作者 | 24601小編 | 吃不飽

當(dāng)前車載以太網(wǎng)得到了大范圍應(yīng)用，但出于成本、可靠性等綜合因素的考慮，CAN和LIN仍大范圍應(yīng)用于車載總線中，CAN和LIN之間的信息交互的需求仍然很大，承載著CAN-CAN，CAN-LIN之間信息路由的“網(wǎng)關(guān)”，可能不再是獨(dú)立的物理實(shí)體（單獨(dú)網(wǎng)關(guān)控制器），但對(duì)應(yīng)邏輯實(shí)體依然發(fā)揮著十分重要的作用。01診斷路由的作用和路由方式的選擇
在研發(fā)階段的診斷測(cè)試過程中，我們一般將被測(cè)的診斷網(wǎng)段直連至診斷測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，但在成品汽車中，各電子部件之間通過線束直連在一起，而線束由膠皮或其他防護(hù)材料包裹，如果車輛已經(jīng)生產(chǎn)完成或者已經(jīng)售出，此時(shí)想對(duì)某個(gè)單獨(dú)的樣件進(jìn)行診斷，我們拆下零件剪開線束再接到診斷儀上進(jìn)行測(cè)試是不現(xiàn)實(shí)的。
而如果我們給每部分定義不同的診斷ID，從一條預(yù)留出的用于診斷網(wǎng)段發(fā)送診斷請(qǐng)求，通過診斷ID判斷是對(duì)哪個(gè)樣件進(jìn)行診斷請(qǐng)求并將該診斷請(qǐng)求通過網(wǎng)關(guān)路由到相應(yīng)的ECU上，之后，樣件的診斷響應(yīng)再通過網(wǎng)關(guān)路由回我們預(yù)留的診斷線路上。這樣，我們只需要預(yù)留一條總線，就可以對(duì)全車支持診斷功能的ECU進(jìn)行診斷。而不同的零件的診斷請(qǐng)求和診斷響應(yīng)通過網(wǎng)關(guān)路由的行為稱之為診斷路由，如下圖。圖 1診斷路由示例
對(duì)于需要路由的信息，我們一般有以下幾種方式對(duì)其路由：

直接報(bào)文路由

無論源網(wǎng)段的發(fā)送模式（事件、周期或者其他形式），網(wǎng)關(guān)在從源網(wǎng)段接收到報(bào)文后立即將報(bào)文路由到目標(biāo)網(wǎng)段，如果沒有收到源報(bào)文，則不需要路由。可以改變ID，但不可以改變報(bào)文中信號(hào)的值、Layout以及DLC，轉(zhuǎn)發(fā)速率較快。

周期報(bào)文路由

在網(wǎng)關(guān)路由功能激活狀態(tài)下，需要周期性的將報(bào)文從源網(wǎng)段發(fā)送到目標(biāo)網(wǎng)段的模式稱之為周期報(bào)文路由。可以改變ID，但不可以改變報(bào)文中信號(hào)的值、Layout以及DLC。

直接信號(hào)路由

在此模式下，可以更改報(bào)文中的 ID、DLC、信號(hào)的布局和長度。網(wǎng)關(guān)在從源網(wǎng)段接收到信號(hào)后立即路由到目標(biāo)網(wǎng)段，如果沒有收到源信號(hào)，則不需要向目標(biāo)網(wǎng)段路由。

周期信號(hào)路由

如果需要路由的信號(hào)來自多個(gè)報(bào)文，則可以使用周期信號(hào)路由模式。網(wǎng)關(guān)將從多個(gè)源報(bào)文導(dǎo)出的信號(hào)重新組合成一個(gè)新的目標(biāo)報(bào)文，并以周期方式發(fā)送。
對(duì)于診斷報(bào)文，我們對(duì)其進(jìn)行路由時(shí)不需要修改其數(shù)據(jù)場(chǎng)，同時(shí)大部分情況下我們不需要診斷報(bào)文在目標(biāo)網(wǎng)段進(jìn)行周期性發(fā)送（為維持當(dāng)前會(huì)話周期性發(fā)送3E 80等情況除外），與此同時(shí)，診斷報(bào)文對(duì)順序，時(shí)效性和報(bào)文完整度也有一定要求。因此這種情況下我們對(duì)診斷報(bào)文采用直接報(bào)文的形式進(jìn)行路由是較為合理的。02診斷路由的測(cè)試環(huán)境
以使用CANoe和VN設(shè)備為例，進(jìn)行診斷路由測(cè)試的環(huán)境如下：圖 2 診斷路由測(cè)試環(huán)境

CANoe：使用Vector公司的CANoe軟件來模擬除了DUT以外的其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；仿真各節(jié)點(diǎn)的報(bào)文發(fā)送與接收；記錄檢測(cè)總線報(bào)文。

