CANoe 是進行CAN 通訊網絡監測和分析的工具,同時具有強大的系統仿真功能。CANoe 可以建立系統的仿真結構與節點、消息及信號的數據庫,通過采用其編程語言CAPL 可以進行節點仿真,對總線上的數據能進行動態的跟蹤并能顯示統計信息。它能夠測量的總線數據有:總線負載,峰值負載,總線的各種幀數據和幀數統計,在PC 上消息發送與接收延時。

　　波形的質量決定了數據傳輸的可靠性,所以要對CAN 總線的物理層進行評價,評價傳輸介質、總線CAN 收發器、終端電阻的分布影響。CANscope 網絡示波器就是CAN 物理層分析工具。它通過串行總線與PC 相連,記錄模塊能數字化CAN 總線上的消息并儲存以便采用軟件進行分析,前觸發模式可以捕捉一幀CAN 消息或一個錯誤幀的前后相鄰數據。分析軟件顯示總線電壓值、差分電壓值及填充位隨時間的變化。在跟蹤窗口中可以顯示CAN 消息幀、消息幀的各個組成部分以及錯誤幀。

　　CAN 網絡具有很強的錯誤處理能力,當網絡中的節點遭受嚴重干擾時,它能自動脫離總線,從而不會影響整個網絡的信息交互。ISO11519-2 規定了CAN 總線對于節點失靈的容錯能力,因此要根據要求測量CAN 網絡對于干擾或者節點失靈情況的容錯能力。為了測試在受到干擾或者節點失靈的情況下網絡是否還能正常工作,CANstress 模擬總線干擾工具可以直接聯入CAN 總線上,通過軟件控制,可以模擬出各種不同的干擾和失靈情況,以便觀察網絡在干擾和失靈情況下的運行情況。它有兩種工作方式,一種是破壞節點上發送的消息來測試網絡的抗干擾能力。另一種方式是設置外部設備來模擬發生故障的節點。

CAN總線實時仿真測試平臺的應用

　　應用該平臺可對系統的通訊能力進行評估,可測試系統的各項指標,如總線負載、峰值負載、總線的各種幀數據和幀數統計、發送延遲、錯誤統計、MCU 的通訊負載分析及各種干擾對總線的影響等。同時可對CAN 總線的物理層和網絡拓撲結構進行評價與優化,評價傳輸介質、總線CAN 收發器、終端電阻的分布影響。

　　下面是幾個對單個ECU 通訊功能、系統的網絡拓撲結構以及通訊介質選擇的測試實例。通過測試,可以進一步改進整個網絡系統的性能。

　　(1) 單個ECU 通訊部分實時性的對比測試

　　該測試的目的是觀察相關軟件功能對消息延時的影響,圖2 所示為消息發送周期軟件修改前后對比圖。通過測試發現某條消息的延時比較大,通過軟件進一步優化可以消除延時現象。

　　(2) 不同網絡拓撲結構的對比測試

　　利用該系統可測試比較不同拓撲結構時總線的抗干擾能力,圖3 所示為終端電阻位置改變信號傳輸波形對比圖。由圖可看出終端電阻位置的不同對總線系統的抗干擾能力有很大影響,在實際系統中應注意它的分布位置。

　　(3) 通訊介質選擇不當的信號傳輸波形

　　通訊介質的選擇對總線系統的通訊是至關重要的。圖4 所示為一種通訊介質的物理層信號圖,與圖3 中終端電阻調整后的物理層信號圖相比,抗干擾能力明顯降低。因此,在設計系統時,應選擇好通訊介質。

結束語

　　隨著CAN 總線在汽車中的使用,分布式實時系統在汽車中的應用越來越多。在分布式實時系統中,網絡的實時性直接影響到系統的實時性,而網絡的實時性主要由網絡性質、信息流量以及系統中各節點對網絡信息的響應速度決定。當系統的網絡性質和信息流量基本確定之后,與網絡實時性直接相關的是各節點對網絡信息的響應速度。而目前常用的CAN 總線測試系統都不具備此測試功能,當它們用于分布式實時系統網絡測試時,很難涉及網絡的實時性。在研發總線測試平臺時,考慮到整個系統的特點,提出網絡在環設計方法,將網絡的實時性作為整個測試系統實時性的一個重要因素貫穿于整個設計、分析和測試過程。該CAN 總線實時仿真測試平臺為研究制定我國自己的電動汽車通訊協議和測試、評價CAN 總線通訊網絡性能奠定了很好的基礎,同時它可用于車用CAN 總線相關技術的研發。對于不同性能的CPU ,整個測試系統的性能會有較大的差別,為此,目前正在開發更高性能CPU 為核心的測試系統,以滿足日益發展的整車控制系統的需要。