Vector产品介绍

Vector简介CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域网络，属于工业现场总线的范畴。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视。它在汽车领域上的应用是昀广泛的，世界上几乎所有的汽车制造厂商，如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、Ford（福特）、PORSCHE(保时捷)、ROLLS-ROYCE(劳斯莱斯)和JAGUAR(美洲豹)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。同时，由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前已不再局限于汽车行业，而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种昀有前途的现场总线之一。其典型的应用协议有：SAEJ1939、ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA2000等。德国VectorInformatik公司是专门从事现场总线特别是CAN总线的研究、开发和应用的高科技公司，它在ControllerAreaNetworks(CAN)总线应用领域内提供了一系列强有力的软硬件工具。在CAN总线网络节点以及整个系统的建模、仿真等开发领域中VectorInformatik公司已经独领风骚数十年，在美国、欧洲、日本有分公司且在全世界很多地区都有代理商，能为客户提供强大且完整的CAN总线网络开发分析仿真的系列工具。Vector的产品线包括：•网络及分布式系统工具网络及分布式控制系统的设计、开发及测试工具•开放式网络工具和组件基于CAN的开放式协议的软件及服务•测量和标定工具电控单元（ECU）的测量和标定工具•诊断工具汽车工业内的通用型过程导向诊断软件•嵌入式软件组件分布式控制系统的嵌入式软件组件•网络接口连接不同总线系统的硬件接口CAN总线设计流程及工具针对CAN网络系统的开发，在其开发的前期，开发人员首先需求做的是系统功能的定义，即定义该网络系统通信对象，根据通信特点选择所需要的网络类型，以及选择网络的属性（例如波特率）；同时需要考虑网络里的通信需求：即所需要的节点数目，所需要发送报文（Message）的数量及ID等；定义报文的收发节点，即每个报文是从哪个节点（源节点）传送至哪个节点（目标节点）；每个报文所包含的具体信号（Signal）；定义每个信号的数据类型和对应真实物理值之间的转换方式，以及信号在报文的数据场中的地址分配等等。在上述定义过程中，可使用Vector公司的网络数据库工具CANdb++，创建和管理前述分布式网络定义和通信数据，能检查出概念定义的一些错误并及时改正，同时可以帮助工程设计人员对网络进行优化。另外，在CANdb++中，还可以加上环境变量来描述外部的输入输出。同时，利用CANdb++产生的网络数据库文件可以存成通用的.dbc文件，可以由其他支持该格式的各种开发、测量及标定工具使用及修改。为了确定应用层协议的正确性，需要对协议进行仿真。这一仿真过程包括了节点的功能建模，纯软件仿真分析；系统实现阶段可以在纯软件仿真基础上，借助节点功能建模进行各节点的软硬件开发，并充分利用虚拟网络仿真平台进行半物理仿真及系统实现。Vector提供的CANoe能支持上述的节点功能建模、纯软件仿真、半物理仿真和系统实现四个开发步骤。根据CANoe在总线开发各阶段的所起的不同作用，我们将前两者综合成一个开发阶段因此提出开发分为三个阶段：第一阶段是进行系统级功能设计和仿真。这一过程，主要是在充分利用CANoe数据库编辑工具CANdb++定义的数据库的基础上，针对有具体数据定义的报文的事件处理，也就是网络节点的行为定义，可借助类C的可编程语言CAPL很好的来实现。