基于CANoe数据回放测试的研究和分析

李志涛（长城汽车股份有限公司技术中心　　河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定　071000）

基于CANoe数据回放测试的研究和分析

李志涛
（长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定071000）

随着电子电器技术的发展与测试技术的突飞猛进，在汽车测试领域，数据回放成为了数据处理、分析的重要技术手段，数据回放技术得到了广泛应用。本文介绍基于CANoe软件的强大数据处理分析功能，在线回放预先采集的车辆通信数据，进行相关动态测试及总线对标测试的方法。

CANoe；数据回放；CAN总线

数据回放技术，作为现代信号检测技术的重要组成部分，是数据采集技术的后续和衍生。其与数据采集技术、信号处理技术相结合，已在雷达、通信、水声遥测、遥感、地震勘测等许多领域有着广泛的应用［1］。随着汽车电子电器技术的发展以及车载数据采集技术的普及，大量车辆通信数据采集设备在车辆研发测试中的应用，如何能快速有效、充分精确地应用采集到的车辆通信数据，解决车辆开发测试中的问题，已经成为数据回放技术的研究重点之一。

1　数据回放概述

20世纪90年代至今，数据采集技术得到了前所未有的发展，应用领域也从开始的实验室、工业方面迈向了军事领域、航空以及高端的电子设备，其中数据的记录与数据的回放始终扮演着不可或缺的角色。目前，数据回放技术采用的开发工具主要包括：Visual C++、PCI（Peripheral Component Interconnect：外部部件互联标准）总线、Matlab［2］，开发相应工具对采集记录的数据进行回放、分析。国内外的研究方向均主要集中在军事、航空、工业领域，在汽车领域主要进行数据分析，从而辅助进行问题的排查判定，其发展趋势向实时数据一致、快速数据回放、高精度同步、简捷易分析不断迈进。考虑到数据回放技术的通用性和易移植特点，故对基于CANoe数据回放技术在汽车测试领域的研究具有重要意义。

CANoe做为专业的总线开发测试工具，不但具有强大的总线设计仿真功能，而且在总线测试领域具有强大的数据处理与分析功能，通过软件中相应的功能模块可实现数据回放处理，如基于软件中的Measurement setup（测量模块）与ReplayBlock（回放模块）窗口，实现数据离线与在线回放［3］功能。

1）测量模块数据回放功能Measurement setup窗口如图1所示。本功能模块主要在离线状态下，实现数据的回放与分析。配置CANoe软件环境为离线模式，在测量模块窗口左侧的文件夹图标中导入采集的数据文件，运行CANoe环境，相应回放数据可直接回放至右侧对应的统计窗口 （Statistics）、总线统计窗口 （Bus Statistics）、数据监控窗口（Trace）、数据窗口（Date）、图形窗口（Graphics）。数据回放时，灵活应用各窗口的数据分析功能，实现对采集数据的强大处理功能，如总线数据信息状态统计、数据值分析、数据趋势图形绘制等，可便捷地获取所关注数据值的信息，协助问题排查及原因判定。

图1　Measurement setup窗口

2）回放模块的数据回放功能Replay Block（回放模块）应用如图2所示。此功能模块可在连接真实控制器节点的状态下，实现数据的在线回放。数据回放时把采集的数据回放至与真实节点连接的子网上，真实节点可接收响应回放数据。打开Simulation setup（仿真配置）窗口，添加ReplayBlock（回放模块）模块，在回放模块中导入预先采集的数据信息文件，完成回放模块的配置，运行CANoe环境，实现基于回放模块的在线数据回放测试功能。

2　基于数据回放的电器功能测试

车辆开发设计中要开展大量实车路试工作，测试验证相应电器零部件电器功能，需投入大量的财力和物力，协调众多资源，成本巨大［4］。为实现早期测试验证，缩短测试周期，节约成本，可通过采集真实的路试数据，构建路试图谱，基于这些真实的路试数据，采用CANoe软件的回放技术，进行基于数据回放的车辆电器功能测试与验证。

如AFS（Adaptive front light system，自适应前照灯系统）作为车辆上使用频率较高的高科技配置，需进行大量的路试测试，验证其电器功能的正确性。该系统需选择不同路试条件与环境，验证系统的照明调整是否正确，如弯道随动调节、动态自动调节、高速公路照明调节、城市道路照明调节、恶劣天气照明调节及左右侧行驶模式切换后照明调整等。通常情况下，在不应用HIL（Hardware inloop硬件在环）测试设备的情况下，很难实现相应测试环境模拟、数据模型及详细策略的仿真，因此，可应用数据回放测试技术，对AFS进行灯光调整功能的测试与验证。

