快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统

技术领域

本发明涉及汽车总线网络技术领域，特别涉及一种快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统。

背景技术

随着汽车电子化和智能化的发展，汽车上的控制器和电器元件种类和功能越来越多，各子系统控制器之间的网络通信越来越紧密，对汽车网络通信的可靠性、稳定性的要求也越来越高。CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线作为目前汽车上发展最成熟、应用最广泛的总线网络，在汽车上主要用于连接各控制器以及诊断口，CAN总线功能的可靠稳定直接影响汽车上各个系统功能和整体性能。汽车CAN总线网络通信功能的测试环节越来越受到各主机厂的重视，但是汽车CAN总线的复杂程度和密集性给汽车网络测试工作带来不便，而且极大地影响了总线故障排查的时效性。

发明内容

本发明提供一种快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统，可提高汽车网络测试工作和总线故障排查的效率。

第一方面，本发明提供了一种快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统，包括：

故障模拟机构，包括CAN总线故障模拟器，与所述CAN总线故障模拟器通信连接的故障模拟操作面板，以及与所述CAN总线故障模拟器通信连接的实车通信连接插件；以及，

故障检测机构，包括与所述实车通信连接插件通信连接的信号采集电路，与所述信号采集电路通信连接的微处理器，以及与所述微处理器通信连接的显示器。

在一些实施例中，所述CAN总线故障模拟器包括与所述实车通信连接插件通信连接的多个CAN总线网段模拟和检测电路，以及对应设于多个所述CAN总线网段模拟和检测电路之间的多个控制开关，所述故障模拟操作面板与多个所述控制开关通信连接。

在一些实施例中，多个所述CAN总线网段模拟和检测电路分别为与动力域网段、或底盘域网段、或车身域网段、或IVI域网段对应的CANH总线网段模拟和检测电路、CANL总线网段模拟和检测电路、电源线模拟和检测电路、以及接地线模拟和检测电路。

在一些实施例中，所述CANH总线网段模拟和检测电路包括第一CANH总线网段节点和第二CANH总线网段节点，以及通信连接所述第一CANH总线网段节点和所述第二CANH总线网段节点的第一连接线；

所述CANL总线网段模拟和检测电路包括第一CANL总线网段节点和第二CANL总线网段节点，以及通信连接所述第一CANL总线网段节点和所述第二CANL总线网段节点的第二连接线；

所述电源总线网段模拟和检测电路包括第一电源总线网段节点和第二电源总线网段节点，以及通信连接所述第一电源总线网段节点和所述第二电源总线网段节点的第三连接线；

所述接地总线网段模拟和检测电路包括第一接地总线网段节点和第二接地总线网段节点，以及通信连接所述第一接地总线网段节点和所述第二接地总线网段节点的第四连接线。

在一些实施例中，所述第一CANH总线网段节点、所述第二CANH总线网段节点、所述第一CANL总线网段节点、所述第二 CANL总线网段节点、所述第一电源总线网段节点、所述第二电源总线网段节点、所述第一接地总线网段节点及所述第二接地总线网段节点均通过所述实车通信连接插件从实车上获取。

在一些实施例中，多个所述控制开关分别为电连接于所述CANH 总线网段模拟和检测电路和所述CANL总线网段模拟和检测电路之间的第一控制开关、电连接于所述CANH总线网段模拟和检测电路和所述电源总线网段模拟和检测电路之间的第三控制开关、电连接于所述CANH总线网段模拟和检测电路和所述接地总线网段模拟和检测电路之间的第五控制开关、电连接于所述CANL总线网段模拟和检测电路和所述电源总线网段模拟和检测电路之间的第二控制开关、以及电连接于所述CANL总线网段模拟和检测电路和所述接地总线网段模拟和检测电路之间的第四控制开关。

在一些实施例中，当所述第一控制开关闭合，所述第二控制开关、所述第三控制开关、所述第四控制开关及所述第五控制开关均断开时，模拟所述CANH总线网段模拟和检测电路和所述CANL总线网段模拟和检测电路短路；

当所述第二控制开关闭合，所述第一控制开关、所述第三控制开关、所述第四控制开关及所述第五控制开关均断开时，模拟所述 CANL总线网段模拟和检测电路和所述电源总线网段模拟和检测电路短路；

当所述第三控制开关闭合，所述第一控制开关、所述第二控制开关、所述第四控制开关及所述第五控制开关均断开时，模拟所述 CANH总线网段模拟和检测电路和所述电源总线网段模拟和检测电路短路；

当所述第四控制开关闭合，所述第一控制开关、所述第二控制开关、所述第三控制开关及所述第五控制开关均断开时，模拟所述 CANL总线网段模拟和检测电路和所述接地总线网段模拟和检测电路短路；

