CAN控制器芯片功能測試系統(tǒng)及測試方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及CAN現(xiàn)場總線領(lǐng)域，為提高CAN控制器芯片測試效率并簡化測試操作，并給出對應(yīng)的測試方法，用以實現(xiàn)在測試覆蓋率較高的情況下，簡化測試操作并有效縮短CAN總線控制器芯片的測試周期。為此，本發(fā)明專利技術(shù)，CAN控制器芯片功能測試系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)是，一條CAN總線連接多個節(jié)點，每個節(jié)點由CAN控制器芯片，CAN收發(fā)器芯片，單片機以及上位計算機；由單片機控制CAN控制器芯片工作，通過單片機讀取通信過程中CAN控制器芯片內(nèi)部各個寄存器的情況，并將其顯示在上位機屏幕上，單片機控制CAN控制器芯片正常工作，然后通過CAN收發(fā)器實現(xiàn)CAN節(jié)點與總線間的通信工作。本發(fā)明專利技術(shù)主要應(yīng)用于CAN現(xiàn)場總線設(shè)計應(yīng)用場合。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
CAN控制器芯片功能測試系統(tǒng)及測試方法
本專利技術(shù)涉及CAN現(xiàn)場總線領(lǐng)域，具體涉及一種高效的CAN總線芯片功能測試系統(tǒng)及測試方法，可有效提高CAN總線芯片測試效率。具體講,涉及CAN控制器芯片功能測試系統(tǒng)及測試方法。
技術(shù)介紹
現(xiàn)場總線(Fieldbus)是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線。它是應(yīng)用在現(xiàn)場的，在測量控制設(shè)備之間實現(xiàn)雙向、串行、多點通信的數(shù)字通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。現(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強有力的技術(shù)支持。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟實用等一系列突出的優(yōu)點，因而受到了許多標(biāo)準(zhǔn)團體和計算機廠商的高度重視。現(xiàn)場總線技術(shù)自推廣以來，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用于冶金、汽車制造、煙草機械、環(huán)境保護(hù)、石油化工、電力能源、紡織機械等多個領(lǐng)域。在汽車行業(yè)，現(xiàn)場總線控制技術(shù)應(yīng)用的非常普遍，近兩年國內(nèi)新的汽車生產(chǎn)線和舊的生產(chǎn)線的改造，大部分都采用了現(xiàn)場總線的控制技術(shù)。國外設(shè)計的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)更加廣泛，從單機設(shè)備到整個生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)，全部采用現(xiàn)場總線的控制方法。CAN現(xiàn)場總線是基于CAN協(xié)議的一種現(xiàn)場總線。CAN是控制網(wǎng)絡(luò)ControlAreaNetwork的簡稱，即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。與一般的通信總線相比,CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設(shè)計，CAN總線越來越受到人們的重視。CAN現(xiàn)場總線具有通信速率高、直接傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強、幾乎可以檢測發(fā)生的任何錯誤等一系列優(yōu)點。CAN的高性能和可靠性已被認(rèn)同，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。CAN總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強有力的技術(shù)支持。CAN已經(jīng)形成國際標(biāo)準(zhǔn)，并已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。在真正應(yīng)用于工業(yè)控制的CAN總線系統(tǒng)中，一條總線上通常連接多個CAN節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點都可同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，總線則根據(jù)訪問優(yōu)先權(quán)控制各個節(jié)點。