CN108205308A - 一种基于车身域控制器的自动诊断测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于车身域控制器的自动诊断测试系统，包括测试主机、测试板卡、网络监测设备、供电设备、电阻匹配电路板、真实负载和被测控制器，测试板卡包括控制板卡、模拟板卡、负载板卡、调理板卡、电源分配板卡、故障注入板卡。本发明可自动对被测控制器的功能进行诊断，能够在仿真ECU环境下自动对ECU进行诊断，不依赖于真实的ECU环境，而且能够自动执行测试用例和结果判断，避免了手动测试的误差，提高了测试效率和精度。

Description

一种基于车身域控制器的自动诊断测试系统

技术领域

本发明涉及车载控制器总线诊断测试技术领域，具体涉及一种基于车身域控制器的自动诊断测试系统。

背景技术

随着汽车电子技术的快速发展，车载控制器的功能越来越复杂，其中必不可少的就是诊断功能。现有车载控制器的诊断功能实现大部分是基于CAN总线的诊断规范实现的，例如诊断相关的国际标准ISO15765及ISO14229等，其中还有一部分诊断功能是各整车厂自定义开发的。通过诊断功能可以进行故障码的读取和清除、生产线下线配置、诊断仪的对话服务以及程序刷写功能等，因此车载控制器的诊断测试验证十分必要，可以保证车辆以上诊断功能正确、可靠地实现，同时也是生产线装车的前提条件。

车身域控制器没有复杂类型信号的输入与输出，基本都是简单的数字信号及模拟信号，因此进行诊断故障码测试验证时不需要模拟复杂信号的输入与输出，实现较为简便。

现有的诊断测试系统主要是通过CANoe实现，其中还包括一个仿真单元，仿真所述的诊断仪生成服务请求报文，通过仿真单元仿真诊断仪发出服务请求帧，一方面可以解决没有诊断仪就无法进行测试的问题，另一方面可以确认电子控制单元对服务请求报文的响应情况。此测试系统验证的功能较为简单，只是诊断协议的验证，且实现起来相对复杂，每一个控制单元都需要一个仿真单元；而且测试效率较低，不是自动化实现。另一个CANoe实现的诊断测试系统主要包括诊断命令发送模块、诊断信息读取模块、诊断信息处理模块以及诊断信息显示模块。此测试系统验证的功能也较为简单，实现起来相对复杂，诊断命令发送模块主要是通过创建以CANoe的Panel界面进行发送诊断命令，而且测试效率较低，不是完全自动化实现。

因此，亟待出现一种能够提高对车身域控制器的诊断测试效率且是自动化实现的诊断系统。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于车身域控制器的自动诊断测试系统，其能提高对车身域控制器的诊断测试效率且自动实现诊断。

本发明采用的技术方案为：

本发明实施例提供一种基于车身域控制器的自动诊断测试系统，包括测试主机、测试板卡、网络监测设备、供电设备、电阻匹配电路板、真实负载和被测控制器，所述测试板卡包括控制板卡、模拟板卡、负载板卡、调理板卡、电源分配板卡、故障注入板卡，所述测试主机分别与所述控制板卡、所述模拟板卡、所述负载板卡、所述调理板卡、所述网络监测设备和所述故障注入板卡连接；所述网络监测设备还与所述电源分配卡、所述电阻匹配电路板和所述故障注入板连接；所述被测控制器与所述测试板卡和所述真实负载连接；所述供电设备、所述电阻匹配电路板和所述故障注入板卡还与所述控制板卡、所述模拟板卡、所述负载板卡、所述调理板卡和所述电源分配板卡连接；所述真实负载还与所述故障注入板连接；其中，所述测试主机用于基于所述被测控制器的诊断文档对所述测试板卡进行配置和生成测试用例，并基于配置信息和测试用例信息生成测试脚本，并利用所述测试脚本控制所述网络监测设备将包含需要诊断的测试用例信息的诊断服务指令发送给所述被测控制器，以及选择性控制所述测试板卡的操作，以仿真执行所述需要诊断的测试用例所要求的输入和输出信号；所述网络监测设备基于所述诊断服务指令，将所述诊断服务指令发送给所述被测控制器，并对所述被测控制器对所述诊断服务指令的响应情况和响应于所述诊断服务指令所得到的诊断测试数据进行监测和采集，并将采集的数据发送给所述测试主机；所述控制板卡基于所述诊断服务指令控制所述供电设备的输出以及所述电阻匹配电路板的匹配的终端电阻；所述模拟板卡基于所述诊断服务指令模拟被测控制器的输入；所述负载板卡基于所述诊断服务指令模拟被测控制器的相关负载；所述调理板卡基于所述诊断服务指令调节所述模拟板卡的输出信号的频率及范围；所述电源分配板卡基于所述诊断服务指令模拟被测控制器的电源管理；所述故障注入板卡基于所述诊断服务指令进行被测控制器引脚的故障注入。

