一种自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统和方法 【技术领域】
本发明涉及自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统和方法，尤其涉及一种自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统和方法。
背景技术
CAN(Controller Area Network，控制器局域网)总线由于其突出的可靠性、实时性和灵活性，已经成为世界汽车制造业的主体行业标准之一，代表着汽车电子控制网络的主流发展趋势。汽车中采用CAN总线产品可以简化汽车电气电子设备的线路连接，提高电气电子系统的可靠性，实现电气电子设备之间的信息共享，为整车电气功能的扩展提供了便利条件。
我国在汽车电子CAN总线产品领域起步较晚，但近几年发展很快，国内自主研发设计的汽车总线产品越来越多，主要有汽车CAN总线通用控制模块(以下简称为“CAN模块”)、CAN总线汽车仪表、CAN总线行车记录仪等。CAN模块具有开关量(或模拟量、脉冲量)输入/输出功能，输入功能即CAN模块检测到有开关量(或模拟量、脉冲量)信号输入后发送相应的CAN报文，输出功能即CAN模块接收到CAN报文后输出相应的开关量(或模拟量、脉冲量)信号。CAN模块的输入引脚的输入信号与输出的CAN报文之间的对应关系称为CAN模块的输入控制逻辑；CAN模块的输出引脚的输入CAN报文与输出信号之间的对应关系称为CAN的输出控制逻辑；CAN模块的输入控制逻辑和输出控制逻辑可能根据汽车生产厂商的不同要求而更改。
目前，各汽车电子厂家对于CAN总线汽车仪表产品的测试普遍采取人工手动测试方法，该方法使用单片机板产生所需的电气信号和CAN总线报文，并在测试台上安装大量的开关、按钮和大量的大功率高亮度灯负载，测试人员需逐个操作开关、按钮，逐个观察灯负载，判断产品功能是否正常并手工统计检测结果。手动测试方法主要存在以下缺陷：
1、耗时长，测试效率低；
2、通用性差，当CAN模块的输入控制逻辑和输出控制逻辑关系发生变化时，需要修改测试台的硬件和单片机程序；
3、存在个体操作误差，不利于检验流程的标准化；
4、增加了人力投入和经济成本；
5、增加了检验员的劳动程度，对检验员视觉也有一定的损伤；
6、不利于产品故障统计和追踪。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统和方法，实现了对CAN总线控制模块进行全自动标准化测试。
为了达到上述目的，本发明提供了一种自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统，其包括配置单元、输入单元、输出检测单元和比较单元，其中：
所述配置单元，用于配置CAN总线控制模块的I/O引脚的控制逻辑；
所述输入单元，用于向所述CAN总线控制模块的I/O引脚输入信号，并将所述输入信号传送至所述比较单元；
所述输出检测单元，用于检测所述CAN总线控制模块的输出信号，并将所述输出信号传输至所述比较单元；
所述比较单元，用于从所述配置单元根据所述控制逻辑查找与所述输入信号对应的预定输出信号，并将所述预定输出信号与所述输出信号比较，如果两者相同则输出该I/O引脚的初始状态测试正确的信息，如果两者不相同则输出该I/O引脚的初始状态测试错误的信息。
优选的，所述配置单元，还用于配置所述CAN总线控制模块的I/O引脚的受控形式；
所述比较单元，还用于在输出所述CAN总线控制模块的输入引脚的初始状态测试正确的信息后，指示所述输入单元从所述配置单元中获取所述CAN总线控制模块的输入引脚的受控形式并根据该受控形式向该输入引脚发送相应的有效信号，并指示所述输出检测单元检测该输入引脚的输出信号是否在一预定时间内变为有效状态，如果是则所述比较单元输出该输入引脚的测试正确的信息，否则所述比较单元输出该输入引脚地测试错误的信息。
优选的，所述比较单元，还用于在输出所述CAN总线控制模块的输出引脚的初始状态测试正确的信息后，指示所述输入单元向该输出引脚发送复位信号，并指示所述输出检测单元检测该输出引脚是否在一预定时间内输出复位，如果是则所述比较单元输出该输入引脚的测试正确的信息，否则所述比较单元输出该输出引脚的测试错误的信息。
