本实用新型涉及汽车电路技术领域，具体为一种can总线故障注入测试系统。
背景技术：
在汽车领域，可靠性设计一直是重点考虑对象，因此在电子产品的设计阶段，需要提前对产品在工作过程中可能遇到的故障进行分析处理。电子产品工作过程中会出现某段时间不可用故障，导致整个系统出现不稳定情况。为了产品可靠稳定的工作，在产品测试时，人为设置故障环节，考核产品在故障状态下的自我诊断、隔离和控制能力，为产品可靠性设计提供依据。因此，各控制器及其它部件都需要进行一系列严格的测试，现有的测试系统例如vector的vtsystem也可以对待测控制器进行测试，但其只适用于单个部件，而传统的汽车内部有很多控制器，现有的测试方法无法做到同时满足多个控制器的测试请求。另一方面，由于目前，在已有的方案中以rs422和rs232等串口通信控制方式居多，通信节点少，不适合大规模故障注入测试因此需要研究一种能够满足多个控制器的can总线自动化测试的故障注入测试系统。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种can总线故障注入测试系统，利用一个背板连接多个扩展插板，每个所述扩展插板连接多个测试盒；每个测试盒连接一个待测控制器的形式，将数字板卡的数字信号进行一对多的逐级扩展，可以满足多个控制器的can总线自动化测试，采用can总线的形式可以模拟多种故障工况条件；满足多个控制器的can总线自动化测试，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种can总线故障注入测试系统，包括工控机、机柜和测试盒，其中所述工控机中设有数字板卡，所述机柜中设有背板和扩展插板；所述数字板卡与机柜中的背板连接，所述背板连接多个扩展插板，每个所述扩展插板连接多个测试盒；每个测试盒连接一个待测控制器；
每个测试盒包括主控模块、电源模块、通信模块、隔离驱动模块和继电器模块，所述主控模块通过通信模块与待测控制器的通信端口连接，所述主控模块和隔离驱动模块分别连接电源模块，所述隔离驱动模块连接继电器模块，所述继电器模块连接待测控制器的测试端。
优选的，所述测试盒还设有下载接口，所述下载接口一端与主控模块连接，另一端插接在扩展插板上。
优选的，所述测试盒还设有复位电路，所述复位电路与主控模块连接；所述复位电路包括复位按键、监控芯片和上拉电阻；所述监控芯片的复位引脚连接复位按键，所述监控芯片的电源引脚连接上拉电阻。
优选的，所述隔离驱动模块包括隔离电路和驱动电路，所述隔离电路的输入端连接主控模块的信号输出端，所述隔离电路的输出端连接驱动电路的输入端。
优选的，所述隔离电路包括两个锁存器，所述驱动电路包括两个达林顿驱动芯片，每个所述锁存器的输出管脚连接一个达林顿驱动芯片的输入管脚，所述达林顿驱动芯片的输出管脚连接继电器模块。
优选的，所述继电器模块为继电器阵列，包括16个继电器，每个所述继电器连接待测控制器。
优选的，每个所述扩展插板上最多插接6个测试盒。
优选的，所述背板连接12个扩展插板。
优选的，所述通信模块包括can收发器和隔离光耦，所述can收发器的一端与待测控制器的can通信接口连接，另一端连接隔离光耦的一端，所述隔离光耦的另一端连接主控模块。
优选的，所述主控模块采用型号为stm32f103rct6的主控芯片，所述数字板卡的型号为ni6509。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型的提供的can总线故障注入测试系统，可以模拟多种故障工况条件；通过利用背板、扩展插板和测试盒相结合，利用一个背板连接多个扩展插板，每个所述扩展插板连接多个测试盒；每个测试盒连接一个待测控制器的形式，将数字板卡的数字信号进行一对多的逐级扩展，可以满足多个控制器的can总线自动化测试。
2、本实用新型的提供的can总线故障注入测试系统，测试盒设置了下载接口，通过将下载接口直接插接在扩展插板上，实现测试程序下载更新，操作简单，无需拆卸壳体，确保了器件的完整，安全性更好。
3、本实用新型的提供的can总线故障注入测试系统，测试盒还设置了复位电路，利用复位按键和监控芯片相结合，测试过程中可以手动复位，或者出现死机现象时，通过监控芯片的自动监测，实现自动复位。
4、本实用新型的提供的can总线故障注入测试系统，测试盒在连接待测试控制器时，通信模块中采用can收发器和隔离光耦相结合的形式，利用光耦对can收发器接收和发送的信号进行隔离，减小信号纹波，降低信号干扰。
5、本实用新型的提供的can总线故障注入测试系统，测试盒的隔离驱动模块采用锁存器与达林顿驱动芯片相结合的形式，实现对继电器的驱动，反应快，缩短了反应时间。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种can总线故障注入测试系统的结构框图；