VN1640A：提供CAN總線和LIN總線的硬件接口，結(jié)合CANoe進(jìn)行信號(hào)和報(bào)文的采集與輸出

Power supply：對(duì)DUT和LIN總線提供供電電壓和接地。

R：終端電阻

03診斷路由常見的功能與測(cè)試

網(wǎng)關(guān)診斷網(wǎng)段測(cè)試

一般情況下網(wǎng)關(guān)最多只有兩個(gè)網(wǎng)段支持診斷（其中一條用于遠(yuǎn)程診斷），即我們使用網(wǎng)關(guān)本身的診斷請(qǐng)求ID通過不同的網(wǎng)段向網(wǎng)關(guān)進(jìn)行診斷請(qǐng)求，應(yīng)該有且只有兩條網(wǎng)段發(fā)送時(shí)，DUT才會(huì)給予響應(yīng)，使用其他網(wǎng)段對(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行診斷請(qǐng)求網(wǎng)關(guān)應(yīng)該不予響應(yīng)。

網(wǎng)關(guān)是路由該網(wǎng)關(guān)下支持診斷功能的樣件，對(duì)于網(wǎng)關(guān)自身的請(qǐng)求ID和診斷ID，一般不參與路由且只有規(guī)定的至多兩路總線可以支持與網(wǎng)關(guān)本身進(jìn)行診斷通訊。

網(wǎng)關(guān)診斷路由的一致性測(cè)試

根據(jù)路由表仿真源網(wǎng)段報(bào)文，觀察我們仿真的源網(wǎng)段的診斷報(bào)文是否按照路由表正確地路由（包括ID、DLC、數(shù)據(jù)場(chǎng)等）。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)映射功能

當(dāng)我們通過診斷將一網(wǎng)段的數(shù)據(jù)映射功能打開時(shí)，此網(wǎng)段的數(shù)據(jù)能夠全部映射到診斷網(wǎng)段，無論它是否在路由表中；當(dāng)數(shù)據(jù)映射功能關(guān)閉時(shí)，此網(wǎng)段的數(shù)據(jù)停止映射。開啟此功能可以很方便的通過OBD功能來讀取其他網(wǎng)段上的應(yīng)用報(bào)文、網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文、診斷報(bào)文，方便工程師和售后維修人員對(duì)總線進(jìn)行設(shè)置和維修。

gatewaying-on-the-fly

在診斷消息需要多幀發(fā)送的時(shí)候，如果存在該功能，路由將在所有數(shù)據(jù)被接收前就開始轉(zhuǎn)發(fā)（當(dāng)達(dá)到指定閾值時(shí)），如果我們需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大，使用該功能可以節(jié)省內(nèi)存和時(shí)間。04CAN-LIN等帶協(xié)議轉(zhuǎn)換的路由
在傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)的路由中經(jīng)常涉及到不同傳輸協(xié)議間的路由，例如CAN FD-CAN，CAN-LIN等，我們以CAN-LIN的路由作為介紹。
由于CAN和LIN的傳輸協(xié)議不一致，網(wǎng)關(guān)在源網(wǎng)段以CAN的傳輸層協(xié)議接收數(shù)據(jù)后，在LIN的網(wǎng)段按照LIN傳輸層協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)。CAN和LIN的報(bào)文雖然都是8字節(jié)，但由于傳輸層協(xié)議不同， CAN和LIN網(wǎng)段的每幀報(bào)文傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容都是不一致的。此外，由于CAN和LIN的傳輸速率不一樣，CAN網(wǎng)段接收數(shù)據(jù)后存儲(chǔ)在緩存中，在LIN網(wǎng)段按順序發(fā)出。

因此，當(dāng)我們?cè)谧鳛樵淳W(wǎng)段的CAN上發(fā)送一條診斷請(qǐng)求消息時(shí)，CAN的診斷消息首先存儲(chǔ)在網(wǎng)關(guān)的緩存中，等待LIN的調(diào)度表執(zhí)行到0x3C的報(bào)文時(shí)再從緩存中發(fā)出到LIN總線上。

發(fā)送和接收過程如下圖：圖 3 CAN-LIN診斷路由
其中，虛線箭頭代表網(wǎng)關(guān)發(fā)出的LIN報(bào)文頭。

05小結(jié)
隨著電子電器架構(gòu)的升級(jí)換代，網(wǎng)關(guān)的“型態(tài)”和功能特性都呈現(xiàn)了新的變化。但如本文介紹的，其基礎(chǔ)的、傳統(tǒng)的功能特性會(huì)長時(shí)間地存在，對(duì)其驗(yàn)證測(cè)試是很重要的工作。北匯信息緊跟“網(wǎng)關(guān)”技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)，專注于汽車電子測(cè)試，通過與各OEM的合作，從源頭掌握了各類型網(wǎng)關(guān)路由的策略和設(shè)計(jì)需求，積累了豐富的測(cè)試實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，覆蓋了第一代和第二代及第三代架構(gòu)下的網(wǎng)關(guān)。本文對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)中的診斷路由進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，而后續(xù)文章我們將針對(duì)新一代“網(wǎng)關(guān)”，其新的功能特點(diǎn)、構(gòu)成型態(tài)以及測(cè)試方案與大家繼續(xù)探討和分享。