汪思泉

（東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430058）

隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)乘用車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性等方面提出了越來越高的要求，乘用車上電控單元的數(shù)量不斷增加，而且功能也越來越復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)這些功能需要各個(gè)控制單元之間信息共享，高效可靠地協(xié)同工作。乘用車上各個(gè)控制單元通過總線相互連接，構(gòu)成了汽車的總線網(wǎng)絡(luò)。

在乘用車的總線網(wǎng)絡(luò)中，控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network，以下簡稱CAN）因其技術(shù)成熟、安全可靠、成本適中，適合汽車上控制器之間網(wǎng)絡(luò)通信，而得到了廣泛的應(yīng)用和普及［1］。ISO 11898 CAN總線技術(shù)規(guī)范對(duì)總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層做了規(guī)定，形成了國際標(biāo)準(zhǔn)，但由于乘用車CAN總線應(yīng)用層協(xié)議沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)乘用車制造廠都需要自行制定各自的應(yīng)用層協(xié)議。因此如何設(shè)計(jì)和驗(yàn)證乘用車CAN總線網(wǎng)絡(luò)，成為各個(gè)乘用車制造廠需要解決的課題。

本文所述的目標(biāo)車型為全新開發(fā)的乘用車車型，電子電器配置較為豐富，除基本的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、自動(dòng)變速器控制器、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)、安全氣囊控制器、電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車身控制模塊、儀表盤、信息娛樂系統(tǒng)、空調(diào)控制器外，還配置了一些安全、舒適、智能的裝備，如胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電子駐車系統(tǒng)、車窗自動(dòng)升降系統(tǒng)、智能進(jìn)入系統(tǒng)等。其中，安全氣囊控制器采用K線診斷，不參與CAN總線通信；車窗自動(dòng)升降系統(tǒng)采用LIN線與車身控制模塊通信；其余控制器或系統(tǒng)都采用CAN總線通信。

1 CAN總線網(wǎng)絡(luò)需求分析

CAN總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)前，需要調(diào)查CAN總線上有哪些控制器節(jié)點(diǎn)，這些控制器節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送或接收哪些總線報(bào)文。

通過調(diào)查，目標(biāo)車型存在以下CAN總線節(jié)點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、自動(dòng)變速器控制器、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)、電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子駐車系統(tǒng)、車身控制模塊、儀表盤、信息娛樂系統(tǒng)、空調(diào)控制器、智能進(jìn)入系統(tǒng)、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在目標(biāo)車型的基礎(chǔ)上，還可能開發(fā)混合動(dòng)力車型，需要增加高壓蓄電池管理系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、混合動(dòng)力控制器等節(jié)點(diǎn)。以上控制器節(jié)點(diǎn)的主要功能見表1。

網(wǎng)絡(luò)信號(hào)需求通常由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)人員提出，由網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)收集和整理。但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)信號(hào)有節(jié)點(diǎn)需要接收，但沒有節(jié)點(diǎn)發(fā)送的情況，這時(shí)需要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)人員通盤考慮，協(xié)調(diào)各方，指定這些信號(hào)由哪個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集和發(fā)送。經(jīng)過整理，目標(biāo)車型的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)需求見表2。

2 CAN總線網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)

2.1 通信速率的選擇

CAN總線協(xié)議具有高速CAN和低速CAN兩個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)，分別是ISO11898-2和ISO11898-3。其中11898-2是高速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)，通信速率為125kb／s～1Mb／s，總線最大長度為40m／1Mb／s［2］，適用于汽車實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、制動(dòng)等系統(tǒng)的控制。11898-3為低速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)，通信速率為40～125kb／s，總線最大長度為1 km／40 kb／s［3］，適用于實(shí)時(shí)性要求不高的系統(tǒng)，如儀表顯示信息、車門控制、空調(diào)控制、傳感器信息、故障診斷等系統(tǒng)，用于車輛狀態(tài)信息和控制命令的傳輸和共享。11898-2和11898-3協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層沒什么不同，但在物理層有些區(qū)別，因此高速和低速CAN節(jié)點(diǎn)不能在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中使用。

