Can总线的负载率测试方法及装置、系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种CAN总线的负载率测试方法及装置、系统，其中，该方法包括：获取测试时间段内CAN总线信号电平的变化规律；根据所述变化规律确定在所述测试时间段内传输的单个报文的持续时间，以及所述测试时间段内传输的报文数量；根据所述报文数量和所述持续时间，确定所述测试时间段内所有报文的总持续时间；根据所述总持续时间以及所述测试时间段确定所述CAN总线的负载率。采用本发明提供的上述技术方案，解决了相关技术中，CAN总线的负载率测试方案存在实现复杂，成本较高等问题，从而降低了CAN总线负载率测试的复杂度和成本。
【专利说明】CAN总线的负载率测试方法及装置、系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及控制局域网（Controller Area Network,简称为CAN)总线领域，具体 而言，涉及一种CAN总线的负载率测试方法及装置、系统。
【背景技术】
[0002] 负载率是CAN总线的一项重要运行技术指标，是衡量CAN总线系统正常运行的重 要参数。CAN总线报文主要包括数据帧、远程帧、错误帧、过载帧。每一个帧都是以"显性" 位开始（高电平），以"隐性"位结束（低电平）。帧的电平信号遵循特定的变化规律，且相 邻帧之间会有相应的帧间隙。
[0003] 目前，常用的CAN总线负载率测试仪器有CAN示波器、CAN开发环境（CAN open environment，简称为CANoe)等，其测试原理是通过总线报文信号数据采集模块，捕捉一段 时间内的CAN总线所有电平信号，并根据CAN总线特定的协议，解析所采集的总线报文数据 位信息（包括可能存在的数据帧、远程帧、错误帧、过载帧），通过计算单位时间内实际数据 传输速率与理论最大数据传输速率之间的比值，即可得出总线负载率。
[0004] 现有测试技术是基于快速、先进的控制处理芯片，实时采集CAN总线报文信号数 据并快速处理，但是实现较为复杂且成本较高。并且，目前的CAN总线测试设备均为综合性 测试仪器，功能较多，价格较高，但对于仅需了解CAN总线负载率的用户来说，使用成本较 高，不利于推广使用。
[0005] 针对相关技术中的上述问题，目前尚无有效地解决方案。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种CAN总线的负载率测试方法及装置、系统，以解决相关技术中CAN 总线的负载率测试方案存在实现复杂，成本较高等问题。
[0007] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种CAN总线的负载率测试 方法，所述方法包括：获取测试时间段内CAN总线信号电平的变化规律；根据所述变化规律 确定在所述测试时间段内传输的单个报文的持续时间，以及所述测试时间段内传输的报文 数量；根据所述报文数量和所述持续时间，确定所述测试时间段内所有报文的总持续时间； 根据所述总持续时间以及所述测试时间段确定所述CAN总线的负载率。
[0008] 优选地，所述变化规律包括：所述CAN总线信号电平的上升沿或下降沿的变化频 率。
[0009] 优选地，根据所述变化规律确定在所述测试时间段内传输的每个报文的持续时 间，包括：在所述报文出现下降沿，并且低电平信号持续第一预设时间段后，将首次出现上 升沿的第一时间点作为所述报文的开始时刻；在所述开始时刻后的第二时间点出现下降 沿，并且在出现下一个上升沿之前低电平信号持续第二预设时间段时，将所述第二时间点 作为所述报文的结束时刻；根据所述开始时刻和所述结束时刻确定所述报文的持续时间。 [0010] 优选地，所述第一预设时间段和所述第二预设时间段均大于预设阈值Th，其中Th 通过以下之一方式确定：
[0011] Th = atfi，a为常数，为位时间，该位时间用于表示数据位所占用的时间；
[0012] Th = a/Bt，Bt 为波特率。
[0013] 优选地，通过以下之一方式确定：
