实车级网络及诊断自动化测试系统开发经验分享

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
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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