当所述第五控制开关闭合，所述第一控制开关、所述第二控制开关、所述第三控制开关及所述第四控制开关均断开时，模拟所述 CANH总线网段模拟和检测电路和所述接地总线网段模拟和检测电路短路。

在一些实施例中，所述故障模拟操作面板上设有多个面板开关，多个所述面板开关与多个所述控制开关一一对应通信连接。

在一些实施例中，所述实车通信连接插件设为中央安全网关匹配接插件或OBD诊断口匹配接插件。

在一些实施例中，所述故障检测机构包括与所述实车通信连接插件通信连接的两路所述信号采集电路，两路所述信号采集电路分别用于读取所述实车通信连接插件获取的CANH总线对地电压模拟信号和CANL总线对地电压模拟信号。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供的快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统中，CAN总线故障模拟器可以通过实车通信连接插件与实车的 CAN总线网段相连接，而且CAN总线故障模拟器中具有能模拟制造汽车CAN总线各个网段(包括有汽车动力域、底盘域、车身域、IVI (In-Vehicle Infotainment，车载信息娱乐系统)域)的总线短路的控制电路和开关，并通过故障模拟操作面板就可通过对开关进行闭合或断开以快速模拟CAN总线各个网段的物理层故障，使得CAN总线故障模拟器可以准确的对CANH(CAN总线高信号线)/CANL(CAN 总线低信号线)总线进行各种故障模拟。而且，信号采集电路通过与实车通信连接插件连接，可读取CANH总线对地电压模拟信号和 CANL总线对地电压模拟信号，再通过微处理器进行内部数据处理，与预设的总线故障电压参考数据值进行对比，判断出当前汽车CAN 总线具体某个网段出现某种形式的总线物理层故障，并输出数字信号发送到显示器上以文字或图形形式显示出具体网段的具体故障形式。这样，就能够快速模拟和检测汽车CAN总线各个网段的故障情况，无论是在汽车测试环节还是售后故障排查环节都能够应用，并且故障模拟方便快捷、故障显示简单直观，能有效提高汽车测试和故障排查的速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统的结构示意简框图；

图2为本发明一个实施例所述快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统的详细结构示意框图；

图3为本发明实施例所述快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统的CAN总线故障模拟器通信连接的故障模拟操作面板的结构示意简图；

图4为本发明实施例所述快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统的流程示意图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。

传统技术中，CAN(Controller Area Network，控制器局域网络) 总线作为目前汽车上发展最成熟、应用最广泛的总线网络，在汽车上主要用于连接各控制器以及诊断口，CAN总线功能的可靠稳定直接影响汽车上各个系统功能和整体性能。汽车CAN总线网络通信功能的测试环节越来越受到各主机厂的重视，但是汽车CAN总线的复杂程度和密集性给汽车网络测试工作带来的不便，而且极大地影响了总线故障排查的时效性。为了解决上述技术问题，本发明提供一种快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统。

如图1和图2所示，本发明提供了一种快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统包括故障模拟机构以及故障检测机构，其中故障模拟机构可用于模拟汽车CAN总线物理层故障，而故障检测机构可对汽车CAN总线物理层故障进行检测确认，可以方便地对汽车总线网络进行检测。

具体地，上述故障模拟机构可包括CAN总线故障模拟器，与CAN 总线故障模拟器通信连接的故障模拟操作面板，以及与CAN总线故障模拟器通信连接的实车通信连接插件。而且，上述故障检测机构可包括与实车通信连接插件通信连接的信号采集电路，与信号采集电路通信连接的微处理器，以及与微处理器通信连接的显示器。

如图4所示，在本发明实施例提供的快速模拟和检测CAN总线物理层故障的系统中，CAN总线故障模拟器可以通过实车通信连接插件与实车的CAN总线网段相连接，而且CAN总线故障模拟器中具有能模拟制造汽车CAN总线各个网段(包括有汽车动力域、底盘域、车身域、IVI(In-Vehicle Infotainment，车载信息娱乐系统)域) 的总线短路的控制电路和开关，并通过故障模拟操作面板就可通过对开关进行闭合或断开以快速模拟CAN总线各个网段的物理层故障，使得CAN总线故障模拟器可以准确的对CANH/CANL总线进行各种故障模拟。而且，信号采集电路通过与实车通信连接插件连接，可读取CANH总线对地电压模拟信号和CANL总线对地电压模拟信号，再通过微处理器进行内部数据处理，与预设的总线故障电压参考数据值进行对比，判断出当前汽车CAN总线具体某个网段出现某种形式的总线物理层故障，并输出数字信号发送到显示器上以文字或图形形式显示出具体网段的具体故障形式。这样，就能够快速模拟和检测汽车CAN总线各个网段的故障情况，无论是在汽车测试环节还是售后故障排查环节都能够应用，并且故障模拟方便快捷、故障显示简单直观，能有效提高汽车测试和故障排查的速度。

