CN104678984B - 控制器局域网can总线测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制器局域网CAN总线测试装置。包括：供电模块、CAN主控设备、CAN被测设备、测试主机和示波器，供电模块为CAN主控设备、CAN被测设备、测试主机和示波器提供工作电源；CAN主控设备在测试主机的控制下发送CAN信号至CAN被测设备或接收CAN被测设备发送的CAN信号；CAN被测设备发送CAN信号至CAN主控设备或接收CAN主控设备发送的CAN信号；示波器显示CAN主控设备或CAN被测设备发送的CAN信号的波形，并在测试主机的控制下将波形发送至测试主机；测试主机根据接收到的波形判断CAN被测设备是否满足标准化要求。本发明提供的CAN总线测试装置，提高了测试结果的准确性和测试效率。

Description

控制器局域网CAN总线测试装置

技术领域

本发明涉及自动化测试技术领域，尤其涉及一种控制器局域网CAN总线测试装置。

背景技术

随着轨道交通行业的快速发展，车辆总线在车辆中的应用越来越广。在众多的车辆总线中，控制器局域网（Controller Area Network，简称CAN）总线由于具有组网简单、成本低、可靠性高等优点，因此越来越受到轨道厂商的青睐。这种情况下，车辆中使用的CAN设备越来越多，且这些CAN设备大多是由不同的厂商所开发。由于各个厂商使用的CAN控制器设计原理以及元器件不同，导致不同厂商开发的CAN设备接收能力差别很大，甚至有些厂商开发的CAN设备对整车的CAN网络都会造成一定的干扰，严重影响车辆网络的稳定性与可靠性。因此在CAN设备装车前，负责整车CAN网络的厂商会对各个厂商开发的CAN设备进行标准化（或一致性）测试。

现有技术中，对CAN设备的标准化测试主要以人工测试为主。图1为现有技术中CAN总线测试装置的结构示意图，如图1所示，供电模块11用于为各个设备提供工作电源，控制器局域网CAN主控设备12通过CAN（CANH和CANL）总线与控制器局域网CAN被测设备13连接，示波器14的两个探头分别与CANH和CANL线缆连接。测试人员通过人工观察示波器14的波形，并与标准波形进行对比，从而判断CAN被测设备13是否满足标准化要求。

但现有技术存在如下缺点：采用人工测试，一方面受测试人员水平的影响，测试结果的准确性较低，另一方面测试过程需人工干预，测试效率较低。

发明内容

本发明提供一种控制器局域网CAN总线测试装置，用以解决现有技术中存在的测试结果的准确性较低以及测试效率较低的问题。

本发明提供了一种控制器局域网CAN总线测试装置，包括：供电模块、CAN主控设备、CAN被测设备、测试主机和示波器，其中：

所述供电模块，用于为所述CAN主控设备、所述CAN被测设备、所述测试主机和所述示波器提供工作电源；

所述CAN主控设备，用于在所述测试主机的控制下发送CAN信号至所述CAN被测设备或接收所述CAN被测设备发送的CAN信号；

所述CAN被测设备，用于发送CAN信号至所述CAN主控设备或接收所述CAN主控设备发送的CAN信号；

所述示波器，用于显示所述CAN主控设备或所述CAN被测设备发送的CAN信号的波形，并在所述测试主机的控制下将所述波形发送至所述测试主机；

所述测试主机，用于控制所述CAN主控设备发送或接收CAN信号，控制所述示波器发送所述波形，并根据接收到的所述波形判断所述CAN被测设备是否满足标准化要求。

本发明提供的控制器局域网CAN总线测试装置，通过测试主机自动控制CAN主控设备发送或接收CAN信号，控制示波器自动将CAN信号的波形发送至测试主机，测试主机根据接收到的波形自动判断CAN被测设备是否满足标准化要求，实现了自动测试过程，从而提高了测试结果的准确性和测试效率。