[0014] tft= t/2,其中，t为所述测试时间段内两个上升沿或下降沿之间的最短间隔时 间；
[0015] t 位=1/Bt。
[0016] 优选地，Bt通过以下之一方式获取：启动波特率的测量过程；根据所述测量过程确 定所述Bt ;从预设配置数据中获取预先配置的所述Bt。
[0017] 根据本发明的另一个方面，提供了一种CAN总线的负载率测试装置，所述装置包 括：获取模块，用于获取测试时间段内CAN总线信号电平的变化规律；第一确定模块，用于 根据所述变化规律确定在所述测试时间段内传输的每个报文的持续时间，以及所述测试时 间段内传输的报文数量；第二确定模块，用于根据所述报文数量和所述持续时间，确定所述 测试时间段内所有报文的总持续时间；第三确定模块，用于根据所述总持续时间以及所述 测试时间段确定所述CAN总线的负载率。
[0018] 优选地，所述获取模块，用于获取所述CAN总线信号电平的以下变化规律：所述 CAN总线信号电平的上升沿或下降沿的变化频率。
[0019] 根据本发明的又一个方面，提供了一种CAN总线的负载率测试系统，包括：逻辑电 平检测电路，用于检测CAN总线信号电平，并将检测到的CAN总线信号电平输出至控制模 块；所述控制模块，与所述逻辑电平检测电路耦合连接，用于确定所述CAN总线信号电平的 变化规律；根据所述变化规律确定在所述测试时间段内传输的单个报文的持续时间，以及 所述测试时间段内传输的报文数量；根据所述报文数量和所述持续时间，确定所述测试时 间段内所有报文的总持续时间；以及根据所述总持续时间以及所述测试时间段确定所述 CAN总线的负载率。
[0020] 优选地，上述CAN总线的负载率测试系统还包括：人机交互模块，与所述控制模块 连接，用于为所述控制模块与用户的交互提供界面。
[0021] 应用本发明提供的技术方案，由于可以利用CAN总线逻辑电平信号的变化规律确 定报文的持续时间，以及测试时间段内传输的报文数量，进而确定CAN总线在测试时间段 内的负载率，因此，可以解决相关技术中，CAN总线的负载率测试方案存在实现复杂，成本较 高等问题，从而降低了 CAN总线负载率测试的复杂度和成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0023] 图1为根据本发明实施例的CAN总线的负载率测试方法的流程图；
[0024] 图2为根据本发明优选实施例的CAN总线相邻部分时间示意图；
[0025] 图3为根据本发明优选实施例的CAN信号电平示意图；
[0026] 图4为根据本发明优选实施例的波特率和位时间测试流程图；
[0027] 图5为根据本发明实施例的CAN总线的负载率测试装置的结构框图；
[0028] 图6为根据本发明实施例的CAN总线的负载率测试系统的结构框图；
[0029] 图7为根据本发明优选实施例的CAN总线的负载率测试系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情 况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0031] 本发明实施例以CAN总线的负载率为研究对象，基于CAN总线的信号电平变化规 律，最终实现CAN总线负载率的测试。以下详细说明。
[0032] 图1为根据本发明实施例的CAN总线的负载率测试方法的流程图。如图1所示， 该方法包括以下处理步骤：
[0033] 步骤S102,获取测试时间段内CAN总线信号电平的变化规律；
[0034] 步骤S104,根据上述变化规律确定在上述测试时间段内传输的单个报文的持续时 间，以及上述测试时间段内传输的报文数量；
[0035] 步骤S106,根据上述报文数量和上述持续时间，确定上述测试时间段内所有报文 的总持续时间；
[0036] 步骤S108,根据上述总持续时间以及上述测试时间段确定上述CAN总线的负载 率。
[0037] 通过上述各个处理步骤，由于可以利用CAN总线逻辑电平信号的变化规律确定报 文的持续时间，以及测试时间段内传输的报文数量，进而确定CAN总线在测试时间段内的 负载率，相对于相关技术中需要使用快速先进的控制处理芯片，实时采集CAN总线报文的 信号数据，技术实现较为简单，并且，通过上述各个步骤提供的测试方案可以简化硬件结 构，降低成本，便于推广使用。