本发明还提供了一种自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的方法，其包括以下步骤：
步骤21，在所述配置单元中，配置CAN总线控制模块的I/O引脚的控制逻辑；
步骤22，所述输入单元向所述CAN总线控制模块的I/O引脚输入信号，并将所述输入信号传送至所述比较单元；
步骤23，所述输出检测单元检测所述CAN总线控制模块的输出信号，并将所述输出信号传输至所述比较单元；
步骤24，所述比较单元从所述配置单元根据所述控制逻辑查找与所述输入信号对应的预定输出信号，并将所述预定输出信号与所述输出信号比较，如果两者相同则转至步骤25，如果两者不相同则转至步骤26；
步骤25，输出该I/O引脚的测试正确的信息，转至步骤27；
步骤26，输出该I/O引脚的测试错误的信息；
步骤27，测试流程结束。
优选的，当测试输入引脚时，所述步骤21还包括：
在所述配置单元11中配置所述CAN总线控制模块的I/O引脚的受控形式；
所述步骤25包括以下步骤：
步骤251：所述比较单元14输出该输入引脚的初始状态测试正确的信息；
步骤252：所述比较单元14指示所述输入单元12从所述配置单元11中获取所述CAN总线控制模块的输入引脚的受控形式并根据该受控形式向该输入引脚发送相应的有效信号；
步骤253，所述比较单元14指示所述输出检测单元13检测该输入引脚的输出信号是否在一预定时间内变为有效状态；如果是，则输出该输入引脚测试正确的信息，转至步骤27；否则，转至步骤26。
优选的，当测试输出引脚时，步骤25包括以下步骤：
步骤251，所述比较单元14输出所述CAN总线控制模块的输出引脚的初始状态测试正确的信息；
步骤252，所述比较单元14指示所述输入单元12向该输出引脚发送复位信号；
步骤253，所述比较单元14指示所述输出检测单元13检测该输出引脚是否在一预定时间内输出复位；如果是则所述比较单元14输出该输出引脚的测试正确的信息，转至步骤27；否则，转至步骤26。
与现有的手动测试方法比较，本发明的有益效果在于，使用本发明所述的系统和方法后，对CAN模块产品的测试只需要少量检验员操作计算机即可完成，对CAN模块进行全自动标准化测试。这样不仅提高了汽车CAN总线模块产品的测试效率，大大减少了人力投入和经济成本，而且测试系统具有极高的通用性、可靠性和灵活性，可应用于多种不同型号的CAN模块产品测试。
【附图说明】
图1是本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统的结构框图；
图2是本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的方法的流程图；
图3是本发明所涉及自动化测试系统的底层硬件结构示意图；
图4是本发明所涉及自动化测试系统的软件结构示意图；
图5是本发明所涉及自动化测试系统对单个输入引脚进行测试的流程图；
图6是本发明所涉及自动化测试系统对单个输入引脚进行测试的流程图；
图7是使用本发明所涉及自动化测试系统后检验员的具体操作流程图。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统包括配置单元11、输入单元12、输出检测单元13和比较单元14，其中：
所述配置单元11，用于配置CAN总线控制模块的I/O引脚的控制逻辑；
所述输入单元12，用于向所述CAN总线控制模块的I/O引脚输入信号，并将所述输入信号传送至所述比较单元14；
所述输出检测单元13，用于检测所述CAN总线控制模块的输出信号，并将所述输出信号传输至所述比较单元14；
所述比较单元14，用于从所述配置单元11根据所述控制逻辑查找与所述输入信号对应的预定输出信号，并将所述预定输出信号与所述输出信号比较，如果两者相同则输出该I/O引脚的初始状态测试正确的信息，如果两者不相同则输出该I/O引脚的初始状态测试错误的信息。
优选的，所述配置单元11，还用于配置所述CAN总线控制模块的I/O引脚的受控形式，所述受控形式可以是正控有效、负控有效或悬空有效；
所述比较单元14，还用于在输出所述CAN总线控制模块的输入引脚的初始状态测试正确的信息后，指示所述输入单元12从所述配置单元11中获取所述CAN总线控制模块的输入引脚的受控形式并根据该受控形式向该输入引脚发送相应的有效信号，并指示所述输出检测单元13检测该输入引脚的输出信号是否在一预定时间内变为有效状态，如果是则所述比较单元14输出该输入引脚的测试正确的信息，否则所述比较单元14输出该输入引脚的测试错误的信息；