附图说明

图1为现有技术中CAN总线测试装置的结构示意图；

图2为本发明提供的CAN总线测试装置一个实施例的结构示意图；

图3为本发明提供的CAN总线测试装置又一个实施例的结构示意图；

图4为本发明提供的CAN总线测试装置中程控测试盒的结构示意图；

图5为本发明程控测试盒中继电器矩阵的电路原理示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例及附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图2为本发明提供的CAN总线测试装置一个实施例的结构示意图。如图2所示，该装置具体可以包括：供电模块11、CAN主控设备12、CAN被测设备13、测试主机21和示波器14，其中：

供电模块11，用于为CAN主控设备12、CAN被测设备13、测试主机21和示波器14提供工作电源。

CAN主控设备12，用于在测试主机21的控制下发送CAN信号至CAN被测设备13或接收CAN被测设备13发送的CAN信号。

CAN被测设备13，用于发送CAN信号至CAN主控设备12或接收CAN主控设备12发送的CAN信号。

示波器14，用于显示CAN主控设备12或CAN被测设备13发送的CAN信号的波形，并在测试主机21的控制下将波形发送至测试主机21。

测试主机21，用于控制CAN主控设备12发送或接收CAN信号，控制示波器14发送波形，并根据接收到的波形判断CAN被测设备13是否满足标准化要求。

具体的，供电模块11分别与CAN主控设备12、CAN被测设备13、测试主机21和示波器14电连接，测试主机21分别与CAN主控设备12和示波器14电连接，CAN主控设备12与CAN被测设备13通过CAN总线电连接，示波器14与CAN总线电连接。

供电模块11通过电源线为该CAN总线测试装置中的各个设备（CAN主控设备12、CAN被测设备13、测试主机21和示波器14）提供合适的工作电源。CAN主控设备12作为该CAN总线测试装置中的陪试设备，与测试主机21可以通过通用串行总线（Universal Serial Bus，简称USB）连接，并在测试主机21的控制下，发送CAN信号至CAN被测设备13或接收CAN被测设备13发送的CAN信号。相应的，CAN被测设备13接收CAN主控设备12发送的CAN信号或发送CAN信号至CAN主控设备12。示波器14的两个探头分别与CAN总线中的CANH和CANL电连接，用于采集CAN总线中CAN主控设备12发送的CAN信号或CAN被测设备13发送的CAN信号，并显示采集到的CAN信号的波形，同时在测试主机21的控制下，抓取测试主机21指定的波形，并将抓取的波形发送至测试主机21，示波器14可以通过以太网与测试主机21连接。测试主机21将接收到的波形与标准波形进行对比，若一致，则判断CAN被测设备13满足标准化要求，可以用于车辆CAN网络中，若不一致，则判断CAN被测设备13不满足标准化要求，不可以用于车辆CAN网络中。

本实施例提供的CAN总线测试装置，通过测试主机自动控制CAN主控设备发送或接收CAN信号，控制示波器自动将CAN信号的波形发送至测试主机，测试主机根据接收到的波形自动判断CAN被测设备是否满足标准化要求，实现了自动测试过程，从而提高了测试结果的准确性和测试效率。

图3为本发明提供的CAN总线测试装置又一个实施例的结构示意图。如图3所示，本实施例提供的CAN总线测试装置在图2所示实施例的基础上，还可以包括：程控测试盒31。

程控测试盒31，用于在测试主机21的控制下对CAN主控设备12或CAN被测设备13发送的CAN信号进行干扰。

供电模块11还用于：为程控测试盒31提供工作电源。

具体的，本实施例在CAN主控设备12和CAN被测设备13之间增加了一个程控测试盒31，程控测试盒31分别与CAN主控设备12和CAN被测设备13通过CAN总线电连接，且程控测试盒31分别与供电模块11和测试主机21电连接。

