隨著汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展，CAN FD（Controller Area Network with Flexible Data-Rate）作為一種高性能的汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，因其支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更大的數(shù)據(jù)負載量，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車系統(tǒng)中。然而，為了確保CAN FD網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、可靠和高效運行，對其進行一致性測試顯得尤為重要。本文將深入講解CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測試的相關(guān)技術(shù)，包括測試標準、測試內(nèi)容、測試方法及工具等，旨在為相關(guān)技術(shù)人員提供一份全面、詳細的參考指南。

一、CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測試標準

CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測試主要遵循以下測試標準：

• ISO 11898：該標準定義了CAN的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范，是CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測試的基礎(chǔ)。

• ISO 16845：該標準規(guī)定了用于道路車輛的控制器局域網(wǎng)（CAN）網(wǎng)絡(luò)的部分網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層診斷要求，對于CAN FD網(wǎng)絡(luò)的診斷測試具有重要意義。

• ISO 15765：該標準定義了基于CAN網(wǎng)絡(luò)的車輛診斷和通信協(xié)議，適用于CAN FD網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層測試。

• 整車廠標準：不同的整車廠可能會根據(jù)自身的需求和技術(shù)特點，制定額外的測試標準。因此，在進行CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測試時，還需要參考具體的整車廠標準。

CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測試內(nèi)容主要包括物理層一致性測試、數(shù)據(jù)鏈路層一致性測試和應(yīng)用層一致性測試三個方面。

1. 物理層一致性測試

物理層一致性測試主要是對CAN FD網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的電阻特性、電容特性、總線終端電阻以及CAN FD物理電平值等的測試。這些測試旨在驗證CAN FD節(jié)點與系統(tǒng)在電路設(shè)計、物理電平、容錯性方面的性能。

• 終端電阻測試：在CAN FD網(wǎng)絡(luò)中，為確保電纜的阻抗保持連續(xù)性，從而有效消除通信電纜中的信號反射，需要在CAN FD總線末端接入120Ω的終端電阻。終端電阻的阻值必須在ISO 11898標準規(guī)定的118Ω~132Ω范圍內(nèi)。阻值過小會導(dǎo)致信號幅值偏小，影響信號識別，造成通信不穩(wěn)定；阻值過大則會導(dǎo)致信號幅值偏大，出現(xiàn)信號過沖現(xiàn)象，導(dǎo)致信號下降沿時間變長，從而產(chǎn)生位識別錯誤。測試時，可使用Q-Automation、示波器、萬用表等測試工具進行測量。

• 電平值測試：測試CAN FD網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的物理電平值，包括顯性電平和隱性電平，以確保它們符合ISO 11898標準的規(guī)定。

• 容錯性測試：測試CAN FD網(wǎng)絡(luò)在出現(xiàn)短路、斷路等故障情況下的容錯性能，以確保網(wǎng)絡(luò)在異常情況下仍能保持穩(wěn)定運行。

數(shù)據(jù)鏈路層一致性測試的主要目的是保證節(jié)點的通信參數(shù)保持一致性，使CAN FD網(wǎng)絡(luò)能夠保持正常有效的工作。測試內(nèi)容主要包括報文DLC（Data Length Code）測試、報文發(fā)送和接收測試等。

• 報文DLC測試：DLC用于規(guī)定數(shù)據(jù)場的字節(jié)數(shù)，在CAN FD網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)場的字節(jié)數(shù)量最大為64字節(jié)。測試時，需要檢測被測設(shè)備（DUT）發(fā)出的所有報文中是否都具備正確的DLC。測試方法包括使用Q-Automation、示波器、CAN FD一致性測試盒子等測試工具進行測量，并對比DUT所發(fā)送的報文DLC與通信矩陣中定義的是否一致。

• 報文發(fā)送和接收測試：測試CAN FD網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點之間的報文發(fā)送和接收功能，包括報文的發(fā)送時間、接收時間、報文內(nèi)容等，以確保節(jié)點之間的通信正常。

應(yīng)用層一致性測試驗證了節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中通信的完整性，包括上層應(yīng)用協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理功能及故障診斷方面的測試，確保網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。測試內(nèi)容主要包括報文周期測試、報文類型測試、DTC（Diagnostic Trouble Code）測試、Busoff恢復(fù)策略測試等。

• 報文周期測試：測試CAN FD網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點發(fā)送報文的周期性，以確保報文能夠按照預(yù)定的時間間隔穩(wěn)定發(fā)送。測試方法包括使用CANOE等工具采集整車總線數(shù)據(jù)，監(jiān)控各網(wǎng)段總線報文，并逐個判斷每個報文是否滿足設(shè)計周期要求。