所述比较单元14，还用于在输出所述CAN总线控制模块的输出引脚的初始状态测试正确的信息后，指示所述输入单元12向该输出引脚发送复位信号，并指示所述输出检测单元13检测该输出引脚是否在一预定时间内输出复位，如果是则所述比较单元14输出该输入引脚的测试正确的信息，否则所述比较单元14输出该输出引脚的测试错误的信息。
如图2所示，本发明还提供了一种自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的方法，其包括以下步骤：
步骤21，在所述配置单元11中，配置CAN总线控制模块的I/O引脚的控制逻辑；
步骤22，所述输入单元12向所述CAN总线控制模块的I/O引脚输入信号，并将所述输入信号传送至所述比较单元14；
步骤23，所述输出检测单元13检测所述CAN总线控制模块的输出信号，并将所述输出信号传输至所述比较单元14；
步骤24，所述比较单元14从所述配置单元11根据所述控制逻辑查找与所述输入信号对应的预定输出信号，并将所述预定输出信号与所述输出信号比较，如果两者相同则转至步骤25，如果两者不相同则转至步骤26；
步骤25，输出该I/O引脚的测试正确的信息，转至步骤27；
步骤26，输出该I/O引脚的测试错误的信息；
步骤27，测试流程结束。
优选的，本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的方法，当测试输入引脚时，所述步骤21还包括：在所述配置单元11中配置所述CAN总线控制模块的I/O引脚的受控形式，所述受控形式可以是正控有效、负控有效或悬空有效；所述步骤25包括以下步骤：
步骤251：所述比较单元14输出该输入引脚的初始状态测试正确的信息；
步骤252：所述比较单元14指示所述输入单元12从所述配置单元11中获取所述CAN总线控制模块的输入引脚的受控形式并根据该受控形式向该输入引脚发送相应的有效信号；
步骤253，所述比较单元14指示所述输出检测单元13检测该输入引脚的输出信号是否在一预定时间内变为有效状态；如果是，则输出该输入引脚测试正确的信息，转至步骤27；否则，转至步骤26。
优选的，本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的方法，当测试输出引脚时，步骤25包括以下步骤：
步骤251，所述比较单元14输出所述CAN总线控制模块的输出引脚的初始状态测试正确的信息；
步骤252，所述比较单元14指示所述输入单元12向该输出引脚发送复位信号；
步骤253，所述比较单元14指示所述输出检测单元13检测该输出引脚是否在一预定时间内输出复位；如果是则所述比较单元14输出该输出引脚的测试正确的信息，转至步骤27；否则，转至步骤26。
在实际应用时，本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统，其硬件部分使用PLC、输入/输出接口电路和带有PCI-CAN接口卡的PC机，同时建立由PLC程序、CAN报文管理程序和人机交互界面程序组成的三层测试系统软件架构。检验员通过操作人机交互界面来配置CAN模块各个引脚的控制逻辑，存储到数据库中。PLC程序由于其顺序执行的特点，控制实际的测试流程，与CAN报文管理程序配合对CAN模块的逐个引脚功能进行自动化测试。由于测试系统使用数据库来存储CAN模块的控制逻辑，这样，当CAN模块的输入/输出逻辑关系改变时，用户只需在软件界面上重新配置数据库即可，而无需修改测试系统的硬件。
下面首先对其硬件部分进行说明：
请参阅图3所示，其为本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统的底层硬件结构示意图。PCI-CAN接口卡插在PC机的PCI插槽里，PC机可通过其驱动程序与连接有汽车CAN模块的CAN网络进行通信。输入/输出接口电路提供CAN模块与PLC连接的接口，CAN模块的开关量输入/输出引脚、模拟量输入/输出引脚和脉冲量输入/输出引脚通过接口电路分别连接到PLC的开关量I/O模块、模拟量I/O模块和脉冲量I/O模块上。
下面对其软件部分进行说明：
