【摘" 要】文章主要闡述一種基于Vector總線搭建的仿真測試方法，利用CANoe工具搭建仿真測試環(huán)境，對SOA架構開發(fā)下的空調(diào)系統(tǒng)進行功能服務測試，以便能提高測試效率，縮減開發(fā)周期和成本。

【關鍵詞】空調(diào)系統(tǒng)服務；SOA架構；CANoe；仿真測試

中圖分類號：U463.851" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）08-0091-03

AC System Simulation Test of Function Service Based on CANoe

CHAI Hua，ZHANG Song，WU Zhongfeng，GENG Weifeng

（Hebei Automotive Technology Innovation Center of Great Wall Motor Co.，Ltd.，Baoding 071000，China）

【Abstract】The article mainly elaborates on a simulation testing method based on Vector bus，using CANoe tool to build a simulation testing environment，and conducting functional service testing on air conditioning systems under SOA architecture development，in order to improve testing efficiency，reduce development cycle and cost.

【Key words】AC system services；SOA architecture；CANoe；simulation testing

作者簡介

柴華（1986—），女，電子電氣架構設計工程師，主要從事汽車電子電氣架構設計與開發(fā)工作。

空調(diào)作為提高汽車乘坐舒適性的一種重要部件已被廣大汽車制造企業(yè)及消費者所認可。在“軟件定義汽車”實現(xiàn)汽車智能化、多元化的需求下，空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)由傳統(tǒng)的嵌入式開發(fā)改為SOA軟件開發(fā)。應用SOA軟件架構不僅能實現(xiàn)空調(diào)軟硬件解耦，將空調(diào)更多的功能以標準化服務接口的形式封裝到中央控制器CCU，而且根據(jù)以太網(wǎng)的動態(tài)配置特性還可進行不同服務接口的調(diào)用，給用戶帶來更好的空調(diào)服務體驗，在節(jié)省整車帶寬負載的前提下，能更好滿足用戶對空調(diào)的需求。

汽車空調(diào)把車內(nèi)的溫度、濕度、空氣清潔度及車內(nèi)風量控制在最佳狀態(tài)，為駕駛員和乘員提供舒適的乘坐環(huán)境，不僅減少了車內(nèi)人員的路途疲勞，而且空調(diào)中的通風裝置對行車時的散熱也起到了重要作用。故整車功能開發(fā)中，空調(diào)系統(tǒng)的開發(fā)占據(jù)了越來越重要的地位。

隨著整車功能的持續(xù)增加和用戶多樣化的需求，空調(diào)系統(tǒng)可采用SOA架構開發(fā)方式來滿足日益復雜的功能增長需求。SOA架構，即面向服務的架構，采用軟件分層的模型開發(fā)方式，將空調(diào)系統(tǒng)中不同功能單元模塊通過服務定義成標準接口，通過服務訂閱與推送的方式建立層之間的通信關系。在系統(tǒng)開發(fā)中，SOA軟件架構在基于服務的模塊化和以太網(wǎng)動態(tài)的通信方式上去設計和擴展上層的應用。通過構建靈活可變的平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)服務間松耦合、無依賴、可復用、可靈活重組及通信標準化。

SOME/IP是實現(xiàn)服務通信標準化的一個中間件協(xié)議，也是車載以太網(wǎng)技術中的核心內(nèi)容。而應用SOA架構的空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)需要交互大量的復雜數(shù)據(jù)，百兆、千兆甚至是多G以太網(wǎng)被引入到車內(nèi)，故傳統(tǒng)的測試無論是軟件測試、硬件測試，還是集成測試，都無法滿足當下基于SOA架構開發(fā)的控制器測試需求，所以針對采用SOA架構開發(fā)的空調(diào)系統(tǒng)測試需搭建一套新的針對以太網(wǎng)的測試平臺，并同步增加服務接口功能和通信測試等。

CANoe設備作為一種控制器局域網(wǎng)絡（Controller Area Network）開發(fā)及測試工具，具備強大的節(jié)點仿真能力，故本文提出一種新的采用SOA軟件架構開發(fā)的空調(diào)系統(tǒng)功能服務驗證的思路：在空調(diào)系統(tǒng)功能開發(fā)完成后，利用CANoe對HUT模塊進行模擬仿真，并接入控制空調(diào)系統(tǒng)的硬件模塊中央控制器CCU，在臺架上實現(xiàn)二者功能交互的測試及驗證，這樣可提前發(fā)現(xiàn)、解決問題并完善軟件功能，縮短開發(fā)周期，提高開發(fā)效率。

1" CANoe工具介紹

CANoe是Vector公司推出的主要功能為整車仿真分析和通信測試的專業(yè)軟件工具，其豐富的功能和配置被廣泛應用到項目開發(fā)的各個階段。在開發(fā)過程中，可以通過CANoe設備虛擬仿真來測試控制器的功能，進行虛擬節(jié)點和部分物理節(jié)點的聯(lián)合仿真，測試分析整個系統(tǒng)功能，能盡早發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