[0038] 在本发明实施例中，可以利用上述CAN总线信号电平的上升沿或下降沿的变化频 率作为上述变化规律，进而确定测试时间段内每个报文的持续时间，在一个优选实施例中， 可以通过以下方式实现：
[0039] 在上述报文出现下降沿，并且低电平信号持续第一预设时间段后，将首次出现上 升沿的第一时间点作为上述报文的开始时刻；在上述开始时刻后的第二时间点出现下降 沿，并且在出现下一个上升沿之前低电平信号持续第二预设时间段时，将上述第二时间点 作为上述报文的结束时刻；根据上述开始时刻和上述结束时刻确定上述报文的持续时间。 其中，上述第一预设时间段和上述第二预设时间段均大于预设阈值Th，其中Th通过以下之 一方式确定：Th = atft，a为常数，tft为位时间，该位时间用于表示数据位所占用的时间；Th =a/B t，Bt为波特率。其中，a可以是用户根据经验确定，也可以根据需求灵活设定。
[0040] &4通过以下之一方式确定，但不限于此：t/2,其中，t为上述测试时间段 内两个上升沿或下降沿之间的最短间隔时间；（2)t ft= 1/Bt。该最短间隔时间的含义可以 理解为：在进行CAN总线负载率测试时，总线的波特率虽然已经确定，但测试系统并不清楚 当前总线的波特率（即位时间的倒数），需要进行测试，最短间隔时间就是用来测试位时间 的。两个上升沿或两个下降沿之间的时间可能是2个位或者多个位时间，采用一段较长时 间内捕捉的最短间隔时间，从总线位构成的原理来看，是2个比特位的时间。
[0041] 为了更好地理解该报文的持续时间的确定方式，以下结合一个优选实施例详细说 明：
[0042] 首先说明一下CAN总线报文的结构。
[0043] 根据CAN总线协议（CAN Specification V2. 0)，根据帧结构的不同，CAN总线报文 分为：数据帧、远程帧、错误帧、过载帧，其数据结构为：
[0044] 数据帧
[0045] 数据帧由7个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、 帧结尾。数据场的长度可以为0。
[0046] 远程帧
[0047] 远程帧由6个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、应答场、帧末尾。
[0048] 错误帧
[0049] 错误帧包括两个位场：错误标志、错误界定符。
[0050] 过载帧
[0051] 过载帧包括两个位场：过载标志和过载界定符。
[0052] 位流编码：帧的部分，诸如帧起始、仲裁场、控制场、数据场以及CRC序列，均通过 位填充的方法编码。无论何时，发送器只要检测到位流里有5个连续识别值的位，便自动在 位流里插入一补码位。数据帧或远程帧（CRC界定符、应答场和帧末尾）的剩余位场形式相 同，不填充。错误帧和过载帧的形式也相同，但并不通过位填充的方法进行编码。在每一个 帧之间会有一个帧间空间（包括间歇场、总线空闲的位场），该部分均为隐性电平。
[0053] 基于该上述报文结构，报文的持续时间可以通过以下步骤实现：
[0054] 步骤1，如图2所示，I；为该测试装置某一时刻检测到的高电平上升沿信号，当该 报文出现低电平下降沿信号，且经过t时间段后，在时刻出现一个高电平上升沿信号，如 果间隔时间t > 则时刻为一个新的报文的开始。当该报文持续一段时间，在T2时 刻出现低电平下降沿信号，且低电平（下一个高电平上升沿信号出现之前）持续时间超过 则根据CAN总线报文的电平变化规律（数据帧、远程帧的应答位的第二位为"隐性" 位，帧末尾为连续7个"隐性"位；错误帧的错误界定符、过载帧的过载界定符均为连续8个 "隐性"位），可知该报文的结束时刻为 ：(T 2+8*tfi)时刻；
[0055] 步骤2,计算每一个帧的时间。如图6所示，以第一个报文为例进行说明，根据测试 所判断报文的起始、结束时间，该报文的持续时间可近似为：T a= a+S^y-Ti。
[0056] 基于上述步骤1和步骤2,便可以计算出负载率：
