CAN FD一致性测试

背景 | 后起之秀—CAN FD

随着各个行业的快速发展，消费者对汽车电子智能化的诉求越来越强，这也致使整车厂将越来越多的电子控制系统加入到汽车控制中。无论是在传统汽车、新能源汽车、ADAS、自动驾驶等汽车领域，无一不催生着更高的需求，而传统CAN总线俨然不能满足，由此Bosch公司推出了在带宽与可靠性方面更为优异的“升级版”CAN——CAN FD。

| 什么是“一致性测试”？

一致性测试是用来检测零部件是否符合相关标准的测试流程，从而保证产品质量。

在CAN FD网络中，各节点的质量不一致可能会引发错误、网络故障或网络瘫痪等问题，所以，为保证CAN FD网络的正常安全运行，必须要执行CAN FD一致性测试。

CAN FD一致性测试

若需要对CAN FD网络进行一致性测试，那么则需要遵循以下的测试标准。

| 一致性测试标准

· ISO 11898

· ISO 16845

· ISO 15765

· 整车厂标准

根据以上的测试标准，可将CAN FD一致性测试内容分为：

· 物理层一致性测试

· 数据链路层一致性测试

· 应用层一致性测试

| 物理层一致性测试

物理层一致性测试主要是对CAN FD网络节点的电阻特性、电容特性、总线终端电阻以及CAN FD物理电平值等的测试，旨在验证CAN FD节点与系统在电路设计、物理电平、容错性方面的性能。

CAN FD物理层一致性测试的内容如下表所示（节选）：

| 测试项——终端电阻测试

在CAN FD网络中，要确保电缆的阻抗保持连续性，才可以有效的消除在通信电缆中的信号反射，所以，在设计网络拓扑结构过程中，会在CAN FD总线末端接120Ω的终端电阻，以此来抑制反射。

终端电阻的阻值，必须在ISO 11898标准规定的118Ω~132Ω范围内。过大过小的阻值都会对CAN FD通信产生不利影响。阻值过小，会造成信号幅值偏小，从而影响信号识别，通信极不稳定；阻值过大，造成信号幅值偏大，出现信号过冲现象，导致信号下降沿（变缓）时间变长，从而产生位（宽度）识别错误。

| 测试方法：

使用Q-Automation、示波器、万用表等测试工具进行测量。

| 测试连接示意图：

按照图示的连接方法连接后，用示波器或者万用表测量CAN_H与CAN_L之间的终端电阻阻值，阻值应该在测试标准规定的范围内。

| 数据链路层一致性测试

进行数据链路层一致性测试的主要目的是保证节点的通信参数保持一致性，使CAN FD网络能够保持正常有效的工作。

CAN FD数据链路层的一致性测试内容如下表所示（节选）：

| 测试项——报文DLC测试

数据代码长度，即DLC（Data Length Code），是用于规定数据场的字节数，在CAN FD网络中，数据场的字节数量最大为64字节，DLC的编码规则如下图所示：

此测试目的在于检测被测设备DUT发出的所有报文中，都具备正确的DLC。

| 测试方法：

使用Q-Automation、示波器、CAN FD一致性测试盒子等测试工具进行测量。

| 测试连接示意图：

按照图示连接成功后，需要DUT上电至稳定通信，触发DUT发送CAN FD报文，用示波器记录DUT所有的数据帧，并观察1min以上。对比DUT所发送的报文DLC，应该和通信矩阵中定义的完全一致。

| 应用层一致性测试

应用层一致性测试验证了节点在网络中通信的完整性，包括上层应用协议、网络管理功能及故障诊断方面的测试，确保网络通信的可靠性。

CAN FD应用层的一致性测试内容如下表所示（节选）：

| 测试项——Busoff恢复策略测试

为了避免某个节点因为自身原因影响其他正常节点的通信，CAN FD网络具有严格的错误诊断功能。当节点处于Busoff的状态时，ISO 11898标准规定：当在总线上监测到128次11个连续的隐形位后即可恢复通信。

在实际的CAN FD通信总线中，在总线上监测到128次11个连续的隐形位是很容易满足的。但当节点处于Busoff状态时，是不可靠的，若只是满足监测到128次11个连续的隐形位后即快速恢复通信，那么通信就会有较高的风险。所以在实际应用中，往往会使用“快恢复”和“慢恢复”策略。

| 测试方法：

使用Q-Automation、示波器、CAN FD一致性测试盒子等测试工具进行测量。

| 测试连接示意图：

按照图示连接后，首先使DUT与测试工具正常通信，让DUT的TEC与REC清零，然后启动CAN FD一致性测试盒子进行干扰，采用连续干扰的方式对DUT的周期报文进行干扰，使DUT进入Busoff状态；通过Q-Automation对Busoff的快、慢恢复时间进行分析。

| CAN FD一致性测试系统

为了避免人工测量的误差，同时实现CAN FD总线测试的自动化，风丘推出了CAN FD一致性测试系统，该系统不仅可以完成对CAN FD网络物理层、数据链路层、应用层的测试，还可以根据客户需求制定相应的网络管理测试，用于验证网络睡眠与唤醒、网络管理的行为，是一套优秀且便捷的自动化测试系统。

| 自动化测试工具——Q-Automation

Q-Automation是基于ATX的自动化测试管理软件，用于测试电子控制单元(ECU)的性能。Q-Automation是一款支持集CAN FD物理层、数据链路层、应用层、网络管理等于一体的自动化测试软件，支持的一致性测试项多达一百多项。

ASAM Automotive Test Exchange (ATX)是一种标准化的XML格式的描述语言，用于在不同的测试系统之间交换测试数据。Q-Automation支持ASAM ATX标准，方便与其它工具共享数据。

| CAN FD一致性测试盒子

CAN FD一致性测试盒子包括数字干扰与模拟干扰，可在物理层上进行CAN FD总线短路、CAN FD总线断路、总线终端电阻匹配等多个干扰。与CAN FD一致性测试系统搭配使用，可完成对DUT的性能评估与验证，实现网络系统稳定性、可靠性、抗干扰测试和验证。

使用CAN FD一致性测试系统，可实现对DUT高质量的测试、缩短测试周期等，并且在线生成测试报告，便于快速分析DUT性能与产品总线方面的问题。