1）实车路试数据图谱建立在实车路试时，存储相应路试工况与环境下的总线通信数据，并对相应数据进行分析、处理，建立对应路试工况的数据文件，构建AFS灯光调整路试数据图谱。实车路试图谱如图3所示。

图3　　实车路试图谱

2）实车测试环境配置在仿真窗口中添加回放模块，导入采集的路试图谱数据文件，添加SF（software filter，软件过滤），滤除相应路试图谱数据中的所有AFS总线数据，配置回放数据文件触发方式及条件；应用CANoe硬件接口 （CANcaseXL）建立与实车的连接，实车电源模式切换至车辆工作状态，同时应用CANoe发送定义的UDS（Unified diagnostic serices，标准诊断服务）诊断服务，禁止车辆上除AFS以外所有控制器的总线数据收发功能。完成CANoe软硬件与标杆车辆连接的配置和实车上相应真实控制器节点总线数据收发功能的配置［5］。实车测试环境配置如图4所示。

3）实车数据回放测试依据配置文件的触发方式及条件，在实车静止状态下，依次运行采集的真实路试数据图谱文件，同时观察在依次回放相应路谱文件时，AFS前照灯调整功能是否与期望调整结果一致，从而在不应用先进测试设备、无需构建测试模型与设计复杂测试逻辑的条件下，实现在车辆静止状态时，AFS系统 “动态路试”下灯光调整功能的测试验证。

3　基于数据回放的总线对标测试

车辆CAN总线所处电磁环境比较恶劣，尤其某些车辆具有高电压、大电流和多功率器件特性，电磁环境更加恶劣，给CAN总线设计带来很大挑战［6］。在车辆总线开发设计中，对标杆车辆进行逆向测试是收集标杆车数据参数的重要技术方法。同样总线开发中，为明确标杆车相应总线开发需求、策略、逻辑定义等，可进行标杆车辆测试，分析获取标杆车的相关技术参数信息，指导总线开发及相应问题的解决。应用基于CANoe软件的数据回放功能，同时结合使用标杆车专用故障诊断工具，来实现标杆车辆的总线对标测试，如DLC（Date length code，数据长度编码）故障监控策略、报文超时监控策略、信号值故障处理等［7］。3.1总线子网数据文件库建立与分析

在标杆车辆总线通信工作模式下，连接CANoe软件采集记录标杆车各子网总线数据文件，建立标杆车各子网数据记录文件库 （PT_CAN——动力传动CAN子网、CF_CAN——舒适CAN子网、AD_CAN——辅助CAN子网、XX_CAN——其他CAN子网）。如图5所示。

图4　　实车测试环境配置

图5　　各子网总线数据记录文件

应用CANoe软件监控总线各子网上的总线数据，对标杆车各子网上的控制器进行移除操纵，同时监测CANoe软件数据窗口，记录在总线子网上相应控制器移除后，从CANoe软件数据窗口上消失的总线报文帧ID（Identifier，识别号），依次对标杆车各总线子网上控制器进行移除操作，同时记录控制器移除后对应离线的总线报文帧ID，初步判定各控制器发送的报文帧ID与总线报文帧数量。

在CANoe数据窗口监测总线数据发送情况，基于总线开发、测试经验，初步判断相应总线报文帧中是否应用RC（Roullingcounter，循环计数）与CS （Ch-ecksum，校验和）逻辑。

3.2标杆控制器确定与标杆数据处理

在采集的子网数据文件库中选取对标控制器。对该控制器发送的数据报文帧进行处理，如标杆对象选择确定为PT（Power transmission，动力传动）子网中某控制器，结合初步分析判断结果，在PT子网数据文件中对该标杆控制器发送的数据报文帧进行处理，改写该标杆控制器相应数据报文帧的DLC、RC、CS、SN（Signal，信号）、TO（Time out）等参数。删除发送时序中部分总线报文帧。建立相应标杆测试数据图谱文件（PT_CAN_BM——PT_CAN子 网 标 杆 数 据 、PT_CAN_CS——PT_CAN子网Checksum数据文件、PT_CAN_DLC——PT_CAN子网数据长度编码数据文件、PT_CAN_RC——PT_CAN子网RC数据文件、PT_CAN_SN——PT_CAN子 网 信 号 数 值 文 件 、PT_CAN_TO——PT_CAN子网报文超时数据文件），如图6所示。

图6　　标杆测试数据图谱

3.3标杆车测试环境配置

在标杆车辆上选取标杆控制器，并在标杆车辆上移除该控制器。通过CANoe硬件接口 （CANcaseXL）建立与标杆车的连接，同时连接标杆车辆专用故障诊断工具。ReplayBlock窗口配置如图7所示。在CANoe仿真窗口中添加回放模块，导入采集的标杆车图谱数据文件，添加SF滤除回放文件中标杆控制器以外的数据报文，配置回放数据文件触发方式及条件；完成软硬件配置与连接。