在CAN總線最初引用到車輛時(shí)，多用于傳輸開關(guān)和傳感器狀態(tài)信息、儀表顯示信息、燈光和防盜控制等信息，由于傳輸信息量不多，對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率要求不高，故選擇低速網(wǎng)絡(luò)，以降低成本。隨著CAN總線在汽車上的廣泛應(yīng)用，尤其是在動(dòng)力控制系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率有一定的要求，因此選擇高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動(dòng)力控制系統(tǒng)的通信［4］。由于低速網(wǎng)絡(luò)不能與高速網(wǎng)絡(luò)相兼容，故在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)需要優(yōu)先確定網(wǎng)絡(luò)的通信速率。500 kb／s的通信速率不僅能滿足動(dòng)力控制系統(tǒng)的需要，還可以兼顧車身信息通信的需要，故為多數(shù)乘用車制造廠家采用，而且可以方便靈活地設(shè)計(jì)CAN總線結(jié)構(gòu)，即在總線節(jié)點(diǎn)少、總線負(fù)載率低時(shí)，采用單網(wǎng)段的結(jié)構(gòu)，在總線節(jié)點(diǎn)多、總線負(fù)載率高時(shí)，采用多網(wǎng)段的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)以上分析，目標(biāo)車型所有CAN節(jié)點(diǎn)的通信速率采用500kb／s。

2.2 網(wǎng)段的劃分

確定了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和信號(hào)需求后，就可以對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行匯總和分析，評(píng)估和預(yù)測(cè)總線的負(fù)載率，規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) （即是采用單網(wǎng)段的總線結(jié)構(gòu)，還是采用多網(wǎng)段的總線結(jié)構(gòu)）。從成本、技術(shù)上分析，單網(wǎng)段的總線結(jié)構(gòu)是最簡單、最經(jīng)濟(jì)、最容易實(shí)現(xiàn)的方案，但是，一旦網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率超過了臨界值（經(jīng)驗(yàn)值為30%左右），總線的通信就會(huì)受到影響，可能出現(xiàn)總線擁堵、報(bào)文不能及時(shí)發(fā)送而丟失的后果。出現(xiàn)這種情況，需要考慮采用多網(wǎng)段的總線結(jié)構(gòu)，從而降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率。

對(duì)于目標(biāo)車型，如果將以上所有節(jié)點(diǎn)接入同一個(gè)網(wǎng)段，初步估算網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率將達(dá)到38.5%左右，大幅超出了負(fù)載臨界值，不利于網(wǎng)絡(luò)可靠運(yùn)行，也不利于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，因此需要采用多網(wǎng)段結(jié)構(gòu)。由于EMS、TCU、ESC、EPB、EPS節(jié)點(diǎn)信號(hào)交互頻繁、集中，故將這些節(jié)點(diǎn)劃為一個(gè)網(wǎng)段，負(fù)責(zé)動(dòng)力、制動(dòng)、安全、轉(zhuǎn)向、車身穩(wěn)定等系統(tǒng)的通信，稱為動(dòng)力網(wǎng)段；將BCM、IC、VIS、ACU、TPMS、PEPS劃為另一個(gè)網(wǎng)段，負(fù)責(zé)車身、娛樂、信息、舒適、防盜等系統(tǒng)的通信，稱為車身網(wǎng)段。初步估算，上述動(dòng)力網(wǎng)段和車身網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率分別為27.5%和13.2%，低于負(fù)載率的臨界值，具備網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的空間。對(duì)于混合動(dòng)力車型需要新增加的BMS、MCU、VCU節(jié)點(diǎn)，三者的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率估算為18.75%，規(guī)劃一個(gè)新網(wǎng)段，稱為混合動(dòng)力網(wǎng)段，負(fù)責(zé)混合動(dòng)力系統(tǒng)的通信。