• 報文類型測試：測試CAN FD網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點發(fā)送的報文類型是否符合協(xié)議規(guī)范，以確保節(jié)點之間的通信協(xié)議一致。

• DTC測試：測試CAN FD網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的故障診斷功能，包括故障碼的生成、存儲、清除等，以確保節(jié)點在出現(xiàn)故障時能夠及時、準確地診斷并報告故障。

• Busoff恢復(fù)策略測試：測試CAN FD網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在Busoff狀態(tài)下的恢復(fù)策略，以確保節(jié)點在出現(xiàn)嚴重錯誤時能夠迅速恢復(fù)正常通信。測試方法包括使用Q-Automation、示波器、CAN FD一致性測試盒子等測試工具進行測量，并通過連續(xù)干擾的方式使DUT進入Busoff狀態(tài)，然后觀察其恢復(fù)時間和恢復(fù)策略是否符合協(xié)議規(guī)范。

CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測試方法主要包括以下幾種：

• 直接測試法：通過直接連接測試設(shè)備和被測設(shè)備（DUT），對DUT進行各項一致性測試。這種方法測試準確度高，但測試過程相對復(fù)雜。

• 間接測試法：通過模擬或仿真被測設(shè)備（DUT）的通信行為，對CAN FD網(wǎng)絡(luò)進行一致性測試。這種方法測試過程相對簡單，但測試準確度可能受到仿真模型的影響。

• 自動化測試法：使用自動化測試系統(tǒng)和測試軟件對CAN FD網(wǎng)絡(luò)進行一致性測試。這種方法測試效率高，能夠大幅縮短測試周期，并在線生成測試報告，便于快速分析DUT性能與產(chǎn)品總線方面的問題。例如，風丘推出的CAN FD一致性測試系統(tǒng)，不僅可以完成對CAN FD網(wǎng)絡(luò)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層的測試，還可以根據(jù)客戶需求制定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理測試，用于驗證網(wǎng)絡(luò)睡眠與喚醒、網(wǎng)絡(luò)管理的行為。

CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測試工具主要包括以下幾種：

• 示波器：用于測量CAN FD網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的物理電平值、信號波形等參數(shù)。

• 萬用表：用于測量CAN FD網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的電阻、電容等參數(shù)。

• Q-Automation：基于ATX的自動化測試管理軟件，用于測試電子控制單元（ECU）的性能。它支持集CAN FD物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)管理等于一體的自動化測試，支持的一致性測試項多達一百多項。同時，Q-Automation支持ASAM ATX標準，方便與其它工具共享數(shù)據(jù)。

• CAN FD一致性測試盒子：包括數(shù)字干擾與模擬干擾功能，可在物理層上進行CAN FD總線短路、CAN FD總線斷路、總線終端電阻匹配等多個干擾測試。與CAN FD一致性測試系統(tǒng)搭配使用，可完成對DUT的性能評估與驗證，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾測試和驗證。

在進行CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測試時，需要注意以下幾點：

• 測試環(huán)境：測試環(huán)境應(yīng)盡可能接近實際使用環(huán)境，以確保測試結(jié)果的準確性。

• 測試設(shè)備：測試設(shè)備應(yīng)具有較高的精度和穩(wěn)定性，以確保測試結(jié)果的可靠性。

• 測試數(shù)據(jù)：測試數(shù)據(jù)應(yīng)具有代表性，能夠全面反映被測設(shè)備的性能特點。

• 測試過程：測試過程應(yīng)嚴格按照測試標準和測試方法進行，以確保測試結(jié)果的準確性和可重復(fù)性。

• 測試結(jié)果分析：測試結(jié)果應(yīng)進行全面、細致的分析，以發(fā)現(xiàn)被測設(shè)備存在的問題并提出改進建議。

CAN FD網(wǎng)絡(luò)一致性測試是確保CAN FD網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、可靠和高效運行的重要手段。通過遵循ISO 11898、ISO 16845、ISO 15765等測試標準，對CAN FD網(wǎng)絡(luò)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層進行一致性測試，可以全面評估被測設(shè)備的性能特點并發(fā)現(xiàn)存在的問題。同時，使用自動化測試系統(tǒng)和測試工具可以大幅提高測試效率并縮短測試周期。因此，在進行CAN FD網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和開發(fā)時，應(yīng)充分重視一致性測試工作并嚴格按照相關(guān)標準和要求進行測試。