可选地，所述测试主机包括板卡配置模块、测试管理模块、测试用例和测试脚本生成模块、测试用例执行模块，所述板卡配置模块用于对所述测试板卡进行配置；所述测试管理模块用于对测试计划、测试样件、测试参数、测试用例、测试软件和测试报告进行管理；所述测试用例和测试脚本生成模块基于所述诊断文档生成相应的测试用例和测试脚本，所述测试用例包括诊断协议通信测试用例、动静态数据流测试用例、I/O及例程控制测试用例、故障注入测试用例和程序刷写功能测试用例；所述测试用例执行模块用于执行所述测试用例和测试脚本生成模块生成的测试脚本，生成与所执行的测试脚本相对应的诊断服务指令，并将基于所述诊断测试数据所得到的测试结果发送给所述测试管理模块。

可选地，所述板卡配置模块通过Labview和VeriStand对所述测试板卡进行配置和控制；所述测试用例和测试脚本生成模块通过CAN Diva生成所述诊断协议通信测试用例及相应的测试脚本，通过vTestStudio生成所述动静态数据流测试用例、I/O及例程控制测试用例、故障注入测试用例及其测试脚本，以及通过CANoe生成所述程序刷写功能测试用例及相应的测试脚本；所述测试用例执行模块通过CANoe执行所述测试用例和测试脚本生成模块生成的测试脚本并将基于所述诊断测试数据所得到的测试结果发送给所述测试管理模块。

可选地，所述测试用例和测试脚本生成模块通过所述CAN Diva加载被测控制器的.cdd文件及.dll文件自动生成所述诊断协议通信测试用例，同时生成所述CANoe可加载自动化执行诊断协议测试用例的.diva文件。

可选地，所述CANoe在执行所述测试脚本的过程中，通过调用所述VeriStand选择性地控制所述测试板卡来协调执行所述测试脚本。

可选地，所述测试主机通过以太网连接所述控制板卡、所述模拟板卡、所述负载板卡和所述调理板卡，通过USB连接所述网络监测设备，通过RS232串口方式连接故障注入板卡，所述网络监测设备通过CAN线与所述故障注入板卡连接，以及通过CAN线与所述电源分配板卡连接，所述故障注入板卡通过CAN线及硬线与所述被测控制器连接，以及通过硬线与所述真实负载连接，所述真实负载与所述被测控制器通过硬线连接。

本发明提供的自动诊断测试系统通过测试主机和测试板卡可自动对被测控制器的功能进行诊断，能够在仿真ECU环境下自动对ECU进行诊断，不依赖于真实的ECU环境，而且能够自动执行测试用例和结果判断，避免了手动测试的误差，提高了测试效率和精度。

附图说明

图1为本发明实施例的基于车身域控制器的自动诊断测试系统的硬件结构示意图；

图2为本发明实施例的基于车身域控制器的自动诊断测试系统的软件结构示意图；

图3和图4分别为本发明实施例的基于车身域控制器的自动诊断测试系统执行的测试用例示例图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