2.3 網(wǎng)關(guān)的確定

在確定了總線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)段后，對(duì)于多網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)，還需要確定網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)，即網(wǎng)關(guān)通過什么方式實(shí)現(xiàn)。目前，有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是獨(dú)立式網(wǎng)關(guān)，另一種是集成式網(wǎng)關(guān)。獨(dú)立式網(wǎng)關(guān)由單獨(dú)的控制器實(shí)現(xiàn)，只負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或報(bào)文的路由，不負(fù)責(zé)車輛控制功能。獨(dú)立式網(wǎng)關(guān)由單獨(dú)的控制器負(fù)責(zé)路由，故通信功能可以做得很強(qiáng)大，方便擴(kuò)展和升級(jí)，但會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的成本，較少采用。集成式網(wǎng)關(guān)集成在某個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)內(nèi)，除實(shí)現(xiàn)該控制器自身的功能外，還負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)路由，常見的集成式網(wǎng)關(guān)集成在BCM、IC、VCU等控制器中。集成式網(wǎng)關(guān)由某個(gè)控制器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)成本，但會(huì)占用該節(jié)點(diǎn)的資源，對(duì)節(jié)點(diǎn)的性能要求較高，不方便網(wǎng)關(guān)的擴(kuò)展和升級(jí)。

目標(biāo)車型是量產(chǎn)車型，對(duì)成本有嚴(yán)苛的控制，因此本著成本最優(yōu)、功能夠用的原則，目標(biāo)車型采用集成式網(wǎng)關(guān)方案。由于BCM是通用化較高的產(chǎn)品，而儀表盤IC在不同車型平臺(tái)有不同的配置規(guī)格，通用化程度相對(duì)低，目標(biāo)車型的儀表盤本身就需要全新設(shè)計(jì)，綜上考慮，選擇儀表盤IC作為網(wǎng)關(guān)。經(jīng)過上述方案設(shè)計(jì)后，目標(biāo)車型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就基本形成，見圖1。

目標(biāo)車型基礎(chǔ)上的混合動(dòng)力車型，有車身、動(dòng)力、混合動(dòng)力3個(gè)網(wǎng)段，對(duì)網(wǎng)關(guān)的路由能力要求較高，需要網(wǎng)關(guān)有足夠的資源及時(shí)地處理信號(hào)或者報(bào)文的路由，應(yīng)對(duì)方案是在儀表的基礎(chǔ)上升級(jí)網(wǎng)關(guān)，或者開發(fā)獨(dú)立式網(wǎng)關(guān)，其中獨(dú)立式網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖2。

2.4 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)矩陣的設(shè)計(jì)

前文已經(jīng)提到，在設(shè)計(jì)車輛CAN總線方案前，需要調(diào)查網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男盘?hào)，調(diào)查的內(nèi)容包括信號(hào)名稱、信號(hào)由哪個(gè)節(jié)點(diǎn)采集并發(fā)送、信號(hào)傳輸周期、信號(hào)長度、信號(hào)精度、信號(hào)偏移量、信號(hào)定義、信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)等信息。以車門狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)為例，調(diào)查結(jié)果見表3。

可以看出，一個(gè)總線信號(hào)需要用一個(gè)或多個(gè)bit來表示，因此需要對(duì)總線上傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行組合，以此提高數(shù)據(jù)場(chǎng)的利用率。信號(hào)組合遵循的原則有：同一個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的信號(hào)可以進(jìn)行組合，不同節(jié)點(diǎn)上的信號(hào)不能直接組合；相同發(fā)送周期的信號(hào)可以組合，不同發(fā)送周期的信號(hào)不可以組合；盡可能提高數(shù)據(jù)場(chǎng)的利用率，減少報(bào)文的數(shù)量，同時(shí)預(yù)留必要的空余位，以便擴(kuò)展其他信號(hào)。