并且不同節(jié)點之間可以同時接收到相同的總線數(shù)據(jù)。CAN總線系統(tǒng)中的每個節(jié)點均包含收發(fā)器與控制器。CAN收發(fā)器的功能是實現(xiàn)數(shù)字邏輯電平與模擬差分電平之間的轉(zhuǎn)換。而CAN控制器是用于控制數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收、故障處理、仲裁等一系列邏輯功能，是CAN節(jié)點的主要組成部分。CAN所具有的完善的通信協(xié)議均由控制器來實現(xiàn)。控制器功能的正確性是CAN總線系統(tǒng)正常工作的保障。因此，對于CAN總線控制器芯片功能的測試顯得極為重要。參考文獻(xiàn)1、NohDH,KimDS.MessageSchedulingonCANBusforLarge-ScaledShipEngineSystems[J].IfacProceedingsVolumes,2014,47(3):7911-7916.2、來清民.手把手教你學(xué)CAN總線[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2010,109-112.3、Andrzej,Mikulski,Maciej.OntheadaptationofCANBUSnetworkforuseintheshipelectronicsystems[J].PolishMaritimeResearch,2009,16(4):62-69.4、宋清昆,吳立松.CAN總線智能節(jié)點設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2008,27(7):9-11。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高CAN控制器芯片測試效率并簡化測試操作，本專利技術(shù)旨在提出高效CAN總線控制器芯片功能測試系統(tǒng)，并給出對應(yīng)的測試方法，用以實現(xiàn)在測試覆蓋率較高的情況下，簡化測試操作并有效縮短CAN總線控制器芯片的測試周期。為此，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是，CAN控制器芯片功能測試系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)是，一條CAN總線連接多個節(jié)點，每個節(jié)點由CAN控制器芯片，CAN收發(fā)器芯片，單片機以及上位計算機；通過上位機為單片機編寫控制程序，進(jìn)而由單片機控制CAN控制器芯片工作，通過單片機讀取通信過程中CAN控制器芯片內(nèi)部各個寄存器的情況，并將其顯示在上位機屏幕上，然后通過CAN收發(fā)器實現(xiàn)CAN節(jié)點與總線間的通信工作。單片機模擬CAN節(jié)點，編寫程序控制單片機某個輸出點的電平信號變化，利用該電平信號模擬CAN節(jié)點收發(fā)數(shù)據(jù)的過程。CAN控制器芯片功能測試方法，利用如下結(jié)構(gòu)實現(xiàn)：CAN總線連接多個節(jié)點，每個節(jié)點由CAN控制器芯片，CAN收發(fā)器芯片，單片機以及上位計算機；通過上位機為單片機編寫控制程序并觀察通信過程CAN控制器芯片內(nèi)部各個寄存器的情況，單片機控制CAN控制器芯片正常工作，然后通過CAN收發(fā)器實現(xiàn)CAN節(jié)點與總線間的通信工作；測試具體步驟是：幀的發(fā)送與接收主要測試總線與節(jié)點間各種幀的發(fā)送與接收情況，一方面由待測節(jié)點向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，由模擬節(jié)點給出相應(yīng)的應(yīng)答，觀察待測節(jié)點的發(fā)送完成情況；另一方面由模擬節(jié)點向待測節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，觀察待測節(jié)點的接收完成情況，所述模擬節(jié)點為單片機模擬CAN節(jié)點收發(fā)電平；仲裁測試是測試多節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線對各節(jié)點間多個具有不同優(yōu)先級的幀的選擇情況，測試過程中，使待測節(jié)點與模擬節(jié)點同時向總線發(fā)送優(yōu)先級不同的幀，觀察總線對幀的選擇情況；錯誤測試則是利用模擬節(jié)點發(fā)送一些具有特定錯誤的幀，使待測節(jié)點接收，然后查看待測節(jié)點的反應(yīng)情況；故障處理針對CAN總線系統(tǒng)工作過程中可能出現(xiàn)的通信故障，包括總線關(guān)閉、強迫總線關(guān)閉、被動變主動；編寫程序模擬故障發(fā)生情況，觀察CAN控制器對故障的處理方式是否正確；FIFO測試是為了測試CAN控制器FIFO的讀、寫情況，通過多次向FIFO寫入、讀出多個不同長度的幀，通過上位機觀察讀出的數(shù)據(jù)與CAN控制器芯片內(nèi)部各個寄存器值，分別觀察FIFO在滿、空情況下對不同長度的幀的反應(yīng)情況；其他測試步驟包含自測模式、僅聽模式、掛起傳送、單次發(fā)送。