CN210380880U

CN210380880U - 一种车载以太网测试系统

Info

Publication number: CN210380880U
Application number: CN201921416680.XU
Authority: CN
Inventors: 杨彦召; 秦伟; 孟超
Original assignee: China Express Jiangsu Technology Co Ltd
Current assignee: China Express Jiangsu Technology Co Ltd; Human Horizons Jiangsu Technology Co Ltd
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2029-08-29

Abstract

本实用新型提供了一种车载以太网测试系统，系统包括：波形发生器，与交换机的第一接口相连；VT设备，与交换机的第二接口相连；IOP测试仪，与交换机的第三接口相连；用示波器，与交换机的第四接口相连；网络分析仪，与交换机的第五接口相连；协议测试仪，与交换机的第六接口相连；工控机，与交换机的第七接口相连；待测车载控制器ECU，安装在所述屏蔽箱中，分别与波形发生器、VT设备、IOP测试仪、示波器、网络分析仪及协议测试仪相连；程控电源，与交换机的第八接口相连，用于向待测ECU供电。

Description

一种车载以太网测试系统

技术领域

本实用新型涉及以太网测试技术领域，尤其涉及一种车载以太网测试系统。

背景技术

随着车载以太网、车对外界的信息交换(V2X，Vehicle to X)技术、自动驾驶技术、电动汽车及共享出行的发展，车载以太网的应用已经不仅仅局限于信息娱乐以及诊断刷写方面。大量的应用程序(APP，Application)、人工智能元素、智能互联方案、高级分析工具等的出现使得车辆架构转变为以通用运算平台为基础的，面向服务的架构(SOA，Service-Oriented Architecture)。

现有的车载以太网测试系统一般是针对TCP/IP协议、AVB协议以及诊断刷写为主的测试平台，主要面向基于以太网的信息娱乐及诊断刷写，测试内容比较局限。而对于基于SOA架构的车载以太网的目前还没有相应的测试平台，导致无法对基于SOA架构的车载以太网进行全面测试。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型实施例提供了一种车载以太网测试系统，用于解决现有技术中无法对基于SOA架构的车载以太网进行全面测试，进而无法确保车载以太网的测试质量的技术问题。

本实用新型提供一种车载以太网测试系统，所述系统包括：

波形发生器，与交换机的第一接口相连，提供干扰失真信号；

VT设备，与所述交换机的第二接口相连，提供故障信号；

IOP测试仪，与所述交换机的第三接口相连，对车载以太网物理层进行互操作性IOP测试；

示波器，与所述交换机的第四接口相连，对所述车载以太网物理层协议进行测试；

网络分析仪，与所述交换机的第五接口相连，对所述车载以太网物理层的回波损耗进行测试；

协议测试仪，与所述交换机的第六接口相连，对所述车载以太网物理层协议一致性进行测试；

工控机，与所述交换机的第七接口相连，对所述波形发生器、所述VT设备、所述IOP测试仪、所述示波器、所述网络分析及所述协议测试仪进行控制；

待测车载控制器(ECU，Electronic Control Unit)，安装在所述屏蔽箱中，分别与所述波形发生器、所述VT设备、所述IOP测试仪、所述示波器、所述网络分析仪及所述协议测试仪相连；

程控电源，与所述交换机的第八接口相连，向所述待测ECU供电。

上述方案中，所述系统还包括：耦合器，所述耦合器连接在所述IOP测试仪与所述待测ECU之间。

上述方案中，所述系统还包括：频分板，所述频分板分别与所述示波器、所述波形发生器相连。

上述方案中，所述系统还包括：测试台架，当需要对若干所述待测ECU进行集成测试时，各个所述ECU挂载在所述测试台架上。

上述方案中，所述系统还包括：以太网硬件接口设备，所述以太网硬件设备分别与各所述ECU相连。

上述方案中，所述以太网硬件接口设备与所述工控机相连。

上述方案中，所述系统还包括：多个断线盒，分别对应连接各个所述ECU。

上述方案中，所述系统还包括：电源控制箱。

上述方案中，所述系统还包括：测试夹具。

上述方案中，所述测试系统包括：测试机柜，所述测试机柜中按照从上到下的顺序依次安装有电源控制箱、所述程控电源、所述示波器、所述网络分析仪、所述波形发生器、所述VT设备、所述屏蔽箱、所述协议测试仪及所述工控机。