表3 部分網(wǎng)絡(luò)信號(hào)實(shí)例表

完成信號(hào)的組合后，需要給各個(gè)報(bào)文分配ID。CAN協(xié)議支持兩種報(bào)文格式，一種是11位標(biāo)識(shí)符的標(biāo)準(zhǔn)幀，另一種是29位標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展幀［4］，目前各大乘用車制造廠采用11位標(biāo)識(shí)符的標(biāo)準(zhǔn)幀。11位標(biāo)識(shí)符ID不僅表示了報(bào)文的代碼，用于報(bào)文的識(shí)別，還規(guī)定了報(bào)文的優(yōu)先級(jí)。根據(jù)CAN總線的通信機(jī)制，多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)、競(jìng)爭(zhēng)總線的訪問權(quán)時(shí)，標(biāo)識(shí)符ID數(shù)值較小的報(bào)文獲得總線控制權(quán)，其他競(jìng)爭(zhēng)的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)轉(zhuǎn)入監(jiān)聽狀態(tài)，其余節(jié)點(diǎn)也進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)［4］?；诖?，與車輛動(dòng)力系統(tǒng)、制動(dòng)及安全系統(tǒng)相關(guān)的報(bào)文優(yōu)先分配較小的ID。此外，發(fā)送周期短、實(shí)時(shí)性要求高的報(bào)文，也應(yīng)該優(yōu)先分配較小的ID。發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、BCM部分報(bào)文發(fā)送周期、ID見表4。

目標(biāo)車型的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)經(jīng)組合封裝、分配ID后就形成了報(bào)文，所有報(bào)文經(jīng)列表匯總就形成了信號(hào)矩陣，見表5。信號(hào)矩陣能夠直觀、清楚地定義信號(hào)和報(bào)文的信息，是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層開發(fā)的依據(jù)。

表4 部分網(wǎng)絡(luò)報(bào)文發(fā)送周期、ID表

表5 目標(biāo)車型信號(hào)矩陣匯總表

2.5 網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)

前面提到，多網(wǎng)段的CAN總線網(wǎng)絡(luò)必須配置網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)報(bào)文或信號(hào)的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，目前網(wǎng)關(guān)采用報(bào)文路由和信號(hào)路由兩種方式。報(bào)文路由指網(wǎng)關(guān)從源網(wǎng)段接收到需要路由的報(bào)文后，直接將其轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)網(wǎng)段，報(bào)文的ID、發(fā)送周期可根據(jù)需要做些更改。報(bào)文路由一般在網(wǎng)關(guān)的底層程序就能實(shí)現(xiàn)，無需上層應(yīng)用程序的支持，因此可以節(jié)省網(wǎng)關(guān)的資源。信號(hào)路由指網(wǎng)關(guān)將接收到的多個(gè)報(bào)文進(jìn)行解析，提取需要的信號(hào)，并將提取的信號(hào)重新封裝，分配ID，轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)網(wǎng)段。信號(hào)路由可以提高報(bào)文數(shù)據(jù)場(chǎng)的利用率，降低目標(biāo)網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，但會(huì)占用網(wǎng)關(guān)的資源，對(duì)網(wǎng)關(guān)處理器的要求較高。

舉例說明：在目標(biāo)車型中，車速報(bào)文由ESC節(jié)點(diǎn)發(fā)送，位于動(dòng)力網(wǎng)段，同網(wǎng)段內(nèi)的EMS、TCU、EPS、EPB等節(jié)點(diǎn)可直接接收車速報(bào)文，而車身網(wǎng)段的IC、VIS、PEPS節(jié)點(diǎn)也需要車速報(bào)文。儀表盤IC作為網(wǎng)關(guān)，將車速報(bào)文從動(dòng)力網(wǎng)段路由到車身網(wǎng)段后，車身網(wǎng)段的IC、VIS、PEPS節(jié)點(diǎn)就可獲得車速報(bào)文了。再如發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫度、變速器的檔位信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)信號(hào)，位于動(dòng)力網(wǎng)段，由不同的節(jié)點(diǎn)通過不同的報(bào)文發(fā)送，車身網(wǎng)段上的IC、PEPS節(jié)點(diǎn)需要這些信號(hào)。儀表IC作為網(wǎng)關(guān)，如果直接轉(zhuǎn)發(fā)這些報(bào)文，雖然達(dá)到了信號(hào)共享的目的，但增加了車身網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率。合適的做法是IC解析這些信號(hào)，重新封裝后發(fā)送到車身網(wǎng)段上，這樣可以減少車身網(wǎng)段報(bào)文的數(shù)量，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率。

