一种基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全自动检测系统和方法

摘要

一种基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全自动检测系统及方法，所述系统包括：开关量输入单元、开关量输出单元、模拟量输出单元、脉冲量处理单元、CAN报文控制单元及工控机中央处理单元，其中：开关量输入单元，用于检测CAN总线控制模块的开关量输出引脚的电平状态；开关量输出单元，用于向CAN总线控制模块的开关量输入引脚提供输入状态；模拟量输出单元，用于向CAN总线控制模块的模拟量输入引脚提供阻值不同的电阻信号；脉冲量处理单元，用于向CAN总线控制模块提供车速和转速信号；CAN报文控制单元，用于接收所述工控机中央处理单元发送的CAN报文控制命令；工控机中央处理单元，负责整个系统的协调和处理。本发明可以检测多种不同型号的CAN总线模块。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全 自动检测系统及检测方法。

背景技术

近几年我国汽车电子行业发展迅猛，多家国内汽车电子企业都研发了自己 的汽车CAN（串行多主站控制器局域网络）总线产品。主要包括CAN总线控制 模块、CAN总线组合仪表、CAN总线汽车行驶记录仪等。这些CAN总线产品都 兼具CAN报文接收和发送功能，既可以随时从CAN总线上获取信息，又能将自 身所采集到的状态信息形成CAN报文发布到CAN总线上，供CAN总线上的其它 模块使用。这种简单而有效的交互方式迅速获得各主机厂的青睐，从而促使CAN 总线产品的蓬勃发展，进而衍生出了一系列功能繁杂，界面精美的CAN总线产 品，然而与这些灵活多变的CAN总线产品相对的是汽车电子生产厂家在量产时 对CAN总线产品检测手段的相对落后。

目前，几乎所有的汽车电子厂家对CAN总线产品的检测都是采用手动检测的方 式，所谓手动检测方式就是事先根据特定的CAN总线产品的电路逻辑设计好检测台， 然后通过人来拨动检测台上的开关来模拟输入状态（接地，接高或者悬空），然后 通过观察检测台上的灯泡的亮灭来确定当前逻辑的正确性。这种检测方式有以下几 大缺陷：

一、检测人员需要不断的拨动开关，观察灯泡的亮灭，这样相当耗时，检测效 率低；

二、针对每一种CAN总线产品都得有一个与之相匹配的检测台，检测设备不通 用，成本高；

三、仅靠人力的检测使得产品的检测质量和检测人员的能力水平息息相关，这 样很难确保检测流程的标准化和规范化。

因此，如何将上述现有的技术问题加以解决，即为本领域技术人员的研究 方向所在。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全自动检测 系统和方法，实现了对汽车CAN总线模块的全自动标准化检测。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全自 动检测系统，其包括：开关量输入单元、开关量输出单元、模拟量输出单元、 脉冲量处理单元、CAN报文控制单元及工控机中央处理单元，其中：

所述的开关量输入单元，用于检测CAN总线控制模块的开关量输出引脚的 电平状态，并监测工控机中央处理单元发出的控制命令；

所述的开关量输出单元，用于向CAN总线控制模块的开关量输入引脚提供 输入状态；

所述的模拟量输出单元，用于向CAN总线控制模块的模拟量输入引脚提供 阻值不同的电阻信号，并模拟不同的传感器数值；

所述的脉冲量处理单元，用于向CAN总线控制模块提供车速和转速信号， 同时用于检测CAN总线控制模块的脉冲量输出引脚的信息；

所述的CAN报文控制单元，用于接收所述工控机中央处理单元发送的CAN 报文控制命令，执行完毕后，向所述工控机中央处理单元发送执行完毕报文；

所述的工控机中央处理单元，负责整个系统的协调和处理，包括接收CAN 总线控制模块和CAN报文控制单元的通信报文，向CAN报文控制单元发送控制 命令报文；通过PCI总线向所述开关量输入单元、所述模拟量输出单元发送控 制命令功能。