PLC程序位于三层软件架构的底层，起到控制测试流程的作用。CAN报文管理程序位于中间层，起到管理CAN报文的作用。人机交互程序位于顶层，是检验员可直观看到并操作的界面，具有逻辑配置、开始/停止检测、测试结果显示/保存/查询等功能，并可以把检验员配置的不同型号CAN模块各个引脚的输入/输出控制逻辑保存到数据库，CAN报文管理程序和人机交互程序均可直接访问该数据库。三层软件模型中的任意两层均可通过DDE(动态数据交换)方式进行数据通信，因此，PLC程序也可获得数据库里的控制逻辑信息，在具体测试过程中也可通知CAN报文管理程序辅助进行测试，并将测试结果直观显示在人机交互程序界面上。
汽车CAN总线通用控制模块的引脚可分为以下六种：开关量输入/输出引脚、模拟量输入/输出引脚和脉冲量输入/输出引脚，它们的测试原理基本类似。下面以开关量输入/输出引脚为例对测试原理进行说明：
当测试开关输入量引脚时，首先CAN报文管理程序从数据库里读取该引脚所配置输出的报文，接着通过PCI-CAN接口卡捕获该引脚发出的报文，与所配置的报文进行比较，判断其初始状态是否正确，初始状态不正确的引脚将会测试错误。然后PLC从数据库里获得该引脚的受控形式(可能为正控、负控或悬空有效)。如果该输入引脚是正控有效，PLC将输出高电平信号出到该输入引脚；如果该输入引脚是负控有效，PLC将输出地信号出到该输入引脚；如果该引脚是悬空有效，则PLC可能控制该引脚接地或接高电平。同时PCI-CAN接口卡开始捕获该引脚的报文，如果在规定的时间内检测到该引脚的报文状态变为有效则该引脚测试正确，否则错误。
当测试开关输出量引脚时，首先CAN报文管理程序从数据库里获得该引脚所配置的输入报文(可能为一条或几条)，接着通过PCI-CAN接口卡发送这些报文，这将促使该被测输出引脚输出有效信号。PLC从数据库里获得配置的输出信号形式，并实际检测该引脚的输出信号，如果两者一致，则表明该引脚能正确输出，否则引脚测试错误。最后CAN报文管理程序发送相应报文使被测引脚停止输出有效信号，这时PLC检测该引脚的输出状态，如果在规定时间内检测到该引脚已回到不输出状态，则测试正确，否则引脚测试错误。
由于PLC的模块化特点，可根据CAN模块开关量、模拟量和脉冲量输入/输出引脚的个数选用相应数目的开关量、模拟量和脉冲量I/O模块。本测试系统的PLC程序同样为模块化的，即对所有开关量(或模拟量、脉冲量)输入(或输出)引脚均使用相同的梯形图程序模块。当测试不同型号的CAN模块时，只需要按照CAN模块的引脚类型简单复制粘贴相应梯形图程序模块即可。
使用本测试系统后，如要对某个型号的CAN模块进行测试，检验员只需在第一次测试时按照CAN模块的引脚顺序复制粘贴相应的梯形图程序模块，并在人机交互界面上配置CAN模块各个引脚的输入/输出控制逻辑。以后测试时只要在人机交互界面上选择要测试的CAN模块型号，点击“开始测试”按钮，PLC即开始顺序执行程序，根据当前被测引脚的类型，调用相应的梯形图程序模块，协同CAN报文管理程序对当前引脚进行测试，测试完毕后将测试结果显示在人机交互界面上，并测试下一引脚。直到全部引脚测试完毕后，测试系统会自动保存测试结果到数据库中并退出测试。整个测试过程中无需用户干预。
请参阅图4所示，其为本发明所涉及自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统的软件结构示意图。测试系统的软件架构分为三层，由PLC程序、CAN报文管理程序和人机交互程序组成。
PLC程序位于三层软件架构的底层，起到控制测试流程的作用。在测试CAN模块的输入引脚时，PLC程序负责给出输入信号；在测试输出引脚时，PLC程序负责检测输出信号是否正确。CAN报文管理程序位于中间层，起到管理CAN报文的作用。在测试CAN模块的输出引脚时，CAN报文管理程序负责发送CAN报文到CAN网络上；在测试输入引脚时，CAN报文管理程序负责接收CAN报文并判断报文是否正确。人机交互程序位于软件模型的顶层，是检验员可直观看到并操作的界面，具有逻辑配置、开始/停止测试、测试结果显示、保存及查询等功能，并可以把检验员配置的CAN模块各个引脚的输入/输出控制逻辑保存到数据库中。
