配置。
可选地,在本发明的一些实施例中,所述中央控制模块还包括:测试结果诊断与分析模块,其配置成根据所述响应数据、测试用例评定标准信息评判故障注入测试的结果,所述测试用例评定标准信息包括:诊断码、故障灯点亮以及整车表现输出;以及测试监控、记录及报告生成模块,其配置成对所述故障注入测试的过程进行控制,并生成测试记录文件和测试报告。
可选地,在本发明的一些实施例中,所述人机交互模块还被配置成显示抽取的测试用例、测试过程及测试结果,所述测试结果根据所述响应数据、所述测试用例评定标准信息生成。
可选地,在本发明的一些实施例中,所述故障模拟模块包括:帧解析单元,其配置成对所述总线信号进行帧解析;数据帧篡改单元,其配置成基于所述故障注入指令对数据帧内信号值进行数据篡改;以及结果回收单元,其配置成采集所述数据帧解析单元和所述数据帧篡改单元中的数据,并确定注入是否成功,以及将结果发送给所述中央控制模块以及显示于所述人机交互模块。
可选地,在本发明的一些实施例中,所述系统还包括接口转换模块,其配置成通过总线分别与信号采集模块和所述故障注入测试所针对的车载控制模块连接。
可选地,在本发明的一些实施例中,所述系统对来自所述信号采集模块的数据进行篡改。
可选地,在本发明的一些实施例中,所述系统还包括电源模块,其配置成为系统中的各个模块提供电能。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中,将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚,其中,相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1示出了根据本发明的一个实施例的故障注入测试系统。
图2示出了根据本发明的一个实施例的故障注入测试系统。
具体实施方式
本发明的一方面提供了一种故障注入测试系统。如图1所示,故障注入测试系统10包括测试用例库110、中央控制模块102、人机交互模块104以及故障模拟模块106。出于完整示例本发明的目的考虑,图1中还示出了信号采集模块30和待测发动机控制模块(ECM)40。
测试用例库110被配置成存储测试用例,测试用例库110可以为中央控制模块102提供用例需求,这些测试用例可以根据需要配置为供多种车型使用。测试用例库110中可以包括实现以下测试种类的测试用例:总线通信测试、总线信号故障注入测试、Bus off(总线关闭)处理测试灯。此外,通过下文将详细描述的中央控制模块102来定义信号故障形式,例如可以实现对以下故障的模拟:CAN 总线信号发送频率更改的故障;CAN 总线波特率改变的故障;CAN 总线信号丢帧的故障;CAN 总线负载拥堵的故障;对报文中信号的物理值进行修改以注入故障;CAN总线故障诊断功能。
中央控制模块102被配置成从测试用例库110中抽取测试用例以生成测试脚本,并且基于测试脚本生成故障注入指令。中央控制模块102可基于例如待测发动机控制模块(ECM)的总线信号数据特征自动生成测试用例。例如,可以先通过整车的车型配置信息和测试用例信息生成测试脚本,然后利用测试脚本生成总线故障注入指令,并控制下文将详细描述的故障模拟模块106将根据总线故障注入指令产生的“总线故障注入”发送至待测ECM40,以仿真执行测试用例所要求的总线故障信号输入并可以进一步查看整车表现输出。
人机交互模块104被配置成控制发送故障注入指令以及接收响应数据。人机交互模块104可以控制向下文将描述的故障模拟模块106发出总线故障注入指令,并且还可以将故障模拟模块106所采集的数据,亦即响应数据,当作输入数据并用于显示具体总线故障注入测试用例和测试过程。另一方面,还可以利用来自故障模拟模块106所采集的数据和测试用例评定标准信息,进一步实现自动对ECM总线故障注入测试结果评判的显示,在测试结束后还可以导出测试记录文件及测试报告。人机交互模块104还可以包括供显示和输入的部件,例如可以包括触摸式显示屏,以实现对数据的显示以及接收用户的操作命令,并且可以根据用户的操作命令生成对应的控制信号。
故障模拟模块106被配置成接收故障注入指令并据此生成总线故障注入并且还配置成采集响应数据。故障模拟模块106可以接收由人机交互模块104控制下发的总线故障注入指令,生成待测ECM 40实际工况下的总线故障注入,并对待测ECM 40对总线故障注入指令的响应情况和数据表现进行监测和采集,同时将采集的数据发送给人机交互模块104。
