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实车级网络及诊断自动化测试系统开发经验分享

来源：公众号“汽车电子与软件”
2021-06-02
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前言

对于汽车电子测试工程师来说，实车级网络及诊断测试是项繁琐却又必要的工作。风吹日晒，寒来暑往，固然挡不住测试人奋斗的脚步。但是手提示波器、身背测试仪、一个个，一路路地去手动测试车辆上几十个甚至上百个ECU，是不是太繁琐了？能不能更加自动化、高效化呢？在与国内多家OEM进行实车级网络及诊断测试的合作过程中，始终在思考这个问题。

基于对实车级网络及诊断测试需求的准确把握、Vector测试工具链的丰富应用经验，我们开发了一套使用方便、测试可靠、运行稳定的实车级网络及诊断自动化测试系统，下面就让我们一睹为快吧！  



               

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图1：测试系统实物


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背景



实车级网络及诊断测试的必要性


从完整的车辆开发角度而言，实车级网络及诊断测试是真正的“大考”，其重要性和必要性不言而喻。

  • 首先，保证控制器的通信稳定是实车功能正常的前提基础。但在有限的整车空间内集成大量传感器、控制器、大功率执行器，实车电气环境复杂且使用场景组合比较复杂，这可能会对控制器间的通信行为带来一定影响


  • 部分测试场景需要在实车环境下测试更为有意义，如整车电源模式变化对ECU通信诊断的影响


  • 在实车上会偶发一些问题，如车辆启动后丢帧的情况，通过手动或者传统单节点自动化测试脚本难以测试或分析出问题


传统实车级网络及诊断测试方法及缺点


  • 通过手动方式对整车上所有ECU进行逐个测试，记录及分析结果，时间长且效率低


  • 测试系统供电来自实车，采集到的整车电流等信息有误，对实车数据分析结果带来偏差


创新方案


针对实车网络及诊断测试必要性以及传统测试方法不足，我们基于Vector的VN8900(具备Standalone功能)、CANoe、PicoScope以及电池模块、自研设备路由板卡DRB实现实车级网络及诊断自动化测试，并对采集的实车数据进行分析，定位实车可能的问题点。



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测试方案

 


测试系统框图


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图2：测试方案

设备功能简介


  • 锂电池：测试系统供电，可支持系统独立运行


  • VN8900：测试脚本独立运行设备，需要结合CANoe/CANalyzer Standalone basic/extended License使用


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图3：VN8900的实物图

  • VN8972：CAN/CAN FD/LIN总线报文收发设备，安装在VN8900中


  • IO Piggy8642：用于实车电压采集，安装在VN8900中


  • PicoScope：CAN/CAN FD/LIN物理电平信息采集设备，包含协议解析功能


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图4：PicoScope实物图


  • 自研设备路由板卡DRB：实现多网段总线自动化测试


  • 上位机PC：编辑和下载测试脚本、导出测试报告和数据、运行部分测试脚本


  • 显示屏：显示当前系统电池输出电压和电量


测试范畴的示例


  • 物理层测试：包括输出电压、共模电压、上升/下降沿时间测试等


  • 通信测试：包括报文周期、总线负载等


  • 网络管理测试：验证实车上ECU的休眠、唤醒模式是否符合设计要求


  • 网关测试：如所有网段间路由报文的路由时间等


  • 诊断测试：读取不同场景下所有ECU的诊断故障码，并判断是否错误记录了DTC


测试过程


  • 使用上位机PC将测试工程下载到VN8900中


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图5：VN8900工程配置

  • 将实车OBD等接口与测试系统连接


  • 使能VN8900的Start，运行测试工程


  • 测试完成后，将上位机PC和VN8900连接，导出测试报告和数据


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图6：导出测试报告和数据

  • 将采集的实车数据进行分析，定位车辆可能存在的问题。内容如下：


  1. DTC的分析统计（DTC统计，DTC关联，DTC恢复等）l  刷写的分析统计（刷写流程分析，Hex文件还原）

  2. 通讯的分析统计-协议层（周期，丢帧，超警戒负载，信号范围，转发延时，异常数据，校验及安全机制）

  3. 网络逻辑分析（上下电过程，休眠过程，网络状态）

  4. 功能逻辑分析（互斥信号，备份信号，无效信号，默认信号，其他逻辑类）


  • 对于实车上出现的问题，在网络及诊断测试系统上进一步复现问题并排查原因

 


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自动化测试报告示例



网络测试报告


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图7：网络测试报告

物理层测试报告

                                                 

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图8：物理层测试报告


诊断DTC测试报告


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图9：诊断DTC测试报告



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总结


对整车开发而言，实车阶段的网络及诊断测试是必经之路。虽OEM的ECU部件级和系统级测试规范中包含丰富的测试用例，但复杂的实车环境带来影响以及车辆偶发问题的困扰，使实车级网络及诊断测试越来越受重视。

传统实车级网络及诊断测试方法强依赖于人工，随着车型开发周期逐渐缩短，测试效率和准确性均受到严重的挑战。
 

参考文献
【1】   VN8900_Manual_EN.pdf
【2】   Scope_Manual_EN.pdf
注：图中部分图片来自于Vector


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