数据库为独立的部分，用于存储不同型号CAN模块各个引脚的控制逻辑，还可以存储测试结果，用于产品故障统计和故障追踪。CAN报文管理程序和人机交互程序均可直接访问数据库。三层软件架构中的任意两层均可通过DDE方式进行数据通信，因此，PLC程序也可获得数据库里的控制逻辑信息，在具体测试过程中也可通知CAN报文管理程序辅助进行测试，并将测试结果直观显示在人机交互程序界面上。由于测试系统使用数据库来存储CAN模块的控制逻辑，这样，当CAN模块的输入/输出逻辑关系改变时，用户只需在软件界面上重新配置数据库即可，而无须修改测试系统的硬件。
请参阅图5所示，其为本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统对CAN模块的输入引脚进行测试的流程图，即本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的输入引脚的方法的流程图。本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的输入引脚的方法包括以下步骤：
步骤a1：CAN报文管理程序和PLC程序分别从数据库里获得该引脚配置的报文和信号形式；
步骤a2：CAN报文管理程序接收报文，判断其初始状态是否正确，如果正确则执行下述步骤a3，否则执行下述步骤a6；
步骤a3：PLC程序给出输入信号，并通知CAN报文管理程序检测输出报文；
步骤a4：输出报文状态是否变为有效，如果是则执行下述步骤a5，否则执行下述步骤a6；
步骤a5：该输入引脚测试正确；
步骤a6：该输入引脚测试错误；
步骤a7：该引脚测试结束，将测试结果显示在人机交互界面上，继续测试下一引脚。
请参阅图6所示，其为本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统对CAN模块的输出引脚进行测试的流程图，即本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的输出引脚的方法的流程图。本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的输出引脚的方法包括以下步骤：
步骤b1：CAN报文管理程序和PLC程序分别从数据库里获得该引脚配置的报文和信号形式；
步骤b2：CAN报文管理程序发送所配置报文，并通知PLC检测该引脚的输出；
步骤b3：输出信号是否正确，如果正确则执行下述步骤b4，否则执行下述步骤b7；
步骤b4：CAN报文管理程序发送报文使输出复位，并通知PLC检测输出；
步骤b5：输出信号是否复位，如果是则执行下述步骤b6，否则执行下述步骤b7；
步骤b6：该输入引脚测试正确；
步骤b7：该输入引脚测试错误；
步骤b8：该引脚测试结束，将测试结果显示在人机交互界面上，继续测试下一引脚。
本测试系统的PLC程序为模块化的，即对所有开关量(或模拟量、脉冲量)输入(或输出)引脚均使用相同的梯形图程序模块。当测试不同型号的CAN模块时，只需要按照CAN模块的引脚类型简单复制粘贴相应梯形图程序模块即可。
请参阅图7所示，其为使用本发明所述的自动测试CAN总线控制模块的I/O引脚的系统后检验员的具体操作流程图，包括的步骤为：
步骤a：测试系统上电；
步骤b：是否第一次测试某型号CAN模块，如果是，则执行步骤c，否则执行步骤e；
步骤c：根据该型号CAN模块的引脚类型及个数选用相应数目的PLC I/O模块，并复制粘贴相应的梯形图程序模块；
步骤d：在人机交互程序界面上配置该型号CAN模块各个引脚的输入/输出控制逻辑；
步骤e：在人机交互界面上选择要测试的CAN模块型号，点击“开始测试”按钮；
步骤f：PLC顺序执行梯形图程序，协同CAN报文管理程序对CAN模块逐个引脚进行测试，并将测试结果实时显示在人机交互程序界面上；
步骤g：全部引脚测试完毕后，保存测试结果到数据库中，退出测试。
与现有的手动测试方法比较，本发明的有益效果在于，使用本自动化测试系统后，对CAN模块产品的测试只需要少量检验员操作计算机即可完成，实际测试流程完全由PLC来控制，配合CAN报文管理程序对CAN模块进行全自动标准化测试。这样不仅提高了汽车CAN总线模块产品的测试效率，大大减少了人力投入和经济成本，而且测试系统具有极高的通用性、可靠性和灵活性，可应用于多种不同型号的CAN模块产品测试。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。