其中，所述的开关量输入单元直接或者通过MCU接口接入PCI板卡，当监 测到工控机中央处理单元通过PCI总线向PCI板卡发出的控制命令，则检测CAN 总线控制模块开关量输出引脚的电平状态，并将该状态通过PCI总线回送至所 述工控机中央处理单元。

其中，所述的开关量输出单元向CAN总线控制模块的开关量输入引脚提供 的输入状态为高电平，低电平和悬空三种状态。

其中，所述的开关量输出单元受控于所述CAN报文控制单元，所述CAN报 文控制单元接收到所述工控机中央处理单元发送的控制报文后，控制所述开关 量输出单元为指定引脚提供指定电平，执行完毕后所述CAN报文控制单元向所 述工控机中央处理单元发送输出完毕CAN报文。

其中，所述的模拟量输出单元受控于所述的工控机中央处理单元，所述的 工控机中央处理单元通过PCI总线直接向模拟量输出单元发出控制命令输出电 阻信号。

其中，所述的脉冲量处理单元受控于CAN报文控制单元，所述的CAN报文 控制单元接收所述工控机中央处理单元的控制报文，控制脉冲量处理单元检测 脉冲量输出引脚的相关信息。

为了达到上述目的，本发明还提供一种基于PCI板卡的汽车CAN总线模块 全自动检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤21：分析所要检测的CAN总线模块的类型及其所要实现的功能逻辑；

步骤22：在工控机上安装系统配置软件，并启动检测系统的开关量输出功 能测试；

步骤23：工控机中央处理单元通过CAN总线向CAN报文处理单元发送开关 量输出开始测试命令，进行开关量输出管脚功能检测；

步骤S24：工控机中央处理单元解析待测试的模拟量配置信息，进行检测系 统的模拟量输出测试；

步骤S25：工控机中央处理单元通过CAN总线向CAN报文处理单元发送脉冲 量输出测试命令，进行检测系统的脉冲量处理单元测试；

步骤26：当全部测试完毕后，工控机中央处理单元的应用程序会输出测试 日志文件，供检测人员查看。

其中，在步骤21的步骤中，分析所要检测的CAN总线模块的类型及其所要 实现的功能逻辑包括分析开关量输入个数、输入逻辑和引脚关系、开关输出的 个数和所受控的输出逻辑、模拟量电阻值的映射关系、车速转速的频率信息、 制定配置信息。

其中，步骤23具体包括：工控机中央处理单元通过CAN总线向CAN报文处 理单元发送开关量输出开始测试命令，CAN报文处理单元解析配置信息中的该输 出引脚所受控的输入逻辑，通过开关量输出单元输出有效电平，从而让CAN模 块的相关输入引脚保持相应的有效电平状态，然后通过PCI-IO输入板卡检测CAN 总线模块的该输出引脚的当前电平状态，并将该状态返回到上位机，与初始配 置值相较，如果一致则提示该引脚测试正常，反之则提示该引脚输出异常，测 试完毕后自动回到步骤22发送下一个待测试的开关量输出管脚的配置信息至工 控机中央处理单元，然后重复步骤23，直到所有的开关量输出管脚功能全部测 试完毕为止，此时会自动进入步骤24。

其中，步骤24具体包括：检测系统的模拟量输出测试，工控机中央处理单 元解析待测试的模拟量配置信息，通过PCI板卡控制电阻板输出不同阻值的电 阻信号，CAN总线模块采集该电阻值并按照制定好的协议形成CAN报文，发布到 CAN总线上，工控机中央处理单元通过PCI-CAN板卡接收该报文并解析，解析的 结果和初始配置值相较，如果一致则提示该引脚测试正常，反之则提示该引脚 输出异常；测试完毕后自动回到步骤22发送下一个待测试的模拟量的配置信息 至工控机中央处理单元，然后重复步骤24，直到所有的模拟量输出管脚功能全 部测试完毕为止，此时会自动进入步骤25。