图1为本发明的基于车身域控制器的自动诊断测试系统的硬件结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的一种基于车身域控制器的自动诊断测试系统，包括测试主机1、测试板卡、网络监测设备2、供电设备4、电阻匹配电路板6、真实负载8和被测控制器9。在本发明中，所述测试板卡包括彼此通信连接的电源分配板卡5、故障注入板卡7、控制板卡10、模拟板卡11、负载板卡12和调理板卡13，所述测试主机1分别与所述控制板卡10、所述模拟板卡11、所述负载板卡12、所述调理板卡13、所述网络监测设备2和所述故障注入板卡7连接；所述网络监测设备2还与所述电源分配卡5、所述电阻匹配电路板6和所述故障注入板7连接；所述被测控制器9与所述测试板卡和所述真实负载8连接；所述供电设备4、所述电阻匹配电路板6和所述故障注入板卡7还与所述控制板卡10、所述模拟板卡11、所述负载板卡12、所述调理板卡13和所述电源分配板卡5连接；所述真实负载8还与所述故障注入板7连接。具体地，所述测试主机1可通过以太网连接所述控制板卡10、所述模拟板卡11、所述负载板卡12、所述调理板卡13，通过USB连接所述网络监测设备2，通过RS232串口方式连接故障注入板卡7，所述网络监测设备2通过CAN线与所述故障注入板卡7连接，以及通过CAN线与所述电源分配板卡5连接，所述故障注入板卡7通过CAN线及硬线与所述被测控制器9连接，以及通过硬线与所述真实负载8连接，所述真实负载8与所述被测控制器9通过硬线连接，被测控制器9可通过硬线与各测试板卡连接。此外，本发明的自动诊断测试系统还可以包括电源控制装置3，其与所述供电设备4、所述控制板卡10、所述模拟板卡11、所述负载板卡12、所述调理板卡13和所述故障注入板卡7连接，用于控制供电设备4所提供的电源，使得提供的电源满足测试要求。

在本发明的一个示例中，供电设备4可为程序控制电源，所述网络监测设备2可为型号为VN1640的监测设备，被测控制器为ECU。电源分配板卡5可为型号为HS6102的板卡，故障注入板卡7可为型号为HS4102PXI的板卡，控制板卡10可为型号PXI6723的板卡，模拟板卡11可为型号为PXI-7813R的板卡，负载板卡12可为型号为HS8201的板卡，调理板卡13可为型号为HS101的板卡，控制板卡10和模拟板卡11可插到PXI的机箱中，通过实时处理器自动识别并实施控制；其他板卡可插入到一个背板中，由背板进行识别并实施控制。

在本发明中，所述测试主机1用于测试板卡的配置、测试用例及测试脚本的编辑、测试用例执行及测试报告的生成，具体用于基于所述被测控制器9的诊断文档对所述测试板卡进行配置和生成测试用例，并基于配置信息和测试用例信息生成测试脚本，并利用所述测试脚本控制所述网络监测设备将包含需要诊断的测试用例信息的诊断服务指令发送给所述被测控制器，以及选择性控制所述测试板卡的操作，以仿真执行所述需要诊断的测试用例所要求的输入和输出信号；所述网络监测设备2主要用于基于所述测试主机1的控制指令，将所述诊断服务指令发送给所述被测控制器9，并对所述被测控制器9对所述诊断服务指令的响应情况和响应于所述诊断服务指令所得到的诊断测试数据进行监测和采集，并将采集的数据发送给所述测试主机1，在数据采集过程中，会根据测试时间进行采集；测试板卡主要给被测控制器提供输入、输出信号，用于信号激励触发，具体地，所述控制板卡10用于基于所述诊断服务指令控制所述供电设备的输出以及所述电阻匹配电路板的匹配的终端电阻；所述模拟板卡11基于所述测试主机1的控制指令模拟被测控制器的输入；所述负载板卡12基于所述测试主机1的控制指令模拟被测控制器的相关负载；所述调理板卡13基于所述诊断服务指令调节所述模拟板卡的输出信号的频率及范围，使得模拟板卡的输出信号更加适合被测控制器的信号范围；所述电源分配板卡5基于所述测试主机1的控制指令模拟被测控制器的电源管理；所述故障注入板卡7基于所述测试主机1的控制指令进行被测控制器引脚的故障注入；所述电阻匹配电路板5根据测试主机1的指令为CAN通信匹配合适的终端电阻；真实负载用于无法通过负载板卡进行模拟时的测试，可根据实际情况进行配置，例如包括无钥匙进入及启动系统(Passive Entry&Passive Start，PEPS)的天线，停车距离控制器(Parking Distance Control，PDC)的雷达传感器等。

