黄磊　何亚楠

摘 要：文章介绍了一种自主设计开发的TCU自动测试工具。主要介绍了基于C#的上位机软件的设计开发，包括页面、类库、测试项目和变量信息的设计编程，Kvaser CAN通讯库的使用，XCP协议的实现，A2L文件解读，Excel报告生成等。另外还介绍了CAN-extender的硬件接口和软件脚本开发，测试负载箱电路原理和改装方法。通过以上项目的研究工作，可以设计出一种自动测试TCU的试验台，大大提高量产TCU测试验收的工作效率。关键词：TCU自动测试;C#软件编程;XCP协议;CAN-extender脚本;负载箱控制中图分类号：U466  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）02-91-03

Abstract： This paper introduces an automatic testing tool for TCU， which is designed and developed independently. The paper mainly introduces the design and development of PC software based on C#， including the design and programming of user interface， class libraries， test items and variable information， the use of Kvaser CAN communication library， the implementation of XCP protocol， A2L file interpretation， Excel report generation， etc. In addition， the hardware interface and software script development of CAN-extender are introduced， and the circuit principle and modification method of the load box. Through the research work of the above projects， we can design a test-bed for automatic testing TCU， which greatly improves the efficiency of TCU test.Keywords： TCU automatic test; C# software programming; XCP protocol; CAN-extender script; Load box controlCLC NO.： U466  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）02-91-03

前言

TCU生产过程中，需要对成品TCU电路板进行完整的测试验证，便于生产验收和质量控制。传统测试过程需要连好相关测试负载后人工操作，拨动控制开关，使用VISION标定工具更改软件标定，观察指示灯、仪表和测量变量，之后再手动填写测试报告，不仅效率低下，而且测试人员需要对测试项目和标定变量有较深的了解。

为了解决以上问题，本课题设计了一种自动化的TCU测试工具，通过Windows操作系统下自主开发的应用程序TestTool，与TCU和测试负载箱进行信息交互，实现TCU的一键式测试验证，并生成测试报告。

1 总体方案

总体自动测试方案由PC机及自主开发的TestTool软件，通过Kvaser工具，使用CAN总线和CAN-extender通讯，XCP协议和待测TCU通讯;CAN-extender将CAN指令转换为电气信号到继电器控制负载箱工作;同时TestTool软件和待测TCU通过XCP协议进行相关标定测量，负载箱和TCU在测试工具的控制下共同完成测量，并将测试结果反馈给TestTool，由TestTool生成测试报告。

2 设计完成过程

此方案主要包括PC机软件工具TestTool的设计开发，CAN-extender脚本编写实现，负载箱改装，其中PC机软件工具开发是方案成功的关键。

2.1 PC工具TestTool设计

此工具采用Visual Studio 2012平台，C#语言编写，主要包括用户界面，测试项管理类，與TCU通讯的XCP类和方法，与CAN-extender通讯类，生成报告Report类， A2L文件识别，Kvaser API调用等部分。

2.1.1 用户界面设计

因为此工具用于一键式测试，用户界面追求简单，快捷的风格，方便测试人员快速操作和得到测试结果。

实际的设计用户界面如图1所示：标题表明测试工具用途，测试人员填写必要的测试信息，导入A2L用于应对TCU软件升级后内部变量的地址变更，点击开始测试后测试程序运行，提示窗口显示测试过程中的提示信息，测试结果窗口显示各个测试项目和结果，进度条表示测试进程，测试完成后就可以点击生成报告按钮生成锁定的excel测试报告，或者点击重新测试按钮重新开始测试。整个测试过程必顺序有序执行。

2.1.2 测试列表类设计

对TCU测试而言，包含测试人员，测试件号，测试时间，测试软件版本，测试结果等属性，还包括电源测试，电磁阀测试，低边高边输入输出等测试项，这些测试项又需要调用变量信息得到变量地址长度，调用XCP协议与TCU通讯，通过CAN-extender控制测试台工作，才能完成测试。TCU测试包含如下表1的测试项目。

单测试项，如低边输出测试的流程如下：1）使能TCU内部低边输出标定量—>2）使能待测管脚的低边输出—>3）测量使能状态外部电路电压—>4）关闭待测管脚的低边输出—>5）测量关闭状态外部电路电压—>6）关闭TCU内部标定—>7）记录两种状态下的电压并判断是否合理。

软件采用面向对象程序编写，把上述TCU测试过程自动化抽象化就得到了软件顶层测试列表类的设计。测试列表类再调用其他类共同完成测试，得到测试结果。下图2是软件的类设计图。