3 CAN總線網(wǎng)絡(luò)仿真

在完成了網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)后，可以利用網(wǎng)絡(luò)仿真驗(yàn)證方案的合理性、可靠性、擴(kuò)展性。網(wǎng)絡(luò)仿真可在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行，利用CAN卡、CANoe、Davinci等總線工具完成仿真，仿真內(nèi)容包括總線負(fù)載率、報(bào)文發(fā)送最大等待時(shí)間、錯(cuò)誤幀的影響、總線擴(kuò)展性能評(píng)估等項(xiàng)目。

總線的負(fù)載率是評(píng)價(jià)報(bào)文實(shí)時(shí)發(fā)送的重要參數(shù)。在創(chuàng)建了整車網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境后，可以利用Bus－Statistics查看總線負(fù)載率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，總線的負(fù)載率在30%以下，可以保證網(wǎng)絡(luò)的正常通信。

報(bào)文發(fā)送最大等待時(shí)間與報(bào)文的優(yōu)先級(jí)、總線負(fù)載率等因素有直接關(guān)系，如果報(bào)文發(fā)送等待時(shí)間超過了報(bào)文周期，會(huì)導(dǎo)致報(bào)文丟失，因此要求各個(gè)報(bào)文的發(fā)送最大等待時(shí)間小于報(bào)文的發(fā)送周期。通過仿真，分析各個(gè)報(bào)文的等待時(shí)間，便可直觀地判斷報(bào)文發(fā)送等待時(shí)間是否滿足要求。通過向仿真網(wǎng)絡(luò)中增加錯(cuò)誤幀，分析總線的負(fù)載率變化可以評(píng)估錯(cuò)誤幀對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響。通過向仿真網(wǎng)絡(luò)加入周期為10、20、50、100ms不同周期的多個(gè)報(bào)文，分析總線的負(fù)載率變化可評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。

通過仿真可以得出，目標(biāo)車型動(dòng)力網(wǎng)段負(fù)載率為28.2%，車身網(wǎng)段負(fù)載率為13.95%，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率滿足要求；各個(gè)發(fā)送報(bào)文的發(fā)送最大等待時(shí)間小于報(bào)文周期，且相對(duì)值在25%以內(nèi)，滿足要求；增加10、20、50、100ms不同周期的錯(cuò)誤幀，總線負(fù)載率分別上升2.58%、1.29%、0.52%、0.26%，但仍在或接近30%以內(nèi)，可以接受。在動(dòng)力網(wǎng)段、車身網(wǎng)段同時(shí)模擬加入2個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送2個(gè)周期為10ms、2個(gè)周期為20ms、2個(gè)周期為50ms、2個(gè)周期為100 ms的報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率增加18.6%左右，對(duì)于動(dòng)力網(wǎng)段，增加節(jié)點(diǎn)后負(fù)載率遠(yuǎn)超過30%，達(dá)到46.8%，擴(kuò)展性能非常有限；車身網(wǎng)段達(dá)到了32.55%，具備一定的擴(kuò)展空間。

4 CAN網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試和驗(yàn)證 （表6）

在CAN總線各節(jié)點(diǎn)完成試制，具備樣件的測(cè)試條件后，就可以開展CAN總線的測(cè)試和驗(yàn)證工作。CAN總線測(cè)試分為節(jié)點(diǎn)測(cè)試和總線系統(tǒng)集成測(cè)試兩部分。節(jié)點(diǎn)測(cè)試針對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)完成，用以驗(yàn)證單個(gè)節(jié)點(diǎn)是否滿足總線的設(shè)計(jì)要求?？偩€系統(tǒng)集成測(cè)試是在電器臺(tái)架或者試驗(yàn)樣車上將各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接形成完整的CAN總線系統(tǒng)，對(duì)總線系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行的正確性、完整性和穩(wěn)定性。