进一步地，所述测试主机1可为包括板卡配置模块、测试管理模块、测试用例生成模块、测试脚本生成模块、测试用例执行模块，所述板卡配置模块用于对所述测试板卡进行配置；所述测试管理模块用于对测试计划、测试样件、测试参数、测试用例、测试软件和测试报告进行管理；所述测试用例模块基于所述诊断文档生成相应的诊断协议通信测试用例，所述测试用例包括诊断协议通信测试用例、动静态数据流测试用例、I/O及例程控制测试用例、故障注入测试用例和程序刷写功能测试用例，其中，诊断协议通信测试为主要针对协议的格式和内容是否与原始设备制造商(Original Equipment Manufacturer，OEM)定义的诊断设计规范定义的格式和内容一致的测试；动静态数据流测试是指统一诊断服务(UnifiedDiagnostic Services，UDS)中诊断ID(Dignostic ID，DID)测试，DID是指控制器自身、传感器或执行器的状态，如读取车身控制器的大灯状态是否正确；I/O及例程控制测试是指测试UDS的2F服务，可以强制性控制ECU进入某状态，比如强制性令ECU进入标定状态；故障注入测试是指测试ECU发生故障时的状态，比如ECU某负载开路，程序刷写功能测试用例为通过CAN线对ECU进行程序刷写的正向和逆向测试。在具体测试中，例如，如果进行动静态数据流测试，比如测试车身控制器的开关状态DID，首先通过模拟板卡改变开关状态，比如设置为ON，通过诊断服务22读取该开关状态，如果状态为ON，则测试结果为pass，否则fail。如果进行故障注入测试，比如测试车身控制器的大灯开路故障，首先读取DTC，当前无该故障，其次通过故障注入板卡注入开路故障，再读取DTC，验证出现该故障码，则结果PASS，否则Fail。如果进行程序刷写功能测试，根据OEM的刷写需求规范，按照刷写流程编写对应的测试脚本，并在逆向测试中加入故障注入，如CAN线开路、短路等。所述测试脚本生成模块用于生成所述诊断协议通信测试用例、动静态数据流测试用例、I/O及例程控制测试用例、故障注入测试用例和程序刷写功能测试用例的测试脚本，所述测试用例执行模块用于执行所述测试用例和测试脚本生成模块生成的测试脚本，生成与所执行的测试脚本相对应的诊断服务指令，并将基于所述诊断测试数据所得到的测试结果发送给所述测试管理模块，具体地，测试用例执行模块将测试过程中的参数提取后与设计规范要求的标准值或者范围进行比对，如果一致，则判断测试结果为Pass，如果不一致则判断结果为Fail。

图2为本发明实施例的诊断测试系统软件系统框图，主要包含测试管理软件、CANoe、VeriStand、Diva、vTestStudio及Labview等。其中，在本发明中，所述测试管理模块可为通过JAVA开发的软件。所述板卡配置模块通过Labview和VeriStand对所述测试板卡进行配置和控制，具体地，部分板卡如控制板卡和模拟板卡需要Labview及VeriStand软件进行配置，如在Labview中对FPGA板卡进行编程，设置板卡每一路通道是否使用，通道的属性是输入还是输出等，同时Labview软件中生成的配置文件需要加载到VeriStand软件中，这样才能够调用相应板卡。VeriStand软件另一个主要功能就是对测试板卡进行控制，例如模拟信号的输入与输出、数字信号的输入与输出等。所述测试用例和测试脚本生成模块通过CAN Diva自动生成所述诊断协议通信测试用例及其测试脚本，具体地，通过所述CAN Diva加载被测控制器的.cdd文件及.dll文件自动生成所述诊断协议通信测试用例，同时生成所述CANoe可以加载自动化执行诊断协议测试用例的.diva文件，此外，通过vTestStudio自动生成所述动静态数据流测试用例、I/O及例程控制测试用例、故障注入测试用例及相应的测试脚本，该测试脚本为CANoe可以加载自动化执行诊断协议测试用例的.vtuexe文件，以及通过CANoe自动生成所述程序刷写功能测试用例及相应的测试脚本，程序刷写功能测试主要是通过在CANoe软件中通过CAPL编程实现程序刷写的各个流程，同时在实现程序刷写功能的验证。所述测试用例执行模块通过CANoe自动执行所述测试用例和测试脚本生成模块生成的测试脚本，生成与所执行的测试脚本相对应的诊断服务指令，并将基于所述诊断测试数据所得到的测试结果发送给所述测试管理模块，并且所述CANoe在执行所述测试用例和测试脚本的过程中，根据具体执行的测试用例，通过调用所述VeriStand选择性地控制所述测试板卡来协调执行所述测试脚本，即，在执行不同的测试用例时，CANoe会调用不同的测试板卡来模拟仿真相应的输入和输出信号。

