标签: 车载以太网测试

从北汇信息公众号发布《麻小扎啤龙门阵，聊聊车载以太网测试》的文章已经过去好些年头了，回顾这些年车载网络测试的发展历程，我们见证了技术的巨大变迁。 一、燃油车时代 回顾早期的车载网络，在燃油车主导的时代，车载网络就像生物体的周围神经系统，采用分层式架构来满足基础控制需求。在这个阶段，CAN总线扮演着"运动神经"的角色，负责控制单元之间的通信，虽然带宽有限，但足以支持主干单元的协同工作。而LIN总线则如同"末梢神经"，处理车窗升降、雨刷控制等低速率场景。 随着技术的进步，FlexRay与MOST总线开始崭露头角。FlexRay实现了X-by-Wire线控技术的突破，而MOST总线则支撑起了CD换碟机等早期娱乐系统。 在这个阶段，测试工作相对简单直接。测试人员主要依靠示波器和协议分析仪就能满足50%的测试需求，测试场景基于固定的信号交互，数据流向也相对稳定。每个ECU的功能单一，测试复杂度和工作量基本均衡，测试流程也相对固定。这个阶段对于北汇来说也是一个测试积累的阶段，建立了CAN/LIN网络测试基础以及燃油车的功能测试能力。 二、电动化智能化迭代 随着特斯拉Model S的横空出世，揭开了车载网络智能化改造的序幕。车载以太网开始渗透到诊断系统、智能座舱和自动驾驶三大核心领域。在诊断系统方面，OBD接口升级至DoIP协议；智能座舱领域，高清环视系统催生了高带宽需求；自动驾驶领域，则需要处理毫米波雷达点云数据的传输。 这一时期，域控制器架构初现雏形，通过功能域划分理念，传统ECU的数量开始减少，预埋硬件加软件升级的模式开始萌芽。通信协议也逐步标准化，AUTOSAR等以太网通信框架、SOME/IP协议以及DoIP诊断协议得到广泛应用。 测试体系也迎来了重大革新。测试架构全面升级，需要同时覆盖物理层、协议栈和应用层的以太网全链路测试成为新常态。域控制器整合了更多功能，单个控制器的测试项目呈倍数增长，跨域协同测试成为新的挑战。测试分工也发生重构，Tier1从单一功能测试转向域级集成测试，OEM增加了多域协同验证的职责，专业测试服务商开始参与企业标准的制定以及符合性认证。自动化测试脚本的普及和测试数据管理体系的建立，显著提升了测试效率。北汇信息也迎着变革的东风快速前进，建立了车载以太网的全链路测试以及第三方认证测试的机制，提供了多样化的技术咨询服务。 三、软件定义汽车 而进入软件定义汽车时代，智能电动汽车的普及推动车载网络向"数字神经系统"进化。新一代架构的区域控制，智驾一体对计算能力和数据吞吐提出了更高要求。时间敏感网络（TSN）开始落地，对数据的分类、细化和时间要求更加严格。服务化通信模式逐渐普及，SOA架构解耦了软硬件，软件模块可以动态加载更新，第三方应用生态也开始接入。 在这个阶段，测试工作面临着更大的挑战。测试规模呈指数级增长，服务接口数量复杂程度远超探索阶段，测试场景呈现组合爆炸式增长，软件版本迭代周期急速缩短。测试从静态验证转向持续迭代验证模式，从单点功能转向系统级协同验证，从封闭测试转向开放生态测试。 测试策略也全面升级，持续集成/持续部署（CI/CD）驱动的敏捷测试、软件架构分层驱动的系统测试、场景数据驱动的智能化测试成为主流。测试重心开始转移，从功能正确性向系统鲁棒性转移，从单一场景向全域场景覆盖转移。北汇信息也顺应技术发展趋势，结合自身特点，提供TSN、SOA等相关技术的测试方案，为行业发展贡献一份力量。 总结 当车载网络从"血管系统"进化为"神经网络"，测试体系也经历了从"听诊器"到"CT扫描"的质变。这种协同进化揭示出一个重要规律：技术复杂度每提升一个数量级，测试维度需要扩展三个维度。唯有建立技术研发与验证能力的正反馈循环，才能驾驭智能汽车时代的复杂性挑战。这种演进不仅体现了技术的进步，更展示了整个汽车行业在追求卓越过程中的不懈努力。

2024新年伊始，一汽研发总院在经过充分和系统性考核之后，给北汇信息颁发了外部实验室认可证书。此次是继2021年7月，北汇信息获得一汽红旗 (中国一汽智能网联开发院)的“车载以太网测试认证”之后的一次重大认可项目扩项。 2023年上半年，一汽红旗再次开展了外部实验室的考核。经过严格的线上及线下考核，北汇信息最获得了一汽在汽车电子测试专业能力方面的认可，具有如下检测服务能力： 高速CAN通信测试 LIN主节点通信测试 LIN从节点通信测试 CAN-CAN网关路由测试 CAN-LIN网关路由测试 CAN简单网络管理测试 CAN直接网络管理测试 CAN基本诊断服务测试 CAN传输层诊断协议测试 OBD诊断服务测试 此前，北汇信息已于2023年一汽红旗 (中国一汽智能网联开发院)的“ 车载以太网测试认证”成功增加“以太网1000BASE-T1物理层测试（PMA&IOP）”千兆以太网检验项目。 