CAN FD的一致性测试 助力汽车电子智能化

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烈，这使得整车厂将越来越多的电子控制系统加入到了汽车控制中，且在传统汽车、新能源汽车、ADAS和自动驾驶等汽车领域中也无不催生着更高的需求，由此可见，传统CAN总线已明显无法满足了。对此，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。

一 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，从而可保证产品的质量。

在CAN FD网络中，各节点的质量不一致可能会引发网络故障或网络瘫痪等问题，因此为了保证CAN FD网络的正常安全运行，执行CAN FD的一致性测试是非常必要的。

二 CAN FD一致性测试的标准及内容

如果需要对CAN FD网络进行一致性测试，那么就需要遵循以下测试标准。

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、电容特性和总线终端电阻以及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、物理电平和容错性方面的性能。

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，需要确保电缆的阻抗保持连续性，才能有效消除在通信电缆中的信号反射，因此在设计网络拓扑结构过程中，CAN FD总线末端会接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118~132Ω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、示波器和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，并且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，以使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，数据场的字节数量上限为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发出的所有报文是否都具备正确的DLC。

测试方法：

使用Q-Automation、示波器和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，并用示波器记录DUT所有的数据帧，且需观察1min以上。对比DUT所发送的报文DLC，其应该和通信矩阵中所定义的完全一致。

| 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，以此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自身原因而影响了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个连续的隐形位是非常满足的。但当节点处于Busoff状态时，这是不可靠的。由于只是监测到了128次11个连续的隐形位后就快速恢复了通信，因此通信会有较高的风险。对此，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，并让DUT的TEC与REC清零，然后启动CAN FD一致性测试盒子进行干扰，且采用的是连续干扰的方式来对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、慢恢复时间来进行分析。

三 CAN FD一致性测试

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，风丘科技推出了CAN FD一致性测试系统。该系统不仅可完成对CAN FD网络物理层、数据链路层、应用层的测试，还可根据客户需求制定相应的网络管理测试......

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