表6 CAN總線測(cè)試用例

CAN總線測(cè)試，首先需要制定測(cè)試規(guī)范，然后根據(jù)測(cè)試規(guī)范編寫測(cè)試用例，構(gòu)建測(cè)試環(huán)境，進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，記錄測(cè)試結(jié)果，最終形成測(cè)試報(bào)告。由于目前乘用車行業(yè)沒有統(tǒng)一的CAN總線測(cè)試規(guī)范，各個(gè)乘用車制造廠家需要自行制定CAN總線測(cè)試規(guī)范。CAN總線的測(cè)試規(guī)范的制定，可以依據(jù)設(shè)計(jì)需求和相關(guān)的規(guī)范，確定試驗(yàn)需求和測(cè)試用例。每個(gè)測(cè)試用例包括測(cè)試目的、測(cè)試環(huán)境、測(cè)試方法和步驟、判定依據(jù)、測(cè)試結(jié)果等內(nèi)容。

CAN總線測(cè)試可以按照通信協(xié)議層劃分為物理層測(cè)試、數(shù)據(jù)鏈路層測(cè)試、應(yīng)用層測(cè)試等測(cè)試項(xiàng)目，各層的測(cè)試用例見表6。物理層測(cè)試是驗(yàn)證CAN接口電路設(shè)計(jì)、信號(hào)電平特性、總線物理故障等方面的性能，是保證節(jié)點(diǎn)能夠正確連接入總線的基礎(chǔ)；數(shù)據(jù)鏈路層測(cè)試位時(shí)間、采樣點(diǎn)項(xiàng)目，用以保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信參數(shù)能夠保持一致，所組成的網(wǎng)絡(luò)能夠正常有效工作；應(yīng)用層測(cè)試包括報(bào)文接收超時(shí)、報(bào)文發(fā)送超時(shí)、報(bào)文一致性、報(bào)文發(fā)送周期誤差、網(wǎng)關(guān)路由功能項(xiàng)目，是為了驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)可以正常通信、滿足設(shè)計(jì)的要求。

為了驗(yàn)證CAN總線的可靠性，可以借助試驗(yàn)樣車高寒、濕熱、綜合路況、8萬公里耐久試驗(yàn)項(xiàng)目，搭載CAN總線的可靠性測(cè)試。試驗(yàn)方法是將總線記錄儀搭載在試驗(yàn)樣車上，記錄網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)的錯(cuò)誤幀，定期導(dǎo)出記錄儀內(nèi)存卡上的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。

5 結(jié)束語

本文所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)按照需求分析、方案設(shè)計(jì)、仿真分析、節(jié)點(diǎn)測(cè)試和驗(yàn)證、網(wǎng)絡(luò)集成測(cè)試和驗(yàn)證5個(gè)階段進(jìn)行，每個(gè)階段互相銜接，層層遞進(jìn)，是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和開發(fā)常用的方法，該方法在目標(biāo)車型上得到了充分的應(yīng)用和實(shí)踐。截止2015年8月份，目標(biāo)車型已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段有12個(gè)月時(shí)間，市場(chǎng)保有量接近5萬臺(tái)，所有售出車輛的CAN總線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行正常，沒有故障和問題報(bào)告，較充分地驗(yàn)證了CAN總線的正確性、穩(wěn)定性和可靠性。

本文所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法在目標(biāo)車型和其他車型上的成功實(shí)踐，證明了該方法是一種操作性強(qiáng)、行之有效的工程方法。

［1］ 鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996.

［2］INTERNATIONAL STANDARD.ISO 11898-2，Road Vehicle-Controller area network，Part 2：High-speed medium access unit，2003.

［3］INTERNATIONAL STANDARD.ISO 11898-3，Road Vehicle-Controller area network，Part 3：Low-speed，fault-tolerant，medium-dependent interface，2003.

［4］ BOSCH.CAN Specification Version 2.0，1991.