在本发明的一些实施例中,故障注入测试系统10是对来自信号采集模块30的数据进行篡改的。信号采集模块30的一端可以通过CAN线与故障模拟模块106连接(可以经由中间部件),另一端可以通过CAN线和硬线连接整车电控系统,用于接收整车电控单元收发的报文信息。
在本发明的一些实施例中,故障注入测试系统10还包括接口转换模块112,其配置成通过总线分别与信号采集模块30和故障注入测试所针对的车载控制模块40(在本发明的上下文中又称为待测ECM 40)连接。接口转换模块112可以通过BOB/故障注入矩阵实现CAN总线硬线故障注入和CAN总线信号故障注入。
在本发明的一些实施例中,故障模拟模块106可以通过USB连接中央控制模块102并将其作为电源。此外,接口转换模块112可以通过CAN线分别与信号采集模块30和待测ECM40连接。
在本发明的一些实施例中,故障注入测试系统10还包括电源模块108,其配置成为系统10中的各个模块提供电能。
在本发明的一些实施例中,如图2所示,中央控制模块102包括通信测试模块202、测试用例选择模块204、测试脚本生成模块206以及测试用例执行模块208。其中,通信测试模块202被配置成诊断故障模拟模块106与其他模块的通信。本发明中的其他模块指代故障注入测试系统10中与故障模拟模块106通信地连接的单元模块,还可以指代故障注入测试系统10外通信地连接到故障模拟模块106的单元模块,其他模块的名称也不限于包括“单元”、“模块”之类的字眼。通信测试模块202可以用于对故障模拟模块106与中央控制模块102、人机交互模块104及待测ECM 40的初始化连接进行测试。
中央控制模块102的测试用例选择模块204被配置成根据测试车型配置信息、总线信号从测试用例库110中抽取测试用例。测试用例的选取应当考虑具体的载台(车辆),因而可以通过车型配置信息、实际运作总线信号的特征来选取测试用例。测试用例库110存储了可供多种车型选取的测试用例,可以根据具体的载台特征从其中选取。
中央控制模块102的测试脚本生成模块206被配置成根据测试用例生成相应的测试脚本。测试脚本生成模块206可以基于测试用例选择模块204通过CANoe自动生成总线信号故障注入的CAPL测试脚本,并可以进一步通过编译模块对选择的测试用例进行完整性检测。
中央控制模块102的测试用例执行模块208被配置成基于测试脚本生成故障注入指令。测试用例执行模块208可以执行测试用例相应的CAPL测试脚本,例如,可以通过仿真单元生成与所执行的测试脚本相对应的总线故障注入指令和诊断服务指令等。
在本发明的一些实施例中,测试用例选择模块204包括车型数据库、总线信号数据库。测试用例选择模块204还配置成根据故障注入测试所针对的ECM的相关参数查找车型数据库确定车型配置信息;根据测试车型配置信息匹配总线信号数据库以及根据总线信号数据库匹配总线信号。在总线故障注入测试前,测试用例选择模块204可以根据录入的待测ECM 40的相关参数查找车型数据库中对应的实际测试车型信息匹配相应的总线信号数据库,并且通过进一步匹配车辆实际收发的总线信号来获得待测ECM 40需要发送和接收的总线信号或报文信息。同时,还可以根据测试用例信息从测试用例库选取测试用例进行总线故障注入测试。
在本发明的一些实施例中,中央控制模块102基于总线信号数据库对测试用例库110进行项目配置。中央控制模块102可以基于待测ECM 40的总线信号数据库对测试用例库进行项目配置,从而使得后续选取的测试用例符合总线信号数据库中总线信号特征。
在本发明的一些实施例中,中央控制模块102还包括测试结果诊断与分析模块210和测试监控、记录及报告生成模块212。其中,中央控制模块102的测试结果诊断与分析模块210被配置成根据响应数据、测试用例评定标准信息评判故障注入测试的结果,测试用例评定标准信息包括:诊断码、故障灯点亮以及整车表现输出。在一些示例中,测试结果诊断与分析模块210具备读取诊断码、进行历程控制以及其他OBD诊断服务功能,可以利用故障模拟模块106所采集的数据和测试用例评定标准信息,实现自动对ECM总线故障注入测试结果的评判。
中央控制模块102的测试监控、记录及报告生成模块212被配置成对故障注入测试的过程进行控制,并生成测试记录文件和测试报告。
在本发明的一些实施例中,人机交互模块104还被配置成显示抽取的测试用例、测试过程及测试结果,测试结果根据响应数据、测试用例评定标准信息生成。
在本发明的一些实施例中,故障模拟模块106包括帧解析单元、数据帧篡改单元和结果回收单元。其中,故障模拟模块106的帧解析单元被配置成对总线信号进行帧解析。帧解析单元通过CAN总线控制模块驱动程序对CAN总线报文进行帧解析,以确定故障注入测试所针对的车载控制模块,准确地将不同数据帧发送给相应的控制模块并等待测试用例执行模块208的处理。帧解析操作可以在CAN总线控制模块内完成。