本实用新型提供了一种车载以太网测试系统，系统包括：波形发生器，与交换机的第一接口相连，用于提供干扰失真信号；VT设备，与所述交换机的第二接口相连，用于提供故障信号；IOP测试仪，与所述交换机的第三接口相连，用于对车载以太网物理层进行互操作性IOP测试；示波器，与所述交换机的第四接口相连，对所述车载以太网物理层协议进行测试；网络分析仪，与所述交换机的第五接口相连，用于对所述车载以太网物理层的回波损耗进行测试；协议测试仪，与所述交换机的第六接口相连，用于对所述车载以太网物理层协议一致性进行测试；工控机，与所述交换机的第七接口相连，用于对所述波形发生器、所述VT设备、所述IOP测试仪、所述示波器、所述网络分析及所述协议测试仪进行控制；待测车载控制器ECU，安装在所述屏蔽箱中，分别与所述波形发生器、所述VT设备、所述IOP测试仪、所述示波器、所述网络分析仪及所述协议测试仪相连；程控电源，与所述交换机的第八接口相连，用于向所述待测ECU供电；如此，利用网络分析仪可实现对太网物理层的回波损耗的测试，利用波形发生器可实现对PMA通信协议测试，利用协议测试仪及示波器可以实现对车载以太网物理层协议一致性的测试、对AVB/TSN协议一致性的测试；对通信协议TCP/IP(ARP、IPV4、TCP、UDP、ICMP、DHCP、AVB、IGMP)协议一致性测试；利用IOP测试仪可实现对车载以太网物理层进行互操作性IOP测试，利用VT设备可以实现对SOA网络架构的中间件SOME/IP协议一致性测试；对使用SOME/IP协议作为中间件的SOA网络架构的应用测试；对交换机的性能测试(VLAN、QoS等)；对应用层的测试(诊断、刷写、HTTP协议等)；对车载系统的空中下载软件升级(FOTA，Firmware Over-The-Air)测试等，因此可以对基于SOA架构的车载以太网进行全面测试，确保车载以太网的测试质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的车载以太网测试系统整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的测试机柜示意图；

图3为本实用新型实施例提供的测试台架示意图；

图4为本实用新型实施例提供的测试管理平台结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的进行IOP测试时的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的进行故障诊断的测试时的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的对SOA网络架构进行功能测试时的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的进行路由测试时的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的验证车载以太网FOTA功能时的结构示意图。

附图标记说明：

1-交换机；2-波形发生器；3-VT设备；4-IOP测试仪；5-示波器；6-网络分析仪；7-协议测试仪；8-工控机；9-待测车载控制器ECU；10-程控电源；11-测试夹具；12-耦合器；13-频分板；14-电源控制箱；31-测试台架；32-以太网硬件接口设备；33-断线盒；41-WEB服务器；42-应用服务器；43-数据库；44-自动测试平台。