图3为本发明的自动测试系统的诊断协议测试流程的示例图，此示例为诊断DID数据长度及格式的一致性验证。该测试的流程步骤如下：

S101、向被测ECU发送DID读取命令，以获得数据内容。

S102、判断被测ECU是否给出肯定响应，即被测ECU是否支持此DID的读取命令。如果给出肯定响应，那么进行下一步；如果没有给出肯定响应，那么测试结果失败。

S103、数据长度验证。如果长度正确，即与OEM定义的诊断设计规范长度一致，那么进行下一步；如果不正确，那么测试结果失败.

S104、数据格式验证。如果格式正确，即与OEM定义的诊断设计规范格式一致，那么测试结果通过；如果不正确，那么测试结果失败。

图4为本发明的自动测试系统I/O控制诊断测试流程示例图，此示例为BCM1(车身控制器1)I/O控制位置灯测试验证。该测试流程步骤如下：

S201、BCM1进行上电初始化，使得BCM1处于正常工作状态。

S202、通过模拟板卡模拟位置灯点亮输入信号给BCM1控制器的相应管脚来控制位置灯点亮。

S203、判断BCM1控制器驱动位置灯点亮的管脚是否使能。如果此驱动电压在11-13V之间，那么进行下一步；否则测试结果失败，说明没有驱动成功。

S204、位置灯点亮驱动成功后，再通过模拟板卡模拟位置灯熄灭输入信号给BCM1控制器的相应管脚来控制位置灯熄灭。

S205、再一次判断BCM1控制器驱动位置灯点亮的管脚是否使能。如果此驱动电压为0V，那么测试结果通过，说明BCM1控制位置灯的I/O控制正确；否则测试结果失败，说明没有熄灭位置灯。

综上，本发明提供的自动诊断测试系统通过上位机和测试板卡可以实现诊断通信协议测试、动静态数据流测试、I/O及例程控制测试、程序刷写功能测试、故障注入测试等诊断测试内容，基本覆盖所有诊断测试内容，测试覆盖度高，此外，可实现快速自动化测试及管理，大大缩短了测试周期，提高了测试效率，以及通过上位机编程，各类板卡硬件配置，多次测试重复验证，保证了自动化测试的一致性、准确性及稳定性，并且可自动生成测试报告，并对测试问题进行数据分析提取，使得测试报告简洁易懂，便于快速解决测试问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于车身域控制器的自动诊断测试系统，其特征在于，包括测试主机、测试板卡、网络监测设备、供电设备、电阻匹配电路板、真实负载和被测控制器，所述测试板卡包括控制板卡、模拟板卡、负载板卡、调理板卡、电源分配板卡、故障注入板卡，所述测试主机分别与所述控制板卡、所述模拟板卡、所述负载板卡、所述调理板卡、所述网络监测设备和所述故障注入板卡连接；所述网络监测设备还与所述电源分配卡、所述电阻匹配电路板和所述故障注入板连接；所述被测控制器与所述测试板卡和所述真实负载连接；所述供电设备、所述电阻匹配电路板和所述故障注入板卡还与所述控制板卡、所述模拟板卡、所述负载板卡、所述调理板卡和所述电源分配板卡连接；所述真实负载还与所述故障注入板连接；

