CAN 一致性测试：确保 CAN 网络稳定与兼容的关键
背景：随着汽车工业的快速发展，尤其是新能源汽车的不断崛起，整车 CAN 网络架构日益复杂，对通信的稳定性和兼容性要求更加严格。因此，CAN 一致性测试成为了确保 CAN 网络稳定、兼容和高效运行的关键环节。
一、概述
什么是“CAN一致性测试”？
是一种用于验证 CAN 通信协议是否符合规范、通信设备或系统是否满足预定功能和性能要求的测试流程。其主要目的是通过检查 CAN 网络的节点设备是否满足 CAN 总线节点规范要求，来缩小 CAN 网络中节点差异，保证 CAN 网络的环境稳定，并有效提高 CAN 网络的抗干扰能力。
通常，我们在使用can工具时会关心它是否能进行can一致性测试，哪些能满足，哪些不满足。因此，我们需要掌握一致性测试的内容及方法。本篇文章主要以内容为主，逐步去了解学习具体方法。
二、CAN一致性测试的内容
若要对CAN 网络进行一致性测试，需要遵循以下的测试标准：
⦁ ISO 11898
⦁ ISO 16845
⦁ ISO 15765
⦁ 整车厂标准
具体可分为以下几种测试：
1.物理层测试
主要测试硬件连接、传输速度、抗干扰能力和电气特性等方面的问题。目的是对ECU各个节点的电阻电容特性，节点差分电阻，总线终端电阻和CAN通信物理电平进行充分评价、验证CAN节点与系统在电路设计、物理电平等方面的性能。例如，检查 CAN 总线的线阻、线间电容、线间电感等参数是否符合规范。具体的如输出电压测试，“隐性” 状态下，总线差分电压范围应为 - 1~0.5V（典型值 0V）；“显性” 状态下，总线差分电压范围应为 0.9~5.0V（典型值 2.0V）。如果 “隐性” 电平大于 0.9V，会使总线误入持续的 “显性” 状态，导致总线故障。
CAN 物理层一致性测试的内容如下表所示（节选）：
2.数据链路层测试
主要测试 CAN 总线协议是否符合标准，包括信号的发送和接收、帧的格式、数据的处理等方面的问题。目的是确保各个节点的通讯参数能够保持一致性，所组成的网络能够正常有效的工作。例如，验证 CAN 帧的起始位、数据位、CRC 校验位等是否符合标准。以采样点测试为例，采样点是 CAN 接收节点判断信号逻辑的位置，CAN 通讯属于异步通讯，需要通过不断的重新同步才能保证接收节点的采样准确。规范定义的采样点范围是 75%≤采样点≤83.4%，实际测试时可通过对 1 个位时间段中每个时间点分别施加干扰，若某个时间点的干扰被 CAN 节点检测到，说明此时间点是采样点，进而判断采样点是否符合标准。
CAN 数据链路层一致性测试的内容如下表所示（节选）：
3.应用层测试
主要测试ECU在网络中通信的完整性，包括应用层协议、网络管理功能及故障诊断等方面，确保网络通信的可靠性。
CAN 应用层的一致性测试内容如下表所示（节选）：
以Busoff恢复策略测试为例：
为了避免某个节点因为自身原因影响其他正常节点的通信，CAN 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通信总线中，在总线上监测到128次11个连续的隐形位是很容易满足的。但当节点处于Busoff状态时，是不可靠的，若只是满足监测到128次11个连续的隐形位后即快速恢复通信，那么通信就会有较高的风险。所以在实际应用中，往往会使用“快恢复”和“慢恢复”策略。
三、CAN一致性测试的实施
CAN 一致性测试通常由汽车制造商或专业的测试机构进行。在实施测试时，需要制定详细的测试计划和测试用例，并使用专业的测试设备和工具进行测试。
制定测试计划和测试用例
根据 CAN 网络的具体应用场景和需求，确定需要测试的项目和指标，如物理层的电气参数、协议层的帧格式和功能、网络的性能指标等。针对每个测试项目，设计具体的测试用例，明确测试的步骤、输入条件、预期结果等。例如对于错误处理测试，要设计多种错误注入的测试用例，包括注入 CRC 错误、位填充错误、确认错误等，观察控制器的响应是否符合预期。
测试设备和工具
常用的测试设备包括 CAN 卡、示波器、电源、干扰仪等。CAN 卡用于采集报文数据，示波器用于测试波形，进而达到测试位时间、幅值、位宽等目的。干扰仪用于采样点和busoff恢复策略测试。还有一些专业软件如恒润的 VBA，可用于执行测试逻辑、分析测试数据等。另外，基于CAN网络测试，恒润推出桌面式网络自动化测试系统（DeskNAT），如下图所示机箱集成可编程电源、自动测试板卡、选装以太网IOPTester套件，外接总线接口卡VCI设备、示波器等，可便携进行网络测试。此外还可以集成如下图所示机柜包含CAN接口卡TestBase_V80A、总线干扰仪TestBase_BDI、示波器、程控电源、自动化测试板卡等，可覆盖主机厂CAN一致性测试标准，进行网络自动化测试。
测试结果分析和处理
测试完成后，对测试结果进行详细分析，判断每个测试项目是否通过。如果发现问题，需要进一步分析问题产生的原因，定位到具体的节点设备或协议实现部分。例如物理层测试问题，可能定位到 CAN 总线外围电路设计；采样点测试问题，可能定位到位时间的组成设计。根据分析结果，采取相应的改进措施，如修改电路设计、调整软件参数等，然后重新进行测试，直到所有测试项目都通过，确保 CAN 网络满足一致性要求。
四、总结
CAN 一致性测试是确保 CAN 网络稳定、兼容和高效运行的关键环节。随着汽车行业的不断发展，络的复杂性持续增加，CAN 一致性测试的重要性也日益凸显。通过严格的一致性测试，能够有效提升汽车电子系统的可靠性和安全性，为智能网联汽车的发展奠定坚实基础。无论是汽车制造商还是零部件供应商，都应高度重视 CAN 一致性测试，将其融入到产品研发和生产的全过程中。
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