供电模块11通过电源线为程控测试盒31提供合适的工作电源。测试主机21通过通用接口RS-232与程控测试盒31电连接，并通过控制程控测试盒31的工作状态，控制程控测试盒31对CAN主控设备12或CAN被测设备13发送的CAN信号施加干扰。示波器14的两个探头具体可以与程控测试盒31与CAN被测设备13之间的CAN总线电连接，测试主机21控制示波器14抓取程控测试盒31不同工作状态下CAN信号的波形，并分别与标准波形进行对比，若均一致，则判断CAN被测设备13满足标准化要求，可以用于车辆CAN网络中，否则，判断CAN被测设备13不满足标准化要求，不可以用于车辆CAN网络中。

进一步的，本实施例提供的CAN总线测试装置在图2所示实施例的基础上，还可以包括：交换机32。

交换机32，用于接收测试主机21发送的控制信号，并将控制信号发送至示波器14，以控制示波器14将波形通过交换机32发送至测试主机21。

供电模块11还用于：为交换机32提供工作电源。

具体的，本实施例在测试主机21和示波器14之间增加了一个交换机32，交换机32分别与测试主机21和示波器14通过以太网连接，且交换机32与供电模块11电连接。

供电模块11通过电源线为交换机32提供合适的工作电源。测试主机21和示波器14通过交换机32进行以太网连接，具体的：测试主机21将控制信号发送至交换机32，交换机32将该控制信号转发至示波器14，示波器14在该控制信号的控制下抓取程控测试盒31不同工作状态下CAN信号的波形，并将抓取的指定波形发送至交换机32，交换机32将该指定波形发送至测试主机21，以供测试主机21判断CAN被测设备13是否满足标准化要求。

进一步的，本实施例提供的CAN总线测试装置在图2所示实施例的基础上，还可以包括：打印机33。

测试主机21还用于：根据接收到的波形生成测试报告，并控制打印机33打印测试报告。

打印机33，用于在测试主机21的控制下打印测试报告。

供电模块11还用于：为打印机33提供工作电源。

具体的，打印机33通过以太网与交换机32连接，且打印机33与供电模块11电连接。

供电模块11通过电源线为打印机33提供合适的工作电源。测试主机21根据接收到的波形自动生成测试报告，并通过交换机32控制打印机33打印该测试报告。

进一步的，图2所示实施例的供电模块11具体可以包括：电源控制盒34和程控电源35。

电源控制盒34，用于为程控电源35、测试主机21、交换机32、打印机33和示波器14提供工作电源。

程控电源35，用于在测试主机21的控制下为CAN主控设备12、程控测试盒31和CAN被测设备13提供工作电源。

具体的，电源控制盒34分别与程控电源35、测试主机21、交换机32、打印机33和示波器14电连接，程控电源35分别与测试主机21、CAN主控设备12、程控测试盒31和CAN被测设备13电连接；

电源控制盒34通过电源线为程控电源35、测试主机21、交换机32、打印机33和示波器14提供合适的工作电源。程控电源35在测试主机21的控制下自动为CAN设备（CAN主控设备12、程控测试盒31和CAN被测设备13）提供合适的工作电源。测试主机21通过GPIB控制程控电源35输入至上述三个CAN设备的输出电压。

图4为本发明提供的CAN总线测试装置中程控测试盒的结构示意图。如图4所示，程控测试盒31具体可以包括：电压转换模块41、单片机42和继电器矩阵43。

电压转换模块41，用于对程控电源35输入的电压进行转化，以为单片机42和继电器矩阵43提供工作电源。

单片机42，用于在测试主机21的控制下控制继电器矩阵43中各个继电器的开关状态，以形成对CAN主控设备12或CAN被测设备13发送的CAN信号的干扰。

具体的，电压转换模块41分别与程控电源35、单片机42和继电器矩阵43电连接，单片机42分别与测试主机21和继电器矩阵43电连接，继电器矩阵43分别与CAN主控设备12和CAN被测设备13通过CAN总线电连接。

电压转换模块41将程控电源35输入的电压进行转化为5V电源为单片机42以及继电器矩阵43供电。测试主机21通过通用接口RS-232与单片机进行通信，并通过单片机42的I0口控制继电器矩阵43中各个继电器的开关状态，以控制继电器矩阵43工作在不同工作模式下，以形成对CAN主控设备12或CAN被测设备13发送的CAN信号的干扰。