故障模拟模块106的数据帧篡改单元被配置成基于故障注入指令对数据帧内信号值进行定义范围内的数据篡改,以达到故障注入测试的目的。
故障模拟模块106的结果回收单元被配置成采集数据帧解析单元和数据帧篡改单元中的数据,并确定注入是否成功,以及将结果发送给中央控制模块102以及显示于人机交互模块104。结果回收单元可以用于定时采集数据帧解析单元和数据帧篡改单元中的数据,查看数据是否注入成功,同时将结果发送给中央控制模块102并显示于人机交互模块104。结果回收单元可以用于采集诊断码并将其传递给测试结果诊断与分析模块210以便后续ECM总线故障注入测试结果的评断。
根据本发明的另一方面,可以利用上文描述的任意一种故障注入测试系统执行故障注入,故障注入的过程可以包括下文描述的步骤。
步骤一:可以通过通信测试模块202对待测ECM 40与故障模拟模块106之间的通信进行检测。若整车通信正常,则通过人机交互模块104进行总线故障注入测试参数设置,根据参数选取自动生成相应测试用例;若待测ECM 40通讯中断,则调试故障模拟模块106及总线链路。
步骤二:由人机交互模块104向中央控制模块102下达指令以控制发送故障注入指令。中央控制模块102可以生成相应的CAPL测试脚本以及总线故障注入指令。
步骤三:故障模拟模块106根据总线故障注入指令将相应篡改信号及诊断报文发送给待测ECM 40。针对注入的总线故障注入信号,故障模拟模块106还可以返回相应的故障灯信号、诊断码和整车表现相关信号至中央控制模块102。
步骤四:中央控制模块102根据故障模拟模块106所采集的数据以及测试用例评定标准信息实现对ECM总线故障注入测试结果的评判,利用人机交互模块104接收并显示测试结果评判,同时可生成测试记录文件及测试报告。
根据本发明的另一方面,作为上文描述的故障注入方法的补充或者替代,可以利用上文描述的任意一种故障注入测试系统执行故障注入,故障注入的过程可以包括下文描述的步骤。
在步骤S1中故障注入测试系统启动后可以查询车型数据库、总线信号数据库、测试规范数据库和测试用例库,获取数据库中保存的车型信息、DBC数据库信息、测试类型信息(如基本通信、诊断、总线信号故障注入等)、测试规范信息以及测试用例信息等,并可以在诸如人机交互模块104中显示相关信息。
在步骤S2中可以利用通信测试模块202进行通信初始化测试,自动完成故障注入测试系统对相关测试工具初始化连接的测试。如果与任一测试工具的初始化连接失败,则提示“通信失败”并终止本次测试。
在步骤S3中可以进行测试参数的设置,选取需要进行测试的测试用例。所有测试用例信息保存在车型数据库、总线信号数据库、测试规范数据库和测试用例库中,可以根据选择的车型信息、DBC数据库信息将执行的测试用例名称显示在人机交互模块104的界面上,并将测试用例信息写入配置文件(例如,可以为.cfg格式)供测试用例运行时使用。
在步骤S4中开始测试。例如,可以单击“开始测试”按钮,开始总线信号故障注入测试,故障注入测试系统根据勾选的测试用例将测试用例选择信息、故障灯信息、故障代码信息及整车表现相关信息写入配置文件,供测试用例库根据配置文件信息确定需要执行的测试用例,并依据评定标准信息对测试获得的结果进行评定。
在步骤S5中软件开始逐条执行勾选测试用例项,通过读取配置文件中不同测试用例相应的测试环境和测试脚本,对EMS(具体而言指待测ECM 40)进行总线信号故障注入测试,并获得相应的测试结果。利用测试结果诊断与分析模块210将结果与评定标准信息进行对比后,可确定测试项是否通过。每个测试用例均生成独立的测试记录文件以保存测试数据,同时通过人机交互模块104显示具体测试用例的测试数据和测试结果。
在步骤S6中生成测试报告。测试结束后,单击“生成报告”按钮,软件调用测试监控、记录及报告生成模块212。故障注入测试系统根据本次测试所属类型,调用对应的模板,将测试结果数据写入报告。