随着软件定义汽车带来的新四化，中国汽车行业发生了显著变化，成为新技术应用的重要引领力量。汽车电子系统日益复杂，控制功能和通信技术快速迭代演变，对于研发的挑战日益提升。为确保部件测试的准确可靠，避免产品召回，汽车整车厂正更多加强与行业的专业测试服务商合作。北汇信息非常感谢像一汽红旗这样的行业佼佼者选择携手，共同探索外部测试与认证的新模式。 北汇信息测试认证服务 北汇信息基于与国内外主流整车厂在网络通信、诊断刷写、功能测试领域的项目服务、合作及结合自身的经验积累，为汽车零部件供应商Tier 1客户提供第三方测试认证服务。 北汇信息可提供满足如下OEM测试标准的测试服务（排名不分先后）： 国内OEM：吉利（1.0和2.0和3.0）、泛亚、上汽、长城、广汽、长安、一汽、北汽、BYD、奇瑞、东风、通用五菱等 GlobalOEM：大众（MQB和MEB）、通用、福特、Volvo、捷豹路虎、PSA、雷诺、丰田等 北汇信息可提供涵盖以下内容的测试认证服务： 北汇信息始终专注于汽车电子领域的新技术和新产品，为整车厂和零部件企业提供完整的研发、测试解决方案。从测试工具、专用测试设备、完整测试方案到实车测试服务，我们与我们的客户一起努力，让中国的汽车变得越来越安全、越来越舒适、越来越智能。

一、前言 本着相互帮助，共同进步的原则 ，邀请到 北汇汽车电子测试部 有着多年测试实战经验的老炮儿黄东风和大家聊聊车载以太网那些事！ 黄总 才思泉涌，洋洋洒洒写下从“关于测试”、“以太网-测试什么”、“以太网-如何测”、到“以太网-测试策略”的全面的车载以太网经验和心得，今天先从“关于测试”聊起，后续将陆续发布其他三个主题的 微信文章 ，敬请持续关注 ！ 二、 关于测试 工作不分贵贱，所谓“技术含量”，取决于工作对象和工作目标，汽车电子测试面向的对象的复杂度远超想象：整车电子电器 功能&网络等组件，这是各嵌入式系统的集合体，是软件、硬件的集合体。这是建楼房的过程，先要打好知识点的桩子，桩子越多越深楼越稳，系统观决定了楼的构型（能建多高），项目经验用以实现精装修，这是做好测试的修炼之路。 另外， 测试发现问题不是终点，而是起点 ，无论对于我们测试服务团队还是对于我们所服务的客户 而言 。 问题定位 是网络或诊断或功能软件引起， 亦或 硬件引起？做到这一点，是不是 嵌入 式 软硬件 、通信诊断协议 、 代码实现机制 、 基础 车辆知识（车辆模式、电源管理 等 ） 都需要具备 一些 呢？ 不然，就 如 同盲人摸象！ 问题风险分析 发现的 问题对整车哪些功能，或是用户体验带来直接影响或 为 潜在风险， 没有 网络 和功能 知识的 融会贯通 ， 没有对整车功能和特性的理解，没有 电子电器的系统观 （对于建立系统和实车测试规范尤为重要） 是做不到的 。 问题 挖掘 针对问题（这是宝藏）， 上至源头 的 需求规范是否需完善，下至测试规范 该如何补充 ， 以寻求覆盖度、深度和效率的平衡 ，测试系统该如何设计 ，都是 需深加工 的 。 此处 划 个重点， 测试对象是软硬件结合的嵌入式系统，一定不能忽略硬件知识的储备， 学好 数电 / 模电 /单片机 ，是很受用的。 举 个例子 ： CAN 的 系统网络测试中的阻抗匹配通常定义的下限为 5 0 Ω ， 为何？ —— 不了解收发器，怎么能知其 所以 然 ？ 以太网的P HY 更复杂 更如此，都在提U DP-NM ，但 当前 没任 一 OEM 用 此 ，为何？ —— 不了解 P HY 工作原理， 怎么能知其所以然？ TC8-IOP（交互性）测试为何重要，不了解PHY的Link机制，如何能一针见血（将在下篇略作展开）！ 当然不只是网络测试，功能测试不明白信号检测、功率驱动，不知道高 /低边为何物，不了解故障检测机制，测试分析如何开展？对测试而言，没有硬件功底如同空中楼阁，且这种趋势越加明显。 对整车功能的理解和系统观是 打怪进 阶必经之路，不然，单就以太网而言， 100Base-T1的Polarity detection为何不被采用，Auto MDI/MDIX何场景用或不用，100Base-Tx为何要增加一条“激活线”，SOME/IP系统&实 车测什么 等等，何以解忧，何以溯源？ 至此，汽车电子测试对知识体系和工程经验的要求是不是超出大家的看法，是不是高大上很多？能测出问题“知其然”的 Level，三年时间足矣；“知其所以然”终其一生学习和实践都不算夸张（尤其在当下技术快速迭代的时代背景下）。需要在杂家和专家间无级变速，为何“专业优秀”的汽车电子测试人员稀缺，可见一斑。 所以小伙伴和同仁们，我们最多算是过了泸定桥（部分仍在赤水突围），后面还有雪山和草地沼泽呢！不妄自菲薄，不自命不凡，未来可期，北汇和你一起乘风破浪，加油测试人！