本文主要使用了CANoe仿真環(huán)境軟件完成仿真模型的建立、測試及分析，仿真環(huán)境集成了Application Panel、Trace等環(huán)境來監(jiān)測結果并分析。在CANoe設備自身的控制面板中修改參數(shù)，在Trace頁面中直接查看報文響應結果是否滿足功能開發(fā)邏輯要求。

2" 測試環(huán)境搭建

2.1" 硬件臺架搭建

本臺架主要模擬了空調(diào)系統(tǒng)的測試過程，測試內(nèi)容包括測試上位機、CANoe設備、12V穩(wěn)壓電源、中央控制器?，F(xiàn)有空調(diào)硬件測試臺架如圖1所示，其系統(tǒng)邏輯框圖如圖2所示。

1）12V穩(wěn)壓電源：為測試系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源供給。

2）中央控制器：主要負責空調(diào)邏輯控制，通過百兆以太網(wǎng)和CANoe連接。

3）CANoe設備：主要為空調(diào)系統(tǒng)測試搭建仿真測試環(huán)境（仿真HUT客戶端）和空調(diào)數(shù)據(jù)庫測試參數(shù)配置。

4）測試上位機：提供測試數(shù)據(jù)通信界面，便于測試人員輸入控制參數(shù)且確認測試結果。

2.2" 仿真環(huán)境搭建

通過CANoe進行以虛擬節(jié)點為基礎的仿真分析來驗證空調(diào)系統(tǒng)物理節(jié)點的功能。物理節(jié)點指實際使用場景中的節(jié)點（CCU），虛擬節(jié)點指CANoe仿真的節(jié)點（HUT）和實際物理節(jié)點所對應的網(wǎng)絡節(jié)點。因此，用CANoe系統(tǒng)搭建一個新測試工程文件，充分利用CANoe系統(tǒng)的模型化界面優(yōu)勢，從輸入?yún)?shù)到輸出參數(shù)及中間變量都可以在界面中加以同步顯示，不僅可以實時觀測當前測試模塊系統(tǒng)變化，也可以為完善邏輯設計提供更有力的測試環(huán)境。數(shù)據(jù)庫的導入和服務建模的步驟詳見下文。

1）將創(chuàng)建好的ARXML文件導入到CANoe新建工程中，分別添加CCU和HUT服務節(jié)點并分配建模，如圖3、圖4所示。

2）將CCU和HUT相對應端口和地址進行創(chuàng)建，同步根據(jù)SOME/IP-SD協(xié)議配置SD數(shù)據(jù)參數(shù)，如圖5、圖6所示。

3）所有參數(shù)配置操作完畢后，測試工程面板創(chuàng)建完成，如圖7所示。

3" 空調(diào)系統(tǒng)服務實例測試

空調(diào)系統(tǒng)具有除霜、溫度調(diào)節(jié)、內(nèi)外循環(huán)、風量等級調(diào)節(jié)等功能，在SOA架構開發(fā)時均將其定義為標準化服務接口。本文以空調(diào)風量等級調(diào)節(jié)服務為例來搭建仿真環(huán)境并測試。

3.1" 風量等級調(diào)節(jié)服務邏輯

風量等級調(diào)節(jié)是用戶調(diào)整空調(diào)風量大小來滿足自身需求，可將風量等級調(diào)高或調(diào)低。用戶調(diào)節(jié)風量等級時，可通過HUT大屏語音或者開關發(fā)出請求，HUT收到請求后向中央控制器調(diào)用空調(diào)控制服務。在HUT請求服務時，HUT作為客戶端Client：發(fā)出請求，中央控制器作為服務端Server：提供服務。中央控制器收到請求后將信息通過CAN通信給到區(qū)域控制器，區(qū)域控制器則通過硬線驅(qū)動鼓風機調(diào)節(jié)風量，鼓風機風量調(diào)節(jié)完成后，區(qū)域控制器將當前風量等級反饋給中央控制器，中央控制器將風量等級狀態(tài)通過服務通知到HUT，HUT顯示當前風量等級并告知客戶。其空調(diào)風量調(diào)節(jié)邏輯如圖8所示。

3.2" 風量等級調(diào)節(jié)服務數(shù)據(jù)庫搭建

根據(jù)空調(diào)風量等級調(diào)節(jié)功能實現(xiàn)邏輯，編制風量等級調(diào)節(jié)服務矩陣，主要包含風量控制服務WindCtrlInpSrv和風量狀態(tài)服務WindCtrlStsSrv。根據(jù)服務矩陣，可通過PREEVISION生成ARXML文件，ARXML是空調(diào)風量等級調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)庫，也可導入CANoe中直接使用。風量控制服務WindCtrlInpSrv中有4個接口，詳細闡述如下。