图5为本发明程控测试盒中继电器矩阵的电路原理示意图。如图5所示，继电器矩阵43包括9个继电器S101-S109，两个1000Ω的电阻R1和R2。VCC为来自电源转换模块41的5V电源，GND为电源地。测试主机21通过单片机42控制继电器S101-S109的开关状态，可以使程控测试盒31工作在8种不同工作模式（1中正常工作模式和7种干扰工作模式）下，具体如表1所示。

表1程控测试盒的8种工作模式下继电器开关状态

本实施例提供的CAN总线测试装置的工作原理如下：

装置上电后，测试主机21根据CAN被测设备13的电源供电情况，自动对程控电源35进行配置，使程控电源35输出CAN被测设备13所需要的电压。测试主机21对CAN主控设备12进行初始化配置，然后启动CAN主控设备12，通过CAN主控设备12发送CAN信号到CAN被测设备。测试主机21通过单片机42依次控制程控测试盒31工作在8种不同工作模式下，且测试主机21通过交换机32控制示波器14依次抓取程控测试盒31工作在这8种不同工作模式下CAN信号的波形，并根据该8种波形生成8个波形记录文件，并将该8个波形记录文件分别与测试主机中的标准波形对比，若均一致，则判断CAN被测设备13满足标准化要求，可以用于车辆CAN网络中，否则，判断CAN被测设备13不满足标准化要求，不可以用于车辆CAN网络中。测试主机21根据判断结果生成测试报告，并控制打印机33输出该测试报告。

本实施例中，电源控制盒34主要由电源开关与空气断路器组成，其中电源开关主要用于控制给该CAN总线自动化测试装置提供或断开电源。空气断路器选用斯奈德EA9RN2C6330C型真空断路器，可提供短路保护、断路保护、具备隔离与快速闭合功能，额定电流6-63A，分断能力6KA。

本实施例中，程控电源35具体可以为德国EA直流电源EA-PS8040-120，输入电压范围为AC90V到AC264V，覆盖电压范围广，并且带有主动式PFC。输出电压为DC0V到DC40V，输出电流为0A到80A。目前轨道行业所用的CAN控制器所用电源大都为DC24V，因此该程控电源可以涵盖EN50155规定的DC24V电源波动范围DC16.8V到DC32V，所以可以很好的满足该装置的电源需求。

本实施例中，测试主机21具体可以为DELL OPTIPLEX780，该机器具有丰富的对外接口，如有8个USB口，一个RS232口，一个以太网口，同时具有PCI插口可以扩展通用接口总线（General Purpose Interface Bus，简称GPIB）卡。例如可以在测试主机内置一块美国安捷伦公司的82350B型PCI-GPIB卡，测试主机21通过GPIB接口直接控制程控电源EA-PS8040-120的工作。

本实施例中，CAN主控设备12具体可以为Vector Informatik公司的一款名为CANoe，专门用于CAN总线分析及仿真的测试工具，通过USB接口与测试主机21通讯。在测试主机21中通过COM组件驱动CANoe进行CAN网络报文的收发与CAN总线管理功能。

本实施例中，CAN被测设备13一般为第三方的CAN设备，通过程控电源35为该设备供电，该设备CAN总线的CANH与CANL分别经过程控测试盒31与CAN主控设备12的CANH与CANL相连。

本实施例中，交换机32具体可以为TP-LINK公司的TL-SF1016D16口百兆非网管交换机，主要用于将测试主机21、打印机33、示波器14等设备接入同一个网络中。TL-SF1016D16口百兆非网管交换机是TP-LINK公司开发的桌面型二层百兆非网管以太网交换机产品，提供16个10/100M自适应RJ45端口，所有端口均支持线速转发和MDI/MDIX自动翻转及双工/速率自协商功能，即插即用，无需管理。