利用它可以对总线报文、环境变量、错误帧、键盘操作或计时器中断等事件进行处理。利用CANoe的开放性，能使用现有的成熟的算法、函数和模型来扩充自己函数的功能，例如对于复杂模型的建立可以通过其他的建模工具（如Matlab/Simulink/Stateflow）生成动态链接库文件，在CANoe中实现复杂的控制算法。由CAPL建立的节点模型可以插入到仿真环境中，CAPL程序可以直接从网络数据库文件中引用所有报文、信号及环境变量。在仿真过程中可以利用CANoe提供的界面编辑器生成各仿真节点的图形操作界面和显示界面，可以对总线系统的各种开关及被控对象建立虚拟仪表。在CANoe中将所设计的完整的虚拟系统进行离线的仿真，来检验功能的设计。在仿真过程中，CANoe提供了丰富的报文跟踪、信号显示及总线统计工具，可以实时显示总线上的报文，并根据用户所建立的应用层数据库，即时显示报文中的各信号的数值及物理值；并可以通过数据或者图形窗口即时显示信号随时间的变化；显示各报文的统计信息和总线的负载率、报文频率、报文总数、远程帧、错误帧等统计信息。用户也可以通过自定义的图形操作和显示界面，将虚拟仪表与网络通信数据库中预定义的环境变量相链接，可以执行并完成对应节点的各种操作和显示功能。在这一阶段的仿真过程中，主要验证应用层数据库的各种通信报文及信号的定义，检验各节点的功能定义和建模的正确性，并充分利用CANoe提供的各种报文、信号显示工具和总线统计工具对应用层协议和节点功能模型，通过CANdb++和CAPL编辑器进行修改和优化，从而使整个网络通信功能昀优化。第二阶段是系统部分的实现。在第一阶段系统级的总线仿真结束后，开发人员得到完整的网络系统的通信协议及各节点功能模型。开发人员可以充分利用上一阶段的结果开发真实的控制器节点。对于开发的真实节点的测试可以利用各种总线接口（CANcardXL，CANcaseXL，CANboardXL）和CANoe仿真系统的残余总线相连接，通过半物理仿真来测试真实节点控制器的功能：如通信，纠错。这样就实现了并行开发，任何节点的开发可以不受其他节点开发步骤的影响。在这一阶段中，一些环境变量的获取可以通过不同的方法来实现从而模拟出一个真实的总线环境。第三阶段是整个系统的集成。开发的昀终阶段，所有的节点都逐步用真实的节点实现，CANoe将作为网络监视器——对网络总线进行监视和分析。在这个过程中，整个系统，包括各个功能节点都能详细的检查到。由于利用功能模块取代真实的网络节点能减少错误的发生，因此通过这两种状态的切换能检查其功能。在开发的第二阶段和第三阶段，Vector公司为开发提供了各种工具。比如说针对具体的芯片和功能的源代码（有CANopen，DeviceNet，J1939的源码）；符合OSEK的多任务实时操作系统osCAN；总线分析工具CANalyzer；各种硬件工具如网络示波器CANscope、网络干扰生成器CANstressDR等。在总线的测试和分析阶段，开发者可以充分利用CANscope总线示波器和CANstressDR总线干扰仪，对总线的物理层特性及网络系统的抗干扰特性进行研究。试验人员可以通过CANscope采集并显示的CAN高和CAN低电位随时间的变化情况，并进行评估，从而分析各种电缆（类型、长度）、总线驱动、总线终端电阻、EMC特性以及各种ECU软件和CAN控制器错误对网络系统的影响。同时，也可以通过直接测量的方法对特定数据进行评估。同时，由于CAN网络本身对总线通信干扰和通信失败有着比较强的抗干扰特性，因此在网络开发的测试阶段需要对已开发完成的节点及网络系统进行抗干扰性能的测试。在测试中，可以使用CANstressDR网络干扰仪。可以通过面向对象（节点或者网络）提供CAN总线信号、总线物理属性、逻辑电位（显性或者隐性）的扰动，来测试一个系统在信号扰动和失效的情况下能否稳定工作。利用CANstressDR网络干扰仪，可以在实验室中产生一系列的错误模型和检测模型：总线失效评估，CAN系统失效，ECU协同开发测试，CAN控制器扰动，可编程的短路及断路等等，并且可以通过总线内置的可编程静态电容来模拟各种线缆长度。