其中，步骤25具体包括：检测系统的脉冲量处理单元测试，工控机中央处 理单元通过CAN总线向CAN报文处理单元发送脉冲量输出测试命令，CAN报文处 理单元解析命令并采集CAN总线模块脉冲信号，获取其幅值、频率、占空比信 息按照制定好的协议形成CAN报文，发布到CAN总线上，工控机中央处理单元 通过PCI-CAN板卡接收该报文并解析，解析的结果和初始配置值相较，如果一 致则提示该脉冲量输出正常，反之则提示该脉冲量输出异常，测试完毕后自动 回到步骤22发送下一个待测试的脉冲量输出的配置信息至工控机中央处理单 元，然后重复步骤25，直到所有的脉冲量输出管脚功能全部测试完毕为止，此 时会自动进入步骤26。

与现有测试方法相比，本发明的有益效果在于，使用本发明的系统和方法 后，无需任何的硬件改造和设备重组，仅通过上位机软件修改配置信息就可以 检测多种不同型号的CAN总线模块。且本发明采用PCI板卡的数据接口方式， 既可以利用工控机强大的数据处理能力，又可以很方便的实现与底层硬件的接 口互连，其对信息的处理速度要远高于嵌入式系统和PLC控制器。另外，PCI 板卡的硬件结构通用性强、灵活可靠，使得系统升级也变得非常的方便和快捷。

附图说明

图1是本发明一种基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全自动检测系统的结构框 图；

图2是本发明一种基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全自动检测系统的方 法的流程图；

图3是本发明一种基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全自动检测系统底层 硬件结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发 明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，是本发明一种基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全自动检测 系统的结构框图，本发明的一种基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全自动检测 系统包括：开关量输入单元15、开关量输出单元11、模拟量输出单元12、脉冲 量处理单元13、CAN报文控制单元14及工控机中央处理单元16，其中：

所述的开关量输入单元15，用于直接输入开关量或者通过MCU接口接入PCI 板卡，开关量输入单元15监测工控机中央处理单元16发出的控制命令，当监 测到工控机中央处理单元16通过PCI总线向PCI板卡发出的控制命令，则检测 CAN总线控制模块开关量输出引脚的电平状态，并将该状态通过PCI总线回送至 工控机中央处理单元16。

所述的开关量输出单元11，用于向CAN总线控制模块的开关量输入引脚提 供输入状态，即高电平，低电平和悬空三种状态。所述的开关量输出单元11受 控于CAN报文控制单元14，CAN报文控制单元14接收到工控机中央处理单元16 发送的控制报文后，控制开关量输出单元11为指定引脚提供指定电平，执行完 毕后CAN报文控制单元14向所述工控机中央处理单元16发送输出完毕CAN报 文。

所述的模拟量输出单元12，用于向CAN总线控制模块的模拟量输入引脚提 供阻值不同的电阻信号，用于模拟不同的传感器数值。模拟量输出单元12受控 于工控机中央处理单元16，工控机中央处理单元16通过PCI总线直接向模拟量 输出单元12发出控制命令输出电阻信号。

所述的脉冲量处理单元13，用于向CAN总线控制模块提供车速和转速信号， 同时用于检测CAN总线控制模块的脉冲量输出引脚的脉冲频率、电压和占空比 等信息。脉冲量处理单元13受控于CAN报文控制单元14，CAN报文控制单元14 接收工控机中央处理单元16的控制报文，控制脉冲量处理单元检测脉冲量输出 引脚的相关信息，执行完毕后CAN报文控制单元14向工控机中央处理单元发送 输出测量数据CAN报文。

所述的CAN报文控制单元14，用于接收工控机中央处理单元16发送的CAN 报文控制命令，执行完毕后，向工控机中央处理单元发送执行完毕报文。

所述的工控机中央处理单元16，负责整个系统的协调和处理，主要包括接 收CAN总线控制模块和CAN报文控制单元的通信报文；向CAN报文控制单元14 发送控制命令报文；通过PCI总线向开关量输入单元、模拟量输出单元发送控 制命令等功能。

如图2所示，本发明还提供了基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全自动检 测系统的方法，其包括以下步骤：

步骤21，分析所要检测的CAN总线模块的类型及其所要实现的功能逻辑， 具体包括开关量输入个数，输入逻辑和引脚关系，开关输出的个数和所受控的 输出逻辑，模拟量电阻值的映射关系，车速转速的频率等信息，制定配置信息。