图7　ReplayBlock窗口配置

4　结论

经过多次运用与实践，该数据回放测试方法在长城H8 AFS动态电器功能测试与其它涉及动态数据环境的测试上进行了良好应用，实现了AFS的早期定性测试验证，同时在标杆车总线对标测试中得到广泛应用。此方法运用灵活、便捷，提高了工作效率，降低了工作强度，可在有限资源的情况下，解决测试工作中的重大问题，提供了一种先进、可行、有效的测试方法与理念。

本文研究的方向是经过作者多年的实践测试工作经历及经验，把此数据回放方法巧妙地用于相关测试方向，解决了实践测试工作过程中遇到的一些疑难问题，具有相应的推广与实践价值。

3.4总线对标测试与分析

标杆车辆电源模式切换至总线工作模式，子网上各真实控制器开始发送总线报文帧，运行CANoe回放模块中的PT_CAN_BM数据文件 （PT_CAN_BM未对采集的标杆控制器发送的报文进行任何处理），回放标杆控制器所发送的总线报文至子网上，然后应用车辆诊断工具清除故障码，再次读取故障信息［8-9］。若有故障信息，记录故障信息，然后分别在回放完PT_ CAN_BM数据文件后依次回放数据回放模块中的PT_ CAN_CS、PT_CAN_DLC、PT_CAN_RC、PT_CAN_SN、PT_CAN_TO数据文件，在回放过程中同时应用标杆车辆故障诊断工具清除故障码后读取故障信息，进行分析判定。

按如上方式，重复多次改写PT_CAN_CS、PT_ CAN_DLC、PT_CAN_RC、PT_CAN_SN、PT_CAN_TO文件中的相应数据参数信息，如CR数值、DLC长度、Checksum数值、信号值信息、删除或增加部分特定报文信息，再次回放改写的数据文件至总线子网上，同时应用标杆车辆故障诊断工具读取标杆控制器以外控制器存储的故障信息，检查改变每一数据值后，是否开始记录故障信息、增加相应故障信息、故障信息变化，从而判断Checksum故障监控策略、循环计数故障监控策略、DLC故障监控策略、信号数值故障监控策略、报文超时故障监控策略、跛行模式策略等。

通过回放采集的标杆车数据文件，并对标杆车数据文件进行特定处理，结合标杆车辆专用故障诊断工具的应用，来进行总线对标测试，实现总线逻辑、策略对标，获取相应参数及其策略，为总线开发并对解决总线相关问题提供重要参考。

附注释

CANoe数据回放：把通过应用相应总线测试工具（如CANoe、Vspy3、Tells等）或总线记录工具 （如Vector的GL1000、）采集的总线数据，用CANoe数据回放功能 （如上文所描述）进行总线数据回放，主要用于通过回放这些采集的数据分析，排查相关问题。

［1］向科峰.基于LabVIEW的历史数据回放设计［J］.装备制造技术.2011（6）：86-87.

［2］刘国立，等.Visual Basic程序设计［M］.北京：科学出版社，2003.

［3］Vector.CANoe_Manual_EN（Version 7.2）［M］.Germany：Vector Informatik GmbH.

［4］郭东文，金勇，樊秀云.基于CPCI总线的数据回放系统设计［J］.测控技术，2009，28（专）：128-130.

［5］王任重，陈凌珊.基于CANoe的车载通信网络设计与仿真［J］.上海工程技术大学学报，2013，27（4）：338-342.

［6］唐键，邹利宁，胡艳峰.整车CAN总线测试［J］.汽车电器，2014（12）：74-75.

［7］饶云涛，王进宏，郑勇芸，等.现场总线CAN原理与应用技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2003.

［8］ISO/DIS 15765-2：Road vehicles-diagnostics on controller area netwotks（CAN）［S］.

［9］ISO/DIS 15765-3：Road vehicles-diagnostics on controller area netwotks（CAN）［S］.

（编辑杨景）

Research and Analysis of Data Playback Test Based on CANoe

LI Zhi-tao
（R&D Center of Great Wall Motor Co.Ltd.，Automotive Engineering Technical Center of Hebei，Baoding 071000，China）

In the field of vehicle test，with the development of electronic and electric technology and the rapid advance of test technique，data playback becomes an important technique instrument of data processing and analysis. It has been used widely.The methods of related dynamic test and bus standard test are introduced through on-line playbacking the collected vehicle communication data based on the powerful data processing and analysis function of the CANoe software.

CANoe；playback；CAN bus

U463.6

A

1003-8639（2016）02-0048-04

2015-04-21；

2015-09-09

李志涛 （1983-），男，河北保定人，汽车测试工程师，主要研究方向为总线网络测试与车辆电器功能测试。