1）風量等級控制服務接口BloweLevelReq_Command_ Enum：定義風量等級共7個擋位，由0—7，0表示OFF，即風量關閉，7表示最高風量等級。

2）風量等級客戶端接口AC_ClntID：定義風量等級客戶端共3個，0表示HUT調(diào)節(jié)風量等級，1表示硬開關調(diào)節(jié)風量，2表示遠程調(diào)節(jié)風量大小，但不排除后續(xù)增加客戶端，故增加3Reserved；當AC_ClntID=0時，表示HUT端請求調(diào)節(jié)風量；當AC_ClntID=1時，表示CCSM硬開關端請求調(diào)節(jié)風量；當AC_ClntID=2時，表示遠程請求調(diào)節(jié)風量。

3）風量等級服務端接口AC_InstID：定義服務執(zhí)行端共2個，0表示前空調(diào)，1表示后空調(diào)；當AC_InstID=0，表示前空調(diào)調(diào)節(jié)風量；當AC_InstID=1，表示后空調(diào)調(diào)節(jié)風量。

4）風量等級響應接口Response_Enum：定義共2個，0表示服務響應成功，定義為OK；1表示服務響應未成功，定義為NOK。

當空調(diào)執(zhí)行成功后，則空調(diào)當前風量等級狀態(tài)同樣會反饋，且同步顯示執(zhí)行成功的等級調(diào)節(jié)。其中，風量等級狀態(tài)服務WindCtrlStsSrv中有1個接口。

風量等級狀態(tài)服務接口FrontACVentnLevelDispSt：對應風量等級控制的狀態(tài)顯示，擋位從0—7；若風量等級控制執(zhí)行成功，則風量等級狀態(tài)同步反饋顯示同一等級，狀態(tài)與控制是一一對應的，若不一一對應則證明功能驗證未通過?？照{(diào)風量控制服務矩陣編制見表1。

4" 仿真測試

測試環(huán)境及數(shù)據(jù)庫搭建完成后，開始啟動測試。首先接通電源，確保測試系統(tǒng)通電正常。進入測試上位機，修改CANoe控制面板參數(shù)值，點擊CALL運行按鈕，觀察Trace窗口，當所有信號都顯示正常時，則證明通信正常。此時可在面板中Command處輸入4，表示想調(diào)整空調(diào)風量等級擋位為4。對應值為BloweLevelReq_Command_Enum=4，AC_ClntID=1，表示此時請求的客戶端為CCSM硬開關。點擊CALL，表示HUT調(diào)用空調(diào)控制器的風量控制服務WindCtrlInpSrv。在Trace窗口中可觀測到Response響應回復，Response_Enum=0：OK，表示風量等級請求已發(fā)出。待中央控制器將空調(diào)風量等級調(diào)整為4時，則中央控制器反饋空調(diào)風量等級當前狀態(tài)為4。此時空調(diào)狀態(tài)服務WindCtrlStsSrv中的風量等級狀態(tài)服務接口FrontACVentn LevelDispSt=4。

空調(diào)風量控制面板參數(shù)值如圖9所示，其報文響應如圖10所示?？煽闯隹照{(diào)系統(tǒng)風量等級調(diào)整控制驗證是可行的，得出的仿真結果具有較好的一致性，表示測試成功。

5" 總結

在面向服務開發(fā)的架構需求下，CANoe作為強大的網(wǎng)絡分析與系統(tǒng)仿真工具，為整車系統(tǒng)開發(fā)過程中的模型測試、軟件集成測試以及數(shù)據(jù)監(jiān)測方面均能提供強大的支持，大大縮短整車系統(tǒng)開發(fā)測試周期。本文詳細介紹應用SOA架構開發(fā)下空調(diào)系統(tǒng)的交互邏輯及交互過程，針對功能服務測試提出了一種新的驗證思路。通過CANoe對HUT模塊進行模擬仿真，結合中央控制器硬件CCU，實現(xiàn)了二者功能交互的測試及驗證。在開發(fā)過程中無需等到雙方實物在整車裝配后再進行測試驗證，只要基于空調(diào)系統(tǒng)臺架的搭建和CANoe設備來模擬節(jié)點測試，對空調(diào)系統(tǒng)的功能實例應用進行測試，即可完成空調(diào)系統(tǒng)功能驗證。從本文空調(diào)風量等級調(diào)節(jié)驗證過程可知該測試方法是可行的，不僅能夠克服傳統(tǒng)的實車測試費用高、周期長等缺點，還提高了空調(diào)系統(tǒng)功能開發(fā)效率，為整車系統(tǒng)開發(fā)測試提供參考。

參考文獻：

[1] 陳世平，馬駒，陳思. 基于CANoe編程測試電動助力轉向模塊與自動泊車輔助模塊的功能交互[J]. 汽車實用技術，2022，47（7）：107-110.

[2] 王永輝. CANoe在整車系統(tǒng)開發(fā)測試中的應用[J]. 汽車實用技術，2019（16）：85-87.

（編輯" 凌" 波）