其中总线失效的评估模拟是依据ISO11898-2规定的错误模式，例如线间断路，线与电源的短路/断路等。当系统都实现之后，有必要要对系统进行测试或者是对其单机节点进行标定。在测试测量及标定方面可以使用dSPACE提供的支持实时仿真和测量软硬件工具，以及Vector提供的ECU专用的测试和标定软件工具CANape，它可以利用现有的标定协议在控制器实时运行的情况下对一些需要标定的控制参数进行在线标定。在网络的实际运行过程中，Vector还提供了灵活的可自由配置的现场总线节点CANister，并提供了CAN通道、可定制的控制及显示器件、控制输入/输出等，对于现场的控制测试工作可以提供众多的执行器和传感器。对于长时间的总线数据测量和采集，Vector提供了可编程的车载网络数据记录仪CANlog4，它专门为车辆电源系统设计的供电范围可以很好的适用于车辆中的测试，其数据存储器可以支持对高达10,000,000条报文的存储，以供事后进行评估；CANlog4可以通过编程和配置工具预置各种报文及信号触发，是理想的CAN系统通信数据记录仪。昀后，所有对CAN总线进行仿真、测试和标定的试验数据，都可以通过CANgraph进行数据评估，并可以将所有数据以时序图表示，通过全局测量指针研究信号相应的任何细节，并生成信号的时间序列图或者XY视图，帮助开发人员生成各种实验数据处理报表。网络及分布式系统工具在高效的开发过程中既需要管理变量、优化ECU通信设计，又需要一个易用的集成、测试和诊断环境。Vector的“网络及分布式系统工具”产品线覆盖了分布式系统中网络和ECU开发的所有阶段：通信规划和设计，仿真，诊断和ECU的测试，以及昀后的功能分析和整个系统的优化。设计和开发在项目开发一开始就要创建通信数据库，在开发过程的后续阶段所有工具都要访问这些数据库。该方法避免了多余数据的获取和管理，从而改进了项目的开发效率。“网络和分布式系统工具”产品线支持在OEM和供应商之间交互进行的分布式开发过程，使他们间能完美协作。分析和测试这些工具在开发的整个过程中都可用来进行分析和测试。工具的主要特点包括：•分析总线物理特性以及在物理层和协议层分析目标环境•确认总线通信•用于ECU和网络的全自动测试环境诊断工具既可支持诊断功能的实现，又能访问被测ECU的诊断接口。总线系统和协议通过统一的用户界面就可访问常用的几种总线系统（CAN，LIN，MOST，FlexRay，J1587）并分析其特定功能。针对昀常用的CAN总线系统，还支持各种不同的协议，比如：J1939，NMEA2000或者ISO11783。请参考“开放式网络工具和组件”部分获取此方面的详细信息。CANoeCAN,LIN,MOST,FlexRay和J1587的系统级专业开发工具CANoe是网络和ECU开发、测试和分析的专业工具，支持从需求分析到系统实现的整个系统的开发过程。CANoe丰富的功能和配置选项被OEM和供应商的网络设计工程师、开发工程师和测试工程师所广泛使用。在开发的初期阶段，CANoe可用于建立仿真模型，在此基础上进行ECU的功能评估。在完成了ECU的开发后，该仿真模型可以用于整个系统的功能分析、测试以及总线系统和ECU的集成。这样，就可以尽早地发现问题并解决问题。评估窗口的表格和文字说明可用来评价结果。CANoe具有测试功能集，用来简化或自动进行测试。运用该功能，可以进行一系列的连续测试，并自动生成测试报告。另外，CANoe具有诊断功能集，用以与ECU进行诊断通信。CANoe支持以下总线系统和协议：•总线系统：CAN、LIN、MOST、FlexRay、J1587•CAN总线协议：J1939、NMEA2000、ISO11783、CANopen、MCnet、GMLAN、CANaerospace带有控制和显示面板、分析窗口和诊断控制台的CANoe用户界面功能基本功能：•创建网络数据库（比如：DBC，FIBEX，LDF，NCF，MO