前言 2021年5月份，北汇基于对IOP测试的理解和经验积累，根据OPEN Alliance1000BASE-T1(Draft)物理层测试规范，采用了基于Vector CANoe、VN5650、VT System和TechnicaGolden Device组合式的方案，实现了1000BASE-T1 IOP测试。如今，北汇基于Technica公司升级版的Golden Device，推出“一站式”100&1000BASE-T1 IOP测试解决方案。 测试方案简介 针对100BASE-T1和1000BASE-T1的IOP测试项，Link-up Time与SignalQuality的测试要求完全相同，其中OABR_CABLE_03：Cable diagnostics for good cable是针对千兆新增测试项。如下将介绍各测试项的实现方案。 Link-up Time ▲Link-up Time - Trigger：Power on Link Partner ▲被测控制器上电且唤醒，使用Vector CANoe CAPL编程触发Golden Device的Link-up Time - Trigger：Power on Link Partner测试程序，Golden Device自动记录每次的Link时间并回传给Vector CANoe软件 图1 Link-up Time - Trigger：Power on Link Partner测试接线图 ▲Link-up Time - Trigger：Power on DUT 使用Vector CANoe CAPL编程触发Golden Device的Link-up Time - Trigger：Power on DUT测试程序，Golden Device自动记录每次的Link时间并回传给Vector CANoe软件 图2 Link-up Time -Trigger：Power on DUT测试接线图 ▲Link-up Time - Trigger：Wake-Up DUT 被测控制器处于休眠状态，使用CANoe CAPL编程触发Golden Device的Link-up Time - Trigger：Wake-Up DUT测试程序，Golden Device自动记录每次的Link时间并回传给CANoe软件 图3Link-up Time - Trigger：Wake-Up DUT测试接线图 Signal Quality ▲OABR_SIGNAL_01：Indicated signal quality for channel with decreasing quality ▲OABR_SIGNAL_01：Indicated signal quality for channel with decreasing quality 将Golden Device的Link Partner与被测控制器PHY端口连接，通过CANoe CAPL编程修改噪声模式（100BASE-T1/1000BASE-T1）和噪声等级，以及发送被测控制器测试指令获取DUT的SQI和Link Status 图4Signal Quality测试接线图 Cable Diagnostic ▲OABR_CABLE_01：Cable diagnostics for near and far end short ▲OABR_CABLE_02：Cable diagnostics for near and far end open ▲OABR_CABLE_03：Cable diagnostics for good cable 将Golden Device的故障注入模块串联在Link Partner端口和被测控制器PHY端口之间，通过CANoe CAPL编程实现短路/开路故障自动注入功能，以及发送被测控制器指令获取DUT的Cable Status 图5 OABR_CABLE测试接线图 测试案例简介 测试工程 基于CANoe CAPL编写的IOP自动化测试脚本。支持CAN/CAN FD应用报文、CAN/CAN FD诊断报文、RS232、ADB 等方式获取PHY SQI以及线缆状态值的读取。 图6 基于CANoe的操作界面 测试报告 CANoe 软件解析、记录Golden Device回传的结果，并对全部数据结果进行汇总整理方便查看以及问题分析。 