图2为本实用新型实施例提供的一种can总线故障注入测试系统中测试盒的结构框图；
图3为本实用新型实施例提供的测试盒中继电器模块的电路原理图；
图4为本实用新型实施例提供的测试盒中复位模块的电路原理图；
图5为本实用新型实施例提供的测试盒中隔离驱动模块的电路原理图；
图6为本实用新型实施例提供的测试盒中通信模块的电路原理图；
图7为本实用新型实施例提供的测试盒中主控信模块的电路原理图；
图8为本实用新型实施例提供的can总线故障注入测试系统的测试流程图；
图中：1、工控机；2、背板；3、扩展插板；4、测试盒；401、主控模块；402、通信模块；403、复位模块；404、隔离驱动模块；405、电源模块；406、继电器模块；407下载接口。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
请参阅图1-8，本实用新型提供一种技术方案：一种can总线故障注入测试系统，包括工控机1、机柜和测试盒4，其中，所述工控机1中设有数字板卡，所述机柜中设有背板2和扩展插板3；所述数字板卡与机柜中的背板2连接，所述背板2连接多个扩展插板3，每个所述扩展插板3连接多个测试盒4；每个测试盒4连接一个待测控制器；
每个测试盒4包括主控模块401、电源模块405、通信模块402、隔离驱动模块404和继电器模块406，所述主控模块401通过连接通信模块402与待测控制器的通信端口连接，所述主控模块401和隔离驱动模块404分别连接电模块，所述隔离驱动模块404连接继电器模块406，所述继电器模块406连接待测控制器的测试端。
如图1-2所示的实施例中，在测试时，将测试盒插接在扩展插板上，测试盒的通信接口连接待测控制器，利用工控机中的数字板卡、机柜中的背板和扩展插板对测试盒的主控模块进行初始配置，待测控制器与测试盒的can通信接口连接后，主控模块按照初始配置，控制继电器模块中的相应继电器动作，完成故障注入，实现故障注入测试。
具体的，在初始配置时，所述测试盒4还设有下载接口，所述下载接口一端与主控模块401连接，另一端插接在扩展插板3上，用于测试程序下载。
如图4所示，所述测试盒4还设有复位电路，所述复位电路与主控模块401连接；所述复位电路包括复位按键、监控芯片和上拉电阻；所述监控芯片的复位引脚连接复位按键，所述监控芯片的电源引脚连接上拉电阻。其中监控芯片采用max706r，在持续测试过程中，只要在1.6秒时间内检测到wdi引脚有高低电平跳变信号,则“看门狗”定时器清零并重新开始计时；若遇到死机现象，即超出1.6秒后,wdi引脚仍无高低电平跳信号,则“看门狗”定时器溢出,wdo引脚输出低电平,进而触发mr手动复位引脚,使mac706复位,从而使“看门狗”定时器清零并重新开始计时,wdo引脚输出高电平,max706的rst复位输出引脚输出大约200毫秒宽度的低电平脉冲,使单片机控制系统可靠复位,重新投入正常运行。本申请的实施例中设置了手动复位按钮，即手动在输入端(mr)按下复位按钮复位即可被片内250ma的上拉电流源拉到高电，并可以被外接cmos/ttl逻辑电路或一端接地的按钮开关拉成低电平。
如图5所示，所述隔离驱动模块404包括隔离电路和驱动电路，所述隔离电路的输入端连接主控模块401的信号输出端，所述隔离电路的输出端连接驱动电路的输入端。所述隔离电路包括两个锁存器74hc573，所述驱动电路包括两个达林顿驱动芯片uln2803，每个所述锁存器的输出管脚连接一个达林顿驱动芯片的输入管脚，所述达林顿驱动芯片的输出管脚连接继电器模块406。
如图3所示，所述继电器模块406为继电器阵列，包括16个继电器，每个所述继电器连接待测控制器。具体为，达令顿芯片的每一个输出信号连接在一个继电器的控制端，共计16路输出信号，因此可控继电器达到16个。在控制时，通过片选对应继电器的控制端，完成相应继电器的选定。
例如选定继电器k300时，可以实现模拟canh短路；继电器k304模拟canl短路；继电器k308模拟是否接入匹配电阻；继电器k312模拟canh-canl短路；继电器k301模拟canh-kl30短路；继电器k305模拟canh-kl15短路；继电器k309模拟canh-acc短路；其余继电器，被选定后可完成其他故障点测试，原理同上，在此不再赘述。
如图1和图7所示每个所述扩展插板3上最多插接6个测试盒4。所述背板2连接12个扩展插板3。所述通信模块402包括can收发器和隔离光耦，所述can收发器的一端与待测控制器的can通信接口连接，另一端连接隔离光耦的一端，所述隔离光耦的另一端连接主控模块401，通信模块中采用can收发器和隔离光耦相结合的形式，利用光耦对can收发器接收和发送的信号进行隔离，减小信号纹波，降低信号干扰。
