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典型总线网络系统性能测试优化方案

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据外场远距离测试要求,便携式1553B总线测试系统分为两部分:测试主机和信号源,两者通过WiFi或RS485进行通信,互相配合完成对1553B总线终端设备的检测。为了检验试验结果的可靠性,成勘院还在二级石棉枢纽进行原体试验观测。CAN总线系统的测试分为单节点测试、总线系统集成测试和整车试验测试。通过其生成干扰之后利用总线测量设备进行测量,观察其抗干扰性能。

典型总线网络系统性能测试优化方案

(一)便携式1553B总线测试系统

1553B总线电缆网络主要由主总线、短截线、耦合器三大部分组成。受原料质量、生产加工条件、现场安装情况、振动、磨损、温度等因素的影响,电缆网络可能会出现线芯短路、线芯开路、线芯与屏蔽网短路、屏蔽网不连续、线芯极性接反等故障,因此,需要对这些方面进行测试。另外,电缆网络接口松动接触不良、耦合器质量差、线圈比例不合格等问题也会引起电缆交流参数变化,造成通信隐患,因此要对数据的完整性及波形参数进行测试。

1553B总线终端设备功能检测即检测被测终端设备能否正常进行1553B总线数据通信、是否符合1553B总线协议。1553B总线终端设备可能会出现发送消息信号波形的峰值、时间间隔、对称性等异常,或接收器无法识别标准1553B总线信号,导致消息无法发送、RT地址无法识别、对接收到的命令字消息无法响应等故障。这些故障都体现在总线网络上传输的数据中,因此,可在总线网络上接入一个工作在BM模式下的1553B总线终端设备,对总线上的数据进行监听,检测网络上终端设备的数据,发现故障终端后再对其进行具体的故障排除、维修工作。

根据外场远距离测试要求,便携式1553B总线测试系统分为两部分:测试主机和信号源,两者通过WiFi或RS485进行通信,互相配合完成对1553B总线终端设备的检测。检测系统如图4-50所示,以嵌入式平板电脑为主控单元,通过外围接口(USB、WiFi/RS485、RS232)扩展1553B总线测试专用主板、数据采集模块,以及1553B测试信号源模块,其中,1553B总线测试信号源通过WiFi/RS485跟主机通信,通信距离不小于50 m(WiFi)/1 000 m(RS485)。

图4-50 便携式1553B总线测试系统

(二)CAN总线测试系统

1.测试内容

CAN总线测试从总体上可以分为单节点测试和总线系统集成测试两部分。单节点测试是指在系统集成之前,需要对单个节点设备进行测试,用以确定节点工作是否正确,并且该节点连入总线系统后是否会干扰总线的正常通信。总线系统集成测试则是将各个节点都连接形成完整的CAN网络,对集成后的网络进行测试以验证整个网络运行的完整性和正确性、网络的通信鲁棒性、电气鲁棒性以及网络的容错自恢复能力等。CAN总线系统的测试分为单节点测试、总线系统集成测试和整车试验测试。

(1)单节点测试。

单节点测试中只有一个被测设备(EUT)。单节点的物理层测试主要目的是验证节点在电路设计、物理电平特性等方面的性能,这是保证节点能够正确连接入总线的基础。测试内容主要包括节点的电阻电容特性、节点差分电压、总线终端电阻、CAN总线上的物理电平特性等方面。单节点的数据链路层测试则包括了位定时测试、采样点测试、SJW测试等内容,该测试内容主要用以保证各个节点的通信参数能够保持一致性,在组成网络时能够正常有效地工作。

(2)总线系统集成测试。

分系统测试完毕后,需要将其集成到一起进行联合测试。在集成测试阶段,需要测试系统集成之后的整体功能(应用层、数据链路层和物理层),进行环境试验,在线监测试验过程中的通信状况、记录试验数据,以及对试验数据进行后期离线分析等。

(3)整车试验测试。(www.xing528.com)

整车试验测试是总线系统测试的最后一个环节,因为试验室中的测试没有将整个系统放置在真实的运行环境中,此时可能会因为线路的干扰或者电磁兼容的问题给总线系统的稳定性带来不小的冲击。

2.总线系统测试方法

(1)使用Vector产品进行总线测试。

使用Vector公司提供的CAN总线干扰仪CANstress和网络示波器CANscope可以很好地实现对物理层和数据链路层的测试。

CANstress是一个直接插入总线回路上的独立硬件。它包含负载的触发和干扰逻辑。它里面包含有大量的可以通过软件控制的电阻。可以用来改变线间的阻抗以及信号线与电极之间的连接电阻,从而可以编程模拟开路和短路故障。不同的电缆长度可以通过线间可调电容来模拟。同时它还能生成多种触发方式的脉冲干扰。通过其生成干扰之后利用总线测量设备进行测量,观察其抗干扰性能。

CANscope是一个用来记录和分析CAN总线上信号电平的测量仪器。在物理层和数据链路层测试过程中,使用CANstress向被测单元制造出测试所需的干扰信号以及总线故障等测试环境,并使用网络示波器CANscope捕捉CAN总线物理层的电平信号,通过评估来验证和确认节点在电路设计、物理电平特性等方面的性能,确保节点能够正确接入集成后的网络。

Windows COM口和触发电缆可以自由地控制CANscope和CANstress进行协同动作,从而对集成网络的物理层、数据链路层和应用层功能实施完全自动化的测试过程,并给出完整的测试报告。CANoe支持DBC格式的总线协议数据库,可以在其提供的跟踪窗口、数据窗口、图形窗口、统计窗口和总线统计窗口中对总线通信和信号值进行符号化访问与分析;可以创建操作和显示面板;能对总线通信实施记录、回放、触发、滤波和离线分析。

但在外场试验或连续自动化测试过程中,使用电脑运行CANoe进行数据记录的方式就显得非常不灵活。此时可使用独立运行的CAN总线数据记录仪Multilog(或GL1000)来代替CANoe完成试验数据记录工作。Multilog和GL1000记录的数据可方便地导出,使用CANoe和Excell等软件进行后期处理。

(2)使用Kvaser AB公司产品进行总线测试。

由该公司产品所构成的CAN总线分析仪,由基于USB的Kvaser USB CANⅡ总线适配器、软件Warwick X-Analyser和笔记本电脑(计算机)组成。

Kvaser USB CANⅡ是基于USB的双通道CAN总线分析仪,一个通道用于测量高速CAN信号,另一个通道用于测量高速CAN、低速CAN或单线CAN。系统通过Kvaser USB CanⅡ连接计算机,采用X-Analyser for Kvaser CAN软件(简称XA)对系统总线通信报文信息进行监测分析。XA用于测试、分析、仿真和监测CAN总线网络。

(3)自行开发测试工具对总线测试。

自行开发的总线测试工具的基本构架和以上两种方式类似,关键在于自行开发具有针对性,更能开发出适合所需功能的产品,而非通用的、功能冗余的、价格昂贵的成熟产品。

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