具体实施方式

为了解决现有技术中无法对基于SOA架构的车载以太网进行全面测试，进而无法确保车载以太网的测试质量的技术问题，本实用新型提供了一种车载以太网测试系统，系统包括：波形发生器，与交换机的第一接口相连，用于提供干扰失真信号；VT设备，与所述交换机的第二接口相连，用于提供故障信号；IOP测试仪，与所述交换机的第三接口相连，用于对车载以太网物理层进行互操作性IOP测试；示波器，与所述交换机的第四接口相连，对所述车载以太网物理层协议进行测试；网络分析仪，与所述交换机的第五接口相连，用于对所述车载以太网物理层的回波损耗进行测试；协议测试仪，与所述交换机的第六接口相连，用于对所述车载以太网物理层协议一致性进行测试；工控机，与所述交换机的第七接口相连，用于对所述波形发生器、所述VT设备、所述IOP测试仪、所述示波器、所述网络分析及所述协议测试仪进行控制；待测车载控制器ECU，安装在所述屏蔽箱中，分别与所述波形发生器、所述VT设备、所述IOP测试仪、所述示波器、所述网络分析仪及所述协议测试仪相连；程控电源，与所述交换机的第八接口相连，用于向所述待测ECU供电。

下面通过附图及具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

本实施例提供一种车载以太网测试系统，如图1所示，系统包括：交换机1、波形发生器2，VT设备3、IOP测试仪4、示波器5、网络分析仪6、协议测试仪7、工控机8、待测车载控制器ECU9、程控电源10、测试夹具11；其中，在图1中，

代指100BASE-T1或1000BASE-T1，

代表100BASE-T1或1000BASE-T1，

和

应对应使用，

为时钟线，

为BNCcable，

为电源线。

波形发生器2与交换机1的第一接口相连，以能在对PMA通信协议测试中提供干扰失真信号。波形发生器2可以为是德波形发生器(81150A)。

VT设备3，与交换机1的第二接口相连，用于提供故障信号。比如，在对ECU诊断测试过程中可以使用VT设备3的硬件板卡来模拟ECU的故障诊断外设，在被测样件装车之前对ECU的外部输入及输出进行测试，快速重现实车身中所有的电子电气故障，通过预先编写的测试用例，最终实现对ECU的诊断协议、网络故障码、电气故障码的自动化测试。VT设备3可以为vector公司的VT系统。

IOP测试仪4，与交换机1的第三接口相连，用于对车载以太网物理层进行互操作性(IOP，Interoperability Tests)测试，主要是用于验证车载以太网的收发器PHY的可靠性，以及检查PHY能否在给定的有限时间内建立稳定的链路；还可以实现对车载以太网PHY的诊断，比如对信号质量指数(SQI，Signal Quality Index)和线束故障的检测。其中，IOP测试仪4可以为EIOPTester。

示波器5与交换机1的第四接口相连，用于对车载以太网物理层协议进行测试。示波器5可以为是德示波器(DSOS244A)。

网络分析仪6与交换机1的第五接口相连，用于测试车载以太网物理层的回波损耗；网络分析仪6可以为是德矢量网络分析仪(E5071C)。

协议测试仪7与交换机1的第六接口相连，用于测试车载以太网物理层协议一致性；协议测试仪7可以为IXIA协议测试仪(NOVUSONE)。

工控机8与交换机1的第七接口相连，用于对波形发生器2、VT设备3、IOP测试仪4、示波器5、网络分析仪6及所述协议测试仪7进行控制；并根据预先编写的测试用例执行测试过程。

为了减少外部干扰信号，待测车载控制器ECU 9安装在屏蔽箱中，分别与波形发生器2、VT设备3、IOP测试仪4、示波器5、网络分析仪7及所述协议测试仪8相连。这里，不同的测试项目(在不同的测试条件下)需用到的测试设备是不同的，那么待测ECU 9的连接方式也是不同的，这里可以预先将上述所有的设备全部连接好，在不同的测试项目下，控制对应的设备上电、下电即可；也可以预先不用全部连接好，在需要用到对应的设备时，进行人工切换即可。

程控电源10交换机1的第八接口相连，用于向待测ECU 9供电。

同样的，为减少外部干扰信号，系统还包括：测试夹具11，用于在测试时对待测ECU9进行固定，测试夹具11通过BNC电缆分别与波形发生器1、示波器5及网络分析仪6连接。

这里，继续参考图1，系统还包括：耦合器12及频分板13；其中，耦合器12的输入端通过BNC电缆与波形发生器2相连，耦合器12还连接在IOP测试仪4与待测ECU 9之间。