其中，所述测试主机用于基于所述被测控制器的诊断文档对所述测试板卡进行配置和生成测试用例，并基于配置信息和测试用例信息生成测试脚本，并利用所述测试脚本控制所述网络监测设备将包含需要诊断的测试用例信息的诊断服务指令发送给所述被测控制器，以及选择性控制所述测试板卡的操作，以仿真执行所述需要诊断的测试用例所要求的输入和输出信号；所述网络监测设备基于所述诊断服务指令，将所述诊断服务指令发送给所述被测控制器，并对所述被测控制器对所述诊断服务指令的响应情况和响应于所述诊断服务指令所得到的诊断测试数据进行监测和采集，并将采集的数据发送给所述测试主机；所述控制板卡基于所述诊断服务指令控制所述供电设备的输出以及所述电阻匹配电路板的匹配的终端电阻；所述模拟板卡基于所述诊断服务指令模拟被测控制器的输入；所述负载板卡基于所述诊断服务指令模拟被测控制器的相关负载；所述调理板卡基于所述诊断服务指令调节所述模拟板卡的输出信号的频率及范围；所述电源分配板卡基于所述诊断服务指令模拟被测控制器的电源管理；所述故障注入板卡基于所述诊断服务指令进行被测控制器引脚的故障注入。

2.根据权利要求1所述的基于车身域控制器的自动诊断测试系统，其特征在于，所述测试主机包括板卡配置模块、测试管理模块、测试用例和测试脚本生成模块、测试用例执行模块，所述板卡配置模块用于对所述测试板卡进行配置；所述测试管理模块用于对测试计划、测试样件、测试参数、测试用例、测试软件和测试报告进行管理；所述测试用例和测试脚本生成模块基于所述诊断文档生成相应的测试用例和测试脚本，所述测试用例包括诊断协议通信测试用例、动静态数据流测试用例、I/O及例程控制测试用例、故障注入测试用例和程序刷写功能测试用例；所述测试用例执行模块用于执行所述测试用例和测试脚本生成模块生成的测试脚本，生成与所执行的测试脚本相对应的诊断服务指令，并将基于所述诊断测试数据所得到的测试结果发送给所述测试管理模块。

3.根据权利要求2所述的基于车身域控制器的自动诊断测试系统，其特征在于，所述板卡配置模块通过Labview和VeriStand对所述测试板卡进行配置和控制；所述测试用例和测试脚本生成模块通过CAN Diva生成所述诊断协议通信测试用例及相应的测试脚本，通过vTestStudio生成所述动静态数据流测试用例、I/O及例程控制测试用例、故障注入测试用例及其测试脚本，以及通过CANoe生成所述程序刷写功能测试用例及相应的测试脚本；所述测试用例执行模块通过CANoe执行所述测试用例和测试脚本生成模块生成的测试脚本并将基于所述诊断测试数据所得到的测试结果发送给所述测试管理模块。

4.根据权利要求3所述的基于车身域控制器的自动诊断测试系统，其特征在于，所述测试用例和测试脚本生成模块通过所述CAN Diva加载被测控制器的.cdd文件及.dll文件自动生成所述诊断协议通信测试用例，同时生成所述CANoe可加载自动化执行诊断协议测试用例的.diva文件。

5.根据权利要求3所述的基于车身域控制器的自动诊断测试系统，其特征在于，所述CANoe在执行所述测试脚本的过程中，通过调用所述VeriStand选择性地控制所述测试板卡来协调执行所述测试脚本。

6.根据权利要求1所述的基于车身域控制器的自动诊断测试系统，其特征在于，所述测试主机通过以太网连接所述控制板卡、所述模拟板卡、所述负载板卡和所述调理板卡，通过USB连接所述网络监测设备，通过RS232串口方式连接故障注入板卡，所述网络监测设备通过CAN线与所述故障注入板卡连接，以及通过CAN线与所述电源分配板卡连接，所述故障注入板卡通过CAN线及硬线与所述被测控制器连接，以及通过硬线与所述真实负载连接，所述真实负载与所述被测控制器通过硬线连接。