本实施例中，打印机33具体可以为惠普（HP）公司的LaserJet Pro400M401N黑白网络激光打印机。该打印机支持A4幅面答应，因此该打印机可以满足本CAN总线测试装置输出A4幅面测试报告的需要。

本实施例中，示波器14具体可以为泰克公司的DPO3034系示波器，通过以太网口由测试主机21控制工作，其主要特性如下：500MHz、300MHz和100MHz带宽，4通道，所有模拟通道上的取样速率高达2.5GS/s，所有通道上的记录长度均为5兆点，显示速率为50000个波形/秒。229毫米（9英寸），800x480分辨率，WVGA彩色显示器。

本实施例提供的CAN总线测试装置，通过测试主机自动控制CAN主控设备发送或接收CAN信号，控制示波器自动将程控测试盒31不同工作状态下CAN信号的波形发送至测试主机，测试主机根据接收到的波形自动判断CAN被测设备是否满足标准化要求，实现了自动测试过程，从而提高了测试结果的准确性和测试效率，且通过程控测试盒31对CAN信号施加了干扰，使得测试更全面，进一步提高了测试结果的准确性。通过测试主机自动生成测试报告，并通过打印机输出该测试报告，避免了人工书写测试报告带来的不一致性等问题。通过程控电源可以对不同电压等级的CAN设备供电。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种控制器局域网CAN总线测试装置，其特征在于，包括：供电模块、CAN主控设备、CAN被测设备、测试主机和示波器，其中：

所述供电模块，用于为所述CAN主控设备、所述CAN被测设备、所述测试主机和所述示波器提供工作电源；

所述CAN主控设备，用于在所述测试主机的控制下发送CAN信号至所述CAN被测设备或接收所述CAN被测设备发送的CAN信号；

所述CAN被测设备，用于发送CAN信号至所述CAN主控设备或接收所述CAN主控设备发送的CAN信号；

所述示波器，用于显示所述CAN主控设备或所述CAN被测设备发送的CAN信号的波形，并在所述测试主机的控制下将所述波形发送至所述测试主机；

所述测试主机，用于控制所述CAN主控设备发送或接收CAN信号，控制所述示波器发送所述波形，并根据接收到的所述波形判断所述CAN被测设备是否满足标准化要求；

所述控制器局域网CAN总线测试装置还包括：程控测试盒；

所述程控测试盒包括：电压转换模块、单片机和继电器矩阵；

所述电压转换模块，用于对所述程控电源输入的电压进行转化，以为所述单片机和所述继电器矩阵提供工作电源；

所述继电器矩阵包括9个继电器，两个电阻；

所述单片机，用于在所述测试主机的控制下控制所述继电器矩阵中各个继电器的开关状态，以形成对所述CAN主控设备或所述CAN被测设备发送的CAN信号的干扰；

所述程控测试盒，用于在所述测试主机的控制下对所述CAN主控设备或所述CAN被测设备发送的CAN信号进行干扰；

所述供电模块还用于：为所述程控测试盒提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：交换机；

所述交换机，用于接收所述测试主机发送的控制信号，并将所述控制信号发送至所述示波器，以控制所述示波器将所述波形通过所述交换机发送至所述测试主机；

所述供电模块还用于：为所述交换机提供工作电源。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：打印机；

所述测试主机还用于：根据接收到的所述波形生成测试报告，并控制所述打印机打印所述测试报告；

所述打印机，用于在所述测试主机的控制下打印所述测试报告；

所述供电模块还用于：为所述打印机提供工作电源。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述供电模块包括：电源控制盒和程控电源；

所述电源控制盒，用于为所述程控电源、所述测试主机、所述交换机、所述打印机和所述示波器提供工作电源；

所述程控电源，用于在所述测试主机的控制下为所述CAN主控设备、所述程控测试盒和所述CAN被测设备提供工作电源。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测试主机通过通用接口总线GPIB与所述程控电源电连接，通过通用串行总线USB与所述CAN主控设备电连接，通过以太网与所述交换机电连接，通过通用接口RS-232与所述程控测试盒电连接。