频分板13的一端与待测ECU 9相连，另一端分别与波形发生器2及示波器5相连。

参考图2，系统还包括：电源控制箱14及测试机柜，电源控制箱14用于管理整个测试机柜的交流供电，保障用电安全。

这里，是按照人机工程学和设备最短连接路径原则将需要控制的设备和控制器在测试机柜中的收纳抽屉按照从下到上布置，也即测试机柜中按照从上到下的顺序依次安装有电源控制箱13、程控电源10、示波器5、网络分析仪6、波形发生器2、VT设备3、待测ECU 9、协议测试仪7及工控机8。

上述系统搭建好之后，可以实现对单个待测ECU的测试，当单个待测ECU均测试合格之后，还需要对多个待测ECU进行集成测试。参见图3，测试系统还包括：测试台架31及以太网硬件接口设备32；各个ECU 9挂载在测试台架上31。

以太网硬件接口设备32分别与各ECU 9相连，以太网硬件接口设备32还与所述工控机8相连。本实施例的以太网硬件接口设备32可以为vetor公司提供的VN5640模块。

为了用于控制单个ECU的节点上下电、控制以太网Ethernet/CANFD/CAN等总线网络开路等，从而测试Ethernet/CANFD/CAN总线网络的故障功能，系统还包括：多个断线盒33，各断线盒33分别对应连接各个ECU 9。

集成测试时可以实现对网关路由、网络管理测试、FOTA测试、诊断测试等测试项目。

在测试时，本实施例在工控机8上预先安装有基于B/S架构的车载以太网测试管理平台，按照测试项组织测试过程，实现对车载以太网的一次性全覆盖测试。可参见图4，测试管理平台包括：WEB服务器41、应用服务器42、数据库43、自动测试平台44。

测试人员可以通过WEB服务器41访问数据库，在测试之前可以通过WEB服务器41配置测试参数，启动测试任务；还可以通过WEB服务器41查看测试报告等。

应用服务器42可以管理测试过程中的数据，包括用户管理、任务管理、车型管理、样件管理、测试参数配置管理、测试计划管理、测试用例管理、测试报告管理、测试数据管理、系统测试状态管理等。应用服务器42可以通过WEB服务器41获取用户的配各种配置参数，并将配置参数保存在数据库43中，并根据测试任务的配置参数和资源占用情况决定是否需要启动测试任务。比如，当测试任务的配置参数没有配置齐全时，那么则不启动测试任务。

而如果确定需要启动测试任务，则通过网络启动控制自动测试平台44执行测试任务，并将测试数据和结果上传到数据库43中。自动化测试平台44是测试的执行平台，当接收到应用服务器42通过网络发送过来的测试命令后，开始下载测试数据，执行测试用例，并上传测试结果。其中，数据库43可以采用MySQL数据库。

这里，不同的测试项目用到的测试软件是不一样的，一部分测试项目的测试通过工控机8是可以实现的(比如FOTA测试)，另一部分测试项目的是利用对应的设备进行测试的(比如协议一致性测试是利用网络分析仪进行测试的)。当需要利用自动测试平台44测试时，应用服务器42向自动测试平台44发送测试命令，工控机8中的自动测试平台44可根据该测试命令，直接在后台调用测试软件内核程序下载测试数据，执行测试过程及测试报告的搜集；对于分布在其他硬件上的测试，自动化测试平台44是通过以太网向目标硬件设备(比如网络分析仪)发送测试指令、再控制该硬件回传测试报告至工控机8的自动测试平台44；自动测试平台44将接收到的所有硬件设备发送的测试数据和测试报告报集成在一起，并存储起来，方便用户查看和下载。