其中自測模式即為單個CAN總線節(jié)點的內(nèi)部測試；僅聽模式時CAN控制器芯片不向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，僅保持接收狀態(tài)；掛起傳送指將待發(fā)送的消息掛起，不進(jìn)行發(fā)送，而是依照命令轉(zhuǎn)為其他工作模式；單次發(fā)送指的是CAN控制器芯片僅能完成發(fā)送一次工作，在發(fā)生完成后，立即進(jìn)入接收模式。信號發(fā)生器連接到CAN控制器芯片特定引腳，用于發(fā)送設(shè)置好的特定測試信號；示波器連接到CAN總線上，用于實時監(jiān)測CAN總線系統(tǒng)工作過程中總線上的信號。本專利技術(shù)的特點及有益效果是：CAN作為目前最流行的現(xiàn)場總線之一，已被應(yīng)用于汽車、船舶等多個行業(yè)。為保證整個CAN總線系統(tǒng)的通信，CAN控制器功能的正確性顯得極為重要。現(xiàn)有的測試方法邏輯性較差，整個測試過程耗時較長、消耗資源較多，并且功能覆蓋不全面。本專利技術(shù)提出的測試系統(tǒng)，在不影響全面功能測試的前提下，降低了硬件消耗，使系統(tǒng)規(guī)模更小，操作更加簡便。結(jié)合本專利技術(shù)提出的測試方法，可在高覆蓋率的基礎(chǔ)上，快速，高效的完成CAN控制器芯片的功能測試。附圖說明：圖1CAN總線系統(tǒng)機構(gòu)框圖。圖2CAN節(jié)點結(jié)構(gòu)框圖。圖3測試系統(tǒng)框圖。圖4測試系統(tǒng)實物圖。具體實施方式現(xiàn)有的CAN控制器芯片測試系統(tǒng)較本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種CAN控制器芯片功能測試系統(tǒng)，其特征是，結(jié)構(gòu)是，一條CAN總線連接多個節(jié)點，每個節(jié)點由CAN控制器芯片，CAN收發(fā)器芯片，單片機以及上位計算機；通過上位機為單片機編寫控制程序，進(jìn)而由單片機控制CAN控制器芯片工作，通過單片機讀取通信過程中CAN控制器芯片內(nèi)部各個寄存器的情況，并將其顯示在上位機屏幕上，然后通過CAN收發(fā)器實現(xiàn)CAN節(jié)點與總線間的通信工作。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種CAN控制器芯片功能測試系統(tǒng)，其特征是，結(jié)構(gòu)是，一條CAN總線連接多個節(jié)點，每個節(jié)點由CAN控制器芯片，CAN收發(fā)器芯片，單片機以及上位計算機；通過上位機為單片機編寫控制程序，進(jìn)而由單片機控制CAN控制器芯片工作，通過單片機讀取通信過程中CAN控制器芯片內(nèi)部各個寄存器的情況，并將其顯示在上位機屏幕上，然后通過CAN收發(fā)器實現(xiàn)CAN節(jié)點與總線間的通信工作。2.如權(quán)利要求1所述的CAN控制器芯片功能測試系統(tǒng)，其特征是，單片機模擬CAN節(jié)點，編寫程序控制單片機某個輸出點的電平信號變化，利用該電平信號模擬CAN節(jié)點收發(fā)數(shù)據(jù)的過程。3.一種CAN控制器芯片功能測試方法，其特征是，利用如下結(jié)構(gòu)實現(xiàn)：CAN總線連接多個節(jié)點，每個節(jié)點由CAN控制器芯片，CAN收發(fā)器芯片，單片機以及上位計算機；通過上位機為單片機編寫控制程序并觀察通信過程CAN控制器芯片內(nèi)部各個寄存器的情況，單片機控制CAN控制器芯片正常工作，然后通過CAN收發(fā)器實現(xiàn)CAN節(jié)點與總線間的通信工作；測試具體步驟是：幀的發(fā)送與接收主要測試總線與節(jié)點間各種幀的發(fā)送與接收情況，一方面由待測節(jié)點向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，由模擬節(jié)點給出相應(yīng)的應(yīng)答，觀察待測節(jié)點的發(fā)送完成情況；另一方面由模擬節(jié)點向待測節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，觀察待測節(jié)點的接收完成情況，所述模擬節(jié)點為單片機模擬CAN節(jié)點收發(fā)電平；仲裁測試是測試多節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線對各節(jié)點間...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙毅強，解嘯天，朱世賢，劉燕江，高翔，
申請(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：天津,12