步骤22，在工控机上安装系统配置软件，将步骤21所生成的配置信息填入 配置软件列表中，点击开始按钮后，应用软件会将第一个待测试的输出管脚的 配置信息发送给工控机中央处理单元16，从而启动开关量输出功能测试。

步骤23，启动检测系统的开关量输出功能测试后，工控机中央处理单元16 通过CAN总线向CAN报文处理单元14发送开关量输出开始测试命令，CAN报文 处理单元14解析配置信息中的该输出引脚所受控的输入逻辑，通过开关量输出 单元输出有效电平，从而让CAN模块的相关输入引脚保持相应的有效电平状态， 然后通过PCI-IO输入板卡检测CAN总线模块的该输出引脚的当前电平状态，并 将该状态返回到上位机，与初始配置值相较，如果一致则提示该引脚测试正常， 反之则提示该引脚输出异常。

测试完毕后自动回到步骤22发送下一个待测试的开关量输出管脚的配置信 息至工控机中央处理单元16，然后重复步骤23，直到所有的开关量输出管脚功 能全部测试完毕为止，此时会自动进入步骤24。

步骤24，检测系统的模拟量输出测试，工控机中央处理单元16解析待测试 的模拟量配置信息，通过PCI板卡控制电阻板输出不同阻值的电阻信号，CAN总 线模块采集该电阻值并按照制定好的协议形成CAN报文，发布到CAN总线上， 工控机中央处理单元16通过PCI-CAN板卡接收该报文并解析，解析的结果和初 始配置值相较，如果一致则提示该引脚测试正常，反之则提示该引脚输出异常。 测试完毕后自动回到步骤22发送下一个待测试的模拟量的配置信息至工控机中 央处理单元16，然后重复步骤24，直到所有的模拟量输出管脚功能全部测试完 毕为止，此时会自动进入步骤25。

步骤25，检测系统的脉冲量处理单元测试，工控机中央处理单元16通过 CAN总线向CAN报文处理单元发送脉冲量输出测试命令，CAN报文处理单元14 解析命令并采集CAN总线模块脉冲信号，获取其幅值、频率、占空比等信息按 照制定好的协议形成CAN报文，发布到CAN总线上。工控机中央处理单元16通 过PCI-CAN板卡接收该报文并解析，解析的结果和初始配置值相较，如果一致 则提示该脉冲量输出正常，反之则提示该脉冲量输出异常。测试完毕后自动回 到步骤22发送下一个待测试的脉冲量输出的配置信息至工控机中央处理单元 16，然后重复步骤25，直到所有的脉冲量输出管脚功能全部测试完毕为止，此 时会自动进入步骤26。

步骤26，当全部测试完毕后，工控机中央处理单元16的应用程序会输出测 试日志文件，供检测人员查看。

图3为基于PCI板卡的汽车CAN总线模块全自动检测系统的硬件结构示意 图。

主要由工控机、PCI-CAN板卡、PCI-IO输入输出板卡、MCU接口电路等组成， 工控机主要完成初始参数配置、信息处理、人机交互等功能。PCI-CAN板卡主要 负责与CAN总线模块和MCU接口电路进行CAN通信。PCI-IO输入输出板卡主要 是检测IO引脚状态和提供输出功能。MCU接口电路包括了脉冲量检测功能和电 阻信号输出功能，并可以通过CAN报文把采集到的一部分测试信息发送给工控 机。

综上所述，使用本发明的系统和方法后，无需任何的硬件改造和设备重组， 仅通过上位机软件修改配置信息就可以检测多种不同型号的CAN总线模块。且 本发明采用PCI板卡的数据接口方式，既可以利用工控机强大的数据处理能力， 又可以很方便的实现与底层硬件的接口互连，其对信息的处理速度要远高于嵌 入式系统和PLC控制器。另外，PCI板卡的硬件结构通用性强、灵活可靠，使得 系统升级也变得非常的方便和快捷。

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，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、 变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。