2.1.3 XCP协议类设计

XCP是2003年ASAM（德国自动控制和监测系统标准化协会）对汽车标定协议CCP2.1进行扩充，制定的XCP协议。XCP协议可以集成在多种传输层上。

本文介绍的自动测试工具正是应用了XCP-on-CAN协议，采用轮询方式与TCU通信获取数据，实现了部分XCP协议定义的连接、密钥获取、地址定位、上传、下载、保持连接、断开连接等基本命令。XCP类调用Kvaser API将XCP命令转换为CAN总线报文与TCU通信。

2.1.4 CAN轉IO设计

CAN转IO部分功能是上位机程序调用Kvaser API与CAN-extender通信，发送CAN报文给CAN-extender命令，读取CAN-extender采集到的数据。上位机实现读和写的方法，在不同的测试条件下和CAN-extender脚本程序配合，控制CAN-extender管脚工作。

2.1.5 变量信息类设计

根据ASAP标准，使用XCP等标定协议进行标定测量工作需要明确ECU内部变量的地址，长度，变量类型，变量范围等详细信息。A2L文件是ASAP标准规定的ECU内部数据单元描述的规范文件，标定系统所需的ECU 内部数据单元信息全部记录在其中，包括设备参数信息、接口数据信息和ECU 参数信息。

为应对TCU软件升级引起的内部变量地址变更，变量信息类设计了A2L文件解读的接口，在测量之前加载与TCU软件对应的A2L文件，更新自动测量软件的变量信息表与TCU软件一致。

2.2 CAN-extender及脚本设计

CAN-extender是VECTOR公司应用与CAN总线的可编程输入/输出设备。它可以把数字量、模拟量信号转换为CAN报文在总线上传输。

本文的自动测试方案使用了CAN-extender的8路数字输出和8路模拟量输入用于台架自动控制和回读反馈电压。根据自编的脚本配置程序转换为CAN报文传输给Kvaser，上位机软件调用Kvaser API 控制CAN-extender工作。

使用VECTOR的Gin工具来编写CAN-extender配置脚本，根据实际需要配置接收报文用于控制8路数字输出，发送报文用于反馈8路模拟量值，总线频率250kbps。

2.3 负载箱设计及改装

根据TCU硬件资源设计的测试负载箱包含供电、高低边数字输入输出、霍尔传感器、VR传感器、PWM输入、电压模拟输入、电磁阀等外部设备。

如图3所示，是测试负载箱的低边输出的电路，左边OUT_LSD_1～8连接到TCU相关管脚，每路输出从左到右依次连接电流表、电阻、分路开关、总开关，最后接到外部电源。设计初衷是在TCU内部使能和非使能低边输出情况下拨动开关，观察电流表电流，验证TCU硬件电路。这种传统的测试方法既需要标定软件对TCU内部参数进行使能，又需要手动操作和记录测试结果，测试过程效率低下，容易受到人为影响。

现对负载箱进行改造，以第一路低边输出为例，保持图3中分路开关闭合，改总开关为继电器使其受CAN-extender输出控制，并将A点B点接入CAN-extender的模拟量输入端口，这样当自动测试开始时上位机测试工具控制继电器闭合，并与TCU通信，在使能和非使能状态下通过CAN-extender读取A、B两点之间的电压，自动判断电路状态并记录。同样根据不同的测试流程改装其他电路，使负载箱满足自动测试需要。

3 验证

传统测试方案熟练的测试人员单人单件TCU测试完成需要20分钟，采用此方案5分钟即可完成测试，工作效率提高效果非常明显。而且对于每次测试，工具都生成不可更改的测试报告，方便产品管理和坏件追踪。实际中此方案已经应用到TCU的生产验证环节，效果良好，对坏件检索快速，故障定位准确，一定程度上消除了TCU测试验证工作对于自动变速箱的生产要求和市场供应的不良影响，提高了产业链的生产效率。

4 结论

本文立足实际需求，将标定、测试、观察记录过程使用IT技术结合起来，实现了自动化解决方案，节约了成本，提高了效率。

随着变速箱产品自动化，智能化程度越来越高，电子设备的应用也将更加广泛，TCU产品的市场需求会越来越大，生产节奏将越来越快。如何快速验证产品质量，保证产品的可靠性已经成为一个现实问题。单靠人力已经无法满足要求，引入定制化、自动化的一揽子测试验证解决方案势在必行。本文的方案提供了一种车辆自动化电子设备测试验证的典型范例。

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