而且，上述预设的总线故障电压参考数据值可根据实验数据得出，具体实验数据如下表所示(以车身域为例)：

而且，在一些实施例中，上述故障检测机构可包括与实车通信连接插件通信连接的两路信号采集电路，两路信号采集电路分别用于读取实车通信连接插件获取的CANH总线对地电压模拟信号和CANL 总线对地电压模拟信号。即可通过一路信号采集电路读取实车通信连接插件获取的CANH总线对地电压模拟信号，并通过另一路信号采集电路读取实车通信连接插件获取的CANL总线对地电压模拟信号。

而且，上述实车通信连接插件可设为中央安全网关匹配接插件或 OBD(On BoardDiagnostics，车载诊断系统)诊断口匹配接插件。上述CAN总线故障模拟器可以通过中央安全网关匹配接插件与实车上的中央安全网关相连接，或通过OBD诊断口匹配接插件与实车上的 OBD诊断口相连接，从而实现CAN总线故障模拟器与实车上的各个 CAN总线网段的连接。而且，具体接插件端口需要根据不同平台车型的中央安全网关和OBD诊断口进行匹配设计，使总线故障模拟器可以准确的对CANH/CANL进行各种故障模拟。

此外，如图3所示，上述CAN总线故障模拟器可包括与实车通信连接插件通信连接的多个CAN总线网段模拟和检测电路，以及对应设于多个CAN总线网段模拟和检测电路之间的多个控制开关，上述故障模拟操作面板与多个控制开关通信连接。实车通信连接插件可与实车通信连接，以连接实车的多个CAN总线网段，与CAN总线故障模拟器中的多个CAN总线网段模拟和检测电路一一对应。而且，通过CAN总线故障模拟器中设置的多个控制开关，可以对多个CAN 总线网段模拟和检测电路两两之间进行短接或断开，以使得多个 CAN总线网段模拟和检测电路两两之间形成短路。而且，通过故障模拟操作面板可以对多个控制开关的闭合和断开进行控制，方便对 CAN总线故障模拟器中的多个CAN总线网段模拟和检测电路进行短路控制。

进一步地，在一些实施例中，上述多个CAN总线网段模拟和检测电路可分别为与动力域网段、或底盘域网段、或车身域网段、或IVI 域网段对应的CANH总线网段模拟和检测电路、CANL总线网段模拟和检测电路、电源线模拟和检测电路、以及接地线模拟和检测电路。而且，上述多个控制开关可设置在CANH总线网段模拟和检测电路与CANL总线网段模拟和检测电路之间，也可设置在CANH总线网段模拟和检测电路与电源总线网段模拟和检测电路之间，也可设置在CANH总线网段模拟和检测电路与接地总线网段模拟和检测电路之间，也可设置在CANL总线网段模拟和检测电路与电源总线网段模拟和检测电路之间，也可设置在CANL总线网段模拟和检测电路与接地总线网段模拟和检测电路之间，以便于模拟各种网段之间的短路情况。

而且，上述CANH总线网段模拟和检测电路可包括第一CANH 总线网段节点和第二CANH总线网段节点，以及通信连接第一CANH 总线网段节点和所述第二CANH总线网段节点的第一连接线。而且，上述CANL总线网段模拟和检测电路可包括第一CANL总线网段节点和第二CANL总线网段节点，以及通信连接第一CANL总线网段节点和第二CANL总线网段节点的第二连接线。而且，上述电源总线网段模拟和检测电路可包括第一电源总线网段节点和第二电源总线网段节点，以及通信连接第一电源总线网段节点和第二电源总线网段节点的第三连接线。而且，上述接地总线网段模拟和检测电路可包括第一接地总线网段节点和第二接地总线网段节点，以及通信连接第一接地总线网段节点和第二接地总线网段节点的第四连接线。

而且，上述第一CANH总线网段节点、第二CANH总线网段节点、第一CANL总线网段节点、第二CANL总线网段节点、第一电源总线网段节点、第二电源总线网段节点、第一接地总线网段节点及第二接地总线网段节点均通过实车通信连接插件从实车上获取。这样，通过实车通信连接插件可将实车上的一段CANH总线网段与第一CANH总线网段节点进行连接，并将实车上的另一段CANH总线网段与第二CANH总线网段节点进行连接，而通过第一连接线可将两段CANH总线网段进行通信连接，从而形成CANH总线网段模拟和检测电路。同理，通过实车通信连接插件可将实车上的一段CANL 总线网段与第一CANL总线网段节点进行连接，并将实车上的另一段CANL总线网段与第二CANL总线网段节点进行连接，而通过第二连接线可将两段CANL总线网段进行通信连接，从而形成CANL 总线网段模拟和检测电路。同理，通过实车通信连接插件可将实车上的一段电源总线网段与第一电源总线网段节点进行连接，并将实车上的另一段电源总线网段与第二电源总线网段节点进行连接，而通过第三连接线可将两段电源总线网段进行通信连接，从而形成电源总线网段模拟和检测电路。同理，通过实车通信连接插件可将实车上的一段接地总线网段与第一接地总线网段节点进行连接，并将实车上的另一段接地总线网段与第二接地总线网段节点进行连接，而通过第四连接线可将两段接地总线网段进行通信连接，从而形成接地总线网段模拟和检测电路。