需要说明的是，不同的测试项目用到的测试设备是不同的，为了能更好地理解测试过程，本实施例在下文会介绍部分测试项目的测试流程。

举例来说，当进行IOP测试(IOP测试主要是验证线路线束的互操作性、连接时间、信道的信号质量及线缆诊断等)时，在图1中，只需将交换机1、工控机8、程控电源10、波形发生器2、耦合器12、待测ECU 9及IOP测试仪4控制为上电状态，最终进行IOP测试的硬件结构图如图5所示。以信道的信号质量测试为例进行说明，实现如下：

ECU 9在正常模式下运行，测试系统允许通过波形发生器2更改ECU 9和IOP测试仪4之间的通信通道的信号质量。

ECU 9必须能够监控收发器PHY指示的参考信号质量，参考信号质量的信息可以通过应用消息提供。

通过IOP测试仪4读取ECU 9的信号质量与波形发生器2提供的干扰信号的干扰强度，生成测试报告。

举例来说，当需要进行故障诊断的测试时，各硬件设备连接图如图6所示：工控机8通过以太网与VT设备3相连，VN5460与工控机8通过以太网相连，VN5460挂载待测ECU 9。

对VT设备3的硬件板卡进行配置，使VT设备3可以实现模拟外围真实负载的信号输入/输出。测试时，基于UDS诊断协议，以100BASE-T1为通信介质，通过预设的诊断协议的测试用例工程，将该工程加载至自动测试平台44的cannoe套件中，然后对待测ECU 9进行输入激励及输出测量等操作，执行ECU诊断协议层与传输层的自动化测试，完成对ECU诊断协议、网络故障码、电气故障码的测试。

举例来说，当对SOA网络架构进行功能测试，验证SOA网络架构中的各项功能是否正常(如使用SOME/IP协议进行传输的电话功能、导航功能、多媒体功能等)，如不正常需定位问题点时，参考图7，只需用到交换机1、工控机8、以太网硬件接口设备32(VN5640)和至少两个ECU 9。实现如下：

ECU 9和VN5640设备连接到稳定的电源，ECU 9必须在正常模式下运行。

ECU 9与switch节点间串入VN5640(或其他报文镜像设备)，用来抓取链路上的报文，报文从switch节点通过channel1经过VN5640后又通过channel4到达ECU 91，反之亦然。switch节点为SOA网络中的一个网络节点。

按照功能矩阵依次触发所有SOA网络内节点的全部功能，观察各项功能是否均正常，如果不正常，需要通过VN5640抓取的报文分析原因。

测试需要覆盖SOA架构内全部功能，问题分析涵盖SOME/IP包括发现服务的整个过程，测试结束会生成测试报告。

这里所述的发现服务可以理解如下：因车载系统中有很多ECU，比如第一ECU是用于提供音乐播放的服务，当第二待测ECU需要进行音乐播放时，就会发送询问信息，当第二待测ECU回应了该询问信息时，说明提供音乐播放的服务已被发现。

举例来说，当需要进行路由测试时(一个ECU 9同时接入了多个以太网，比如同时接入can总线、canfd总线时，需要进行路由测试)，参考图8、只需用到工控机8、太网硬件接口设备(VN5640)。实现如下：

ECU 9和VN5640设备连接到稳定的电源。网关和ECU 9必须在正常模式下运行。

将需要测试的网关(ETH\CAN\LIN)节点链路与VN5640对应端口相连。被测件与VN5640相连。

按照路由表依次触发全部的信号，对每一条路由信号进行测试。

按照路由测试规范对全部测试用例进行测试，生成测试报告。

举例来说，需要验证车载以太网FOTA功能的正确性时，包括如下内容：刷写有效性测试；刷写步骤干扰测试；checksum校验测试；异常断电编程测试；异常电压测试，那么需进行FOTA测试。参考图9、需用到工控机8、太网硬件接口设备(VN5640)，第一ECU和第二ECU及程控电源10；VN5640与车载远程信息处理器(Tbox，Telematics BOX)相连，Tbox通过移动网络与云端相连。测试过程如下：