根据本发明的另一方面,提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有指令,其特征在于,当所述指令由处理器执行时,使得处理器执行如上文所述的任意一种方法。本发明中所称的计算机可读介质包括各种类型的计算机存储介质,可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。举例而言,计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、E2PROM、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码单元并能够由通用或特定用途计算机、或者通用或特定用途处理器进行存取的任何其他临时性或者非临时性介质。如本文所使用的,盘(disk)和碟(disc)包括紧致碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用途光碟(DVD)、软盘和蓝光碟,其中盘通常磁性地复制数据,而碟则用激光来光学地复制数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。在替换方案中,存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中,处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
以上例子主要说明了本发明故障注入测试机制,该机制可实现为基于整车测试环境下的EMS总线故障注入柔性测试平台及测试方法,能够在真实车辆工作状态下准确、高效地对发动机控制模块总线信号进行故障注入测试。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述,但是本领域普通技术人员应当了解,本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此,所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的,在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下,本发明可能涵盖各种的修改与替换。
Claims (10)
1.一种故障注入测试系统,其特征在于,所述系统包括测试用例库、中央控制模块、人机交互模块以及故障模拟模块,其中:
测试用例库被配置成存储测试用例;
中央控制模块被配置成从所述测试用例库中抽取测试用例以生成测试脚本,并且基于所述测试脚本生成故障注入指令;
人机交互模块被配置成控制发送所述故障注入指令以及接收响应数据;以及
故障模拟模块被配置成接收所述故障注入指令并据此生成总线故障注入并且还配置成采集所述响应数据。
2.根据权利要求1所述的系统,所述中央控制模块包括:
通信测试模块,其配置成诊断所述故障模拟模块与其他模块的通信;
测试用例选择模块,其配置成根据车型配置信息、总线信号从所述测试用例库中抽取测试用例;
测试脚本生成模块,其配置成根据所述测试用例生成相应的测试脚本;以及
测试用例执行模块,其配置成基于所述测试脚本生成所述故障注入指令。
3.根据权利要求2所述的系统,所述测试用例选择模块包括车型数据库、总线信号数据库,所述测试用例选择模块还配置成:
根据所述故障注入测试所针对的车载控制模块的相关参数查找所述车型数据库确定所述车型配置信息;
根据所述车型配置信息匹配所述总线信号数据库;以及
根据所述总线信号数据库匹配所述总线信号。
4.根据权利要求3所述的系统,所述中央控制模块基于所述总线信号数据库对所述测试用例库进行项目配置。
5. 根据权利要求2所述的系统,所述中央控制模块还包括:
测试结果诊断与分析模块,其配置成根据所述响应数据、测试用例评定标准信息评判故障注入测试的结果,所述测试用例评定标准信息包括:诊断码、故障灯点亮以及整车表现输出;以及
测试监控、记录及报告生成模块,其配置成对所述故障注入测试的过程进行控制,并生成测试记录文件和测试报告。
6.根据权利要求5所述的系统,所述人机交互模块还被配置成显示抽取的测试用例、测试过程及测试结果,所述测试结果根据所述响应数据、所述测试用例评定标准信息生成。
7.根据权利要求2所述的系统,所述故障模拟模块包括:
帧解析单元,其配置成对所述总线信号进行帧解析;
数据帧篡改单元,其配置成基于所述故障注入指令对数据帧内信号值进行数据篡改;以及
结果回收单元,其配置成采集所述数据帧解析单元和所述数据帧篡改单元中的数据,并确定注入是否成功,以及将结果发送给所述中央控制模块以及显示于所述人机交互模块。
8.根据权利要求7所述的系统,所述系统还包括接口转换模块,其配置成通过总线分别与信号采集模块和所述故障注入测试所针对的车载控制模块连接。
9.根据权利要求8所述的系统,所述系统对来自所述信号采集模块的数据进行篡改。
10.根据权利要求1所述的系统,所述系统还包括电源模块,其配置成为系统中的各个模块提供电能。
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