而且，在一些实施例中，上述多个控制开关可分别为电连接于 CANH总线网段模拟和检测电路与CANL总线网段模拟和检测电路之间的第一控制开关、电连接于CANH总线网段模拟和检测电路与电源总线网段模拟和检测电路之间的第三控制开关、电连接于CANH 总线网段模拟和检测电路与接地总线网段模拟和检测电路之间的第五控制开关、电连接于CANL总线网段模拟和检测电路与电源总线网段模拟和检测电路之间的第二控制开关、以及电连接于CANL总线网段模拟和检测电路与接地总线网段模拟和检测电路之间的第四控制开关。这样，通过第一控制开关可以控制CANH总线网段模拟和检测电路与CANL总线网段模拟和检测电路短接或断开，通过第二控制开关可以控制CANL总线网段模拟和检测电路与电源总线网段模拟和检测电路短接或断开，通过第三控制开关可以控制CANH 总线网段模拟和检测电路与电源总线网段模拟和检测电路短接或断开，通过第四控制开关可以控制CANL总线网段模拟和检测电路与接地总线网段模拟和检测电路短接或断开，通过第五控制开关可以控制CANH总线网段模拟和检测电路与接地总线网段模拟和检测电路短接或断开。

具体地，当上述第一控制开关闭合，而上述第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关及第五控制开关均断开时，CANH总线网段模拟和检测电路与CANL总线网段模拟和检测电路就处于短接状态，即可模拟CANH总线网段模拟和检测电路与CANL总线网段模拟和检测电路短路。而且，当上述第二控制开关闭合，而上述第一控制开关、第三控制开关、第四控制开关及第五控制开关均断开时，CANL 总线网段模拟和检测电路与电源总线网段模拟和检测电路就处于短接状态，即可模拟CANL总线网段模拟和检测电路与电源总线网段模拟和检测电路短路。而且，当上述第三控制开关闭合，而上述第一控制开关、第二控制开关、第四控制开关及第五控制开关均断开时， CANH总线网段模拟和检测电路与电源总线网段模拟和检测电路就处于短接状态，即可模拟CANH总线网段模拟和检测电路与电源总线网段模拟和检测电路短路。而且，当上述第四控制开关闭合，而上述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关及第五控制开关均断开时，CANL总线网段模拟和检测电路与接地总线网段模拟和检测电路就处于短接状态，即可模拟CANL总线网段模拟和检测电路与接地总线网段模拟和检测电路短路。而且，当上述第五控制开关闭合，而上述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关及第四控制开关均断开时，CANH总线网段模拟和检测电路与所述接地总线网段模拟和检测电路就处于短接状态，即可模拟CANH总线网段模拟和检测电路与接地总线网段模拟和检测电路短路。

此外，上述故障模拟操作面板上可设有多个面板开关，多个面板开关可与多个控制开关一一对应通信连接。即通过多个面板开关可分别对多个控制开关进行控制，使得多个控制开关断开或闭合。具体地，多个面板开关可分别为依次设置的第一面板开关、第二面板开关、第三面板开关、第四面板开关及第五面板开关，其中第一面板开关与第一控制开关对应通信连接，第二面板开关与第二控制开关对应通信连接，第三面板开关与第三控制开关对应通信连接，第四面板开关与第四控制开关对应通信连接，第五面板开关与第五控制开关对应通信连接。这样，通过第一面板开关、第二面板开关、第三面板开关、第四面板开关及第五面板开关，就可对对应的第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关及第五控制开关的闭合和断开进行控制，简单方便。而且，上述面板开关均可设为虚拟按钮开关，也均可设为实体按钮开关。

本发明提出的技术方案，能快速模拟汽车CAN总线物理层常见故障，并能立即快速检测到模拟的或者CAN总线上出现的物理层故障并以直观的文字信息显示出来。而且，在本发明中，故障模拟操作面板和CAN总线故障模拟器的CAN总线网段模拟和检测电路，能简单快速的对汽车CAN总线实现CANH和CANL短路、CANH对地短路、CANH对电源短路、CANL对地短路和CANL对电源短路模拟，并能直观的将检测到的CAN总线故障信息显示在显示器上，能检查确认CAN总线物理层故障模拟的可靠性和准确性。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。