[0057] 如图6所示，Tn为所测到的第n个报文的开始时刻，则总测试持续时间为：!\ & = (H)，该测试时间内报文所占用的时间为T报文=(n-1) *Ta，贝丨Ji亥CAN总线系统该时间段内 的峰值负载率为
【权利要求】
1. 一种控制局域网CAN总线的负载率测试方法，其特征在于，所述方法包括： 获取测试时间段内CAN总线信号电平的变化规律； 根据所述变化规律确定在所述测试时间段内传输的单个报文的持续时间，以及所述测 试时间段内传输的报文数量； 根据所述报文数量和所述持续时间，确定所述测试时间段内所有报文的总持续时间； 根据所述总持续时间以及所述测试时间段确定所述CAN总线的负载率。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变化规律包括：所述CAN总线信号电 平的上升沿或下降沿的变化频率。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述变化规律确定在所述测试时间 段内传输的每个报文的持续时间，包括： 在所述报文出现下降沿，并且低电平信号持续第一预设时间段后，将首次出现上升沿 的第一时间点作为所述报文的开始时刻； 在所述开始时刻后的第二时间点出现下降沿，并且在出现下一个上升沿之前低电平信 号持续第二预设时间段时，将所述第二时间点作为所述报文的结束时刻； 根据所述开始时刻和所述结束时刻确定所述报文的持续时间。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一预设时间段和所述第二预设时 间段均大于预设阈值Th，其中Th通过以下之一方式确定： Th=ata为常数，为位时间，该位时间用于表示数据位所占用的时间； Th=a/Bt，Bt为波特率。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下之一方式确定： tft=t/2,其中，t为所述测试时间段内两个上升沿或下降沿之间的最短间隔时间； t位=1/Bt。
6. 根据权利要求4或5所示的方法，其特征在于，Bt通过以下之一方式获取： 启动波特率的测量过程；根据所述测量过程确定所述Bt ; 从预设配置数据中获取预先配置的所述Bt。
7. -种控制局域网CAN总线的负载率测试装置，其特征在于，所述装置包括： 获取模块，用于获取测试时间段内CAN总线信号电平的变化规律； 第一确定模块，用于根据所述变化规律确定在所述测试时间段内传输的每个报文的持 续时间，以及所述测试时间段内传输的报文数量； 第二确定模块，用于根据所述报文数量和所述持续时间，确定所述测试时间段内所有 报文的总持续时间； 第三确定模块，用于根据所述总持续时间以及所述测试时间段确定所述CAN总线的负 载率。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块，用于获取所述CAN总线信 号电平的以下变化规律：所述CAN总线信号电平的上升沿或下降沿的变化频率。
9. 一种控制局域网CAN总线的负载率测试系统，其特征在于，包括： 逻辑电平检测电路，用于检测CAN总线信号电平，并将检测到的CAN总线信号电平输出 至控制t吴块； 所述控制模块，与所述逻辑电平检测电路耦合连接，用于确定所述CAN总线信号电平 的变化规律；根据所述变化规律确定在所述测试时间段内传输的单个报文的持续时间，以 及所述测试时间段内传输的报文数量；根据所述报文数量和所述持续时间，确定所述测试 时间段内所有报文的总持续时间；以及根据所述总持续时间以及所述测试时间段确定所述 CAN总线的负载率。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：人机交互模块，与所述控制模块 连接，用于为所述控制模块与用户的交互提供界面。
【文档编号】H04L12/26GK104378260SQ201410658598
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】曾杨, 刘振兴, 于晓颖, 习可, 陶泽安 申请人:中联重科股份有限公司