图6所示，所述主控模块401采用型号为stm32f103rct6的主控芯片，所述数字板卡的型号为ni6509。工控机通过选择ni6509数字板卡输出io端口，ni6509数字板卡与测试盒采用总线通信，测试盒的通信模块接收到ni6509数字板卡发送的控制信号，传输到主控模块进行解析，解析完成后，通过隔离驱动模块驱动继电器模块，通过继电器动作，从而完成对应的can总线故障注入测试。
如图8所示，本申请实施例的具体工作流程，待测控制器具有can通信接口，按照汽车规范，需要对can进行短路/断路等测试，验证待测控制器的can总线的容错性，与待测控制器之间没有通信；比如模块canh对gnd短路故障，待测控制器可以自己间隔复位收发器进行恢复，当故障消除，可以正常发送报文。
具体流程为，首先通过下载接口给测试盒下载测试程序，系统连接正常后，运行工控机的上位机代码，ni6509经过背卡-扩展插板与测试盒进行通信，按照约定的通信协议解析，然后控制继电器执行动作。本实用新型的提供的can总线故障注入测试系统，可以模拟多种故障工况条件；通过利用背板、扩展插板和测试盒相结合，利用一个背板连接多个扩展插板，每个所述扩展插板连接多个测试盒；每个测试盒连接一个待测控制器的形式，将数字板卡的数字信号进行一对多的逐级扩展，可以满足多个控制器的can总线自动化测试。
本实用新型的提供的can总线故障注入测试系统，测试盒设置了下载接口，通过将下载接口直接插接在扩展插板上，实现测试程序下载更新，操作简单，无需拆卸壳体，确保了器件的完整，安全性更好。测试盒还设置了复位电路，利用复位按键和监控芯片相结合，测试过程中可以手动复位，或者出现死机现象时，通过监控芯片的自动监测，实现自动复位。测试盒在连接待测试控制器时，通信模块中采用can收发器和隔离光耦相结合的形式，利用光耦对can收发器接收和发送的信号进行隔离，减小信号纹波，降低信号干扰。测试盒的隔离驱动模块采用锁存器与达林顿驱动芯片相结合的形式，实现对继电器的驱动，反应快，缩短了反应时间。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种can总线故障注入测试系统，其特征在于：包括工控机、机柜和测试盒，其中所述工控机中设有数字板卡，所述机柜中设有一个背板和多个扩展插板；
所述数字板卡与机柜中的背板连接，所述背板连接多个扩展插板，每个所述扩展插板连接多个测试盒；每个测试盒连接一个待测控制器；
每个测试盒包括主控模块、电源模块、通信模块、隔离驱动模块和继电器模块，所述主控模块通过通信模块与待测控制器的通信端口连接，所述主控模块和隔离驱动模块分别连接电源模块，所述隔离驱动模块连接继电器模块，所述继电器模块连接待测控制器的测试端。
2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述测试盒还设有下载接口，所述下载接口一端与主控模块连接，另一端插接在扩展插板上。
3.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述测试盒还设有复位电路，所述复位电路与主控模块连接；所述复位电路包括复位按键、监控芯片和上拉电阻；所述监控芯片的复位引脚连接复位按键，所述监控芯片的电源引脚连接上拉电阻。
4.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述隔离驱动模块包括隔离电路和驱动电路，所述隔离电路的输入端连接主控模块的信号输出端，所述隔离电路的输出端连接驱动电路的输入端。
5.根据权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述隔离电路包括两个锁存器，所述驱动电路包括两个达林顿驱动芯片，每个所述锁存器的输出管脚连接一个达林顿驱动芯片的输入管脚，所述达林顿驱动芯片的输出管脚连接继电器模块。
6.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述继电器模块为继电器阵列，所述继电器阵列包括16个继电器，每个所述继电器连接待测控制器。
7.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，每个所述扩展插板上最多插接6个测试盒。
8.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述背板连接12个扩展插板。
9.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述通信模块包括can收发器和隔离光耦，所述can收发器的一端与待测控制器的can通信接口连接，另一端连接隔离光耦的一端，所述隔离光耦的另一端连接主控模块。
10.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述主控模块采用型号为stm32f103rct6的主控芯片，所述数字板卡的型号为ni6509。
技术总结