被刷写的第一ECU和第二ECU连接到程控电源10。Tbox和云端通过4G链接，车载T-BOX主要用于和后台系统/手机APP通信

将Tbox及第一ECU和第二ECU与VN5640的端口相连。

通过刷写上位机触发测试，依次对各节点进行空中下载技术(OTA，Over-the-AirTechnology)刷写。

按照FOTA测试规范对全部测试用例进行测试，生成测试报告。

其他测试项目(比如诊断功能测试、网络管理测试等)与上述测试方式雷同，不同的是VN5640连接的具体硬件设备不同以及测试规范的不同，测试按照徐需要选择测试设备，再测试规范进行一一测试即可，在此就不再一一阐述了。

本实用新型实施例提供车载以太网测试系统能带来的有益效果至少是：

本实用新型实施例提供了一种车载以太网测试系统，系统包括：用于提供干扰失真信号的波形发生器，与交换机的第一接口相连；用于提供故障信号的VT设备，与所述交换机的第二接口相连；用于对车载以太网物理层进行互操作性IOP测试的IOP测试仪，与所述交换机的第三接口相连；用于对所述车载以太网物理层协议进行测试的示波器，与所述交换机的第四接口相连；用于测试所述车载以太网物理层的回波损耗的网络分析仪，与所述交换机的第五接口相连；用于测试所述车载以太网物理层协议一致性的协议测试仪，与所述交换机的第六接口相连；用于对所述波形发生器、所述VT设备、所述IOP测试仪、所述示波器、所述网络分析及所述协议测试仪进行控制的工控机，与所述交换机的第七接口相连；待测车载控制器ECU，安装在所述屏蔽箱中，在不同的测试条件下分别与所述波形发生器、所述VT设备、所述IOP测试仪、所述示波器、所述网络分析仪及所述协议测试仪相连；用于向所述待测ECU供电的程控电源，与所述交换机的第八接口相连；如此，基于上述测试系统，预先配置的测试参数，当需要进行测试时，下载测试数据，执行测试用例，并上传测试结果，可以实现对100M和1000Mbase的车载以太网物理层协议一致性的测试、对AVB/TSN协议一致性的测试；对通信协议TCP/IP(ARP、IPV4、TCP、UDP、ICMP、DHCP、AVB、IGMP)协议一致性测试；对SOA网络架构的中间件SOME/IP协议一致性测试；对使用SOME/IP协议作为中间件的SOA网络架构的应用功能测试；对交换机的性能测试(VLAN、QoS等)；对应用层的测试(诊断、刷写、HTTP协议等)；对车载系统的FOTA测试等，因此可以对基于SOA架构的车载以太网进行全面测试，确保车载以太网的测试质量；并且可以将各个测试项目的测试报告存储起来，方便用户下载查看，以及对测试问题的追踪定位。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种车载以太网测试系统，其特征在于，所述系统包括：

VT设备，与所述交换机的第二接口相连，提供故障信号；

待测车载控制器ECU，安装在屏蔽箱中，分别与所述波形发生器、所述VT设备、所述IOP测试仪、所述示波器、所述网络分析仪及所述协议测试仪相连；

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：耦合器，所述耦合器连接在所述IOP测试仪与所述待测ECU之间。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：频分板，所述频分板分别与所述示波器、所述波形发生器相连。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：测试台架，当需要对若干所述待测ECU进行集成测试时，各个所述ECU挂载在所述测试台架上。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：以太网硬件接口设备，所述以太网硬件设备分别与各所述ECU相连。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述以太网硬件接口设备与所述工控机相连。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：多个断线盒，分别对应连接各个所述ECU。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电源控制箱。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：测试夹具。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试系统包括：测试机柜，所述测试机柜中按照从上到下的顺序依次安装有电源控制箱、所述程控电源、所述示波器、所述网络分析仪、所述波形发生器、所述VT设备、所述屏蔽箱、所述协议测试仪及所述工控机。