图7 测试报告样式 总结 测试方案对比 回顾车载以太网IOP的测试方案迭代历程，北汇从推出满足TC8 1.0使用电阻作为干扰噪声的测试方案，到满足TC8 2.0/3.0联合Technica 百兆Golden Device和R&S噪声发生器的测试方案，到如今可同时满足100BASE-T1和1000BASE-T1的“一站式”测试方案，其中的每一次测试方案升级都紧跟测试需求的步伐，在行业同仁、合作伙伴的支持协助下，完成了一次又一次技术升级。 近1年来，汽车人又开始研究10BASE-T1S和MultiGBASE-T1技术的发展前景和应用场景，Open联盟也成立了TC14和TC15小组制定相关的测试标准，在draft版本中体现了对应的测试内容。 TC14(10BASE-T1S) 典型测试条目如下： ▲proper communication of transmission cycles under different stressconditions ▲PLCA robustness for stressing of clock synchronization andPLCA state machine ▲PLCA diagnostic ▲Signal Quality ▲Harness Defect Detection ▲Topology Discovery ▲Wake-up Sleep TC15(MultiGBASE-T1) 典型测试条目如下： ▲Reliability of indicated link status directly after link-up/ PHY reset ▲Reliability of indicated link status when connected to linkpartner with same MASTER/SLAVE configuration ▲Revoke of link status after link-down ▲Link-up after PHY-reset ▲Link-up after reset of link partner ▲Indicated signal quality for channel with decreasing quality ▲Indicated signal quality for channel with increasing quality ▲Cable diagnostics for error-free channel ▲Cable diagnostics for near and far end open ▲Cable diagnostics for near and far end short 北汇会陆续推出10BASE-T1S和MultiGBASE-T1的IOP测试解决方案，敬请期待。北汇愿与大家持续进行技术分享，共同进步！ 参考文献 IEEEStandard for Ethernet：Amendment 1: Physical LayerSpecifications and Management Parameters for 100 Mb/s Operation over a SingleBalanced Twisted Pair Cable(100BASE-T1) IEEEStandard for Ethernet：Amendment 4: Physical LayerSpecifications and Management Parameters for 1 Gb/s Operation over a SingleTwisted-Pair Copper Cable OPEN Alliance Automotive Ethernet ECU Test Specification_TC8 V1.0 OPEN Alliance Automotive Ethernet ECU Test Specification_TC8 V2.0 OPEN Alliance Automotive Ethernet ECU Test Specification_TC8 V3.0 OA_100BASE-T1_Interoperability_Test_Suite_V1.0 OA_1000BASE-T1_Interoperability_Test_Suite_V1.1 MultiGBASE-T1 Interoperability Test Suite_V0.2 10BASE-T1S Half-Duplex Multidrop Interoperability Test Suite_V0.2 Golden Device User Manual