驱动车辆诊断测试创新 | 支持诊断测试的模拟器及数据文件转换生成

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一背景和挑战

| 背景：

随着汽车功能的日益丰富，ECU和域控制器的复杂性大大增加，导致测试需求大幅上升，尤其是在ECU的故障诊断和性能验证方面。然而，传统的实车测试方法难以满足高频率迭代和验证需求，不仅如此，实车测试成本高昂、周期长且存在安全隐患（如自动驾驶算法故障）。相比之下，模拟器通过集成通信协议（如CAN、以太网等）可在虚拟环境中进行早期验证，从而有效缩短开发周期并降低潜在风险。

| 技术挑战：

1. 模型精度：模拟器的精度直接影响测试结果，高精度模型的构建复杂且耗时。

2. 实时性要求：车辆控制系统对实时性要求高，模拟器需在极短时间内完成复杂计算。

3. 故障模拟：模拟器需要能够模拟各种故障类型及故障码。

4. 多控制器集成：现代汽车包含多个相互关联的控制器，模拟器需实现这些控制器的有效、快速集成与协同工作。

5. 数据管理：测试会产生大量数据，因此如何有效管理、分析和存储这些数据是一大难题。

6. 标准化与兼容性：不同厂商的UDS诊断服务实现有差异、私有CAN报文定义等，导致模拟器适配成本高。

二什么是模拟器？

模拟器是一种用于模拟ECU行为的工具，能够在不同测试环境中替代真实的ECU，从而简化开发和测试过程它不仅可模拟ECU进行故障诊断并记录故障信息，还可模拟ECU与其他车载系统的通信和数据传输。模拟器被广泛应用于多个领域，尤其在汽车总线产品研发、车联网企业、车载产品生产工厂以及OBD设备厂商中。

| 模拟器的作用：

1. 提前验证诊断数据库（如ODX/CDD）：诊断数据库（如ODX/OTX/CDD）是描述ECU诊断能力的标准化文件，但直接依赖真实ECU来验证其准确性则存在成本高、周期长的问题。通过以下方式，模拟器可提升数据库验证效率：

● 协议兼容性验证：

模拟器可模拟ECU的通信行为（如CAN/LIN/UDS协议），并验证数据库文件中的服务定义（如UDS服务0x22读数据、0x2E写数据）是否与协议规范一致。例如，检查ODX中定义的诊断请求格式是否触发正确的响应。

● 数据一致性校验：

通过注入预设的DID（数据标识符）或DTC（故障码）值，可验证诊断工具是否能够按照数据库的描述来正确解析响应数据。例如，模拟器返回特定DTC状态（如0x01“待处理故障”），确保诊断工具界面显示与数据库定义相匹配。

● 错误场景覆盖：

模拟ECU异常响应（如NRC 0x31“请求超出范围”），可验证数据库是否包含完整的错误处理逻辑，避免因遗漏配置而导致诊断工具崩溃。

2. 对诊断序列进行测试：诊断序列通常涉及多步骤操作（如软件刷写、安全解锁），需要确保其鲁棒性和兼容性。模拟器在这一过程中提供以下支持：

● 流程验证：

模拟完整的诊断刷写流程（如编程会话进入→安全访问→数据下载→复位ECU），可验证诊断工具能否能够按预期执行，并有效处理超时、重试等异常场景。例如，模拟安全访问算法中的种子-密钥交换过程，可确保工具能够顺利完成身份认证。

● 异常场景模拟：

通过人为注入通信中断、响应延迟或错误码，可测试诊断工具的容错机制。例如，在数据传输阶段模拟TCP断联，可验证工具是否能够暂停传输。

3. 故障复现与根因分析：在真实车辆中，偶发性故障难以捕捉，而模拟器可通过精准复现加速问题排查：

● DTC触发模拟：

配置模拟器数据以触发特定的DTC，并验证诊断工具能否正确读取、清除故障码、以及解析故障码的冻结帧、扩展帧数据。

● 故障复现：

在实车测试过程中可能会遇到一些偶发的问题，比如在刷写过程中，数据停发、诊断软件崩溃等。通过导入实车测试日志转换得到的诊断数据，模拟器可根据这些数据进行模拟，辅助测试人员或研发人员进行测试排查，使得故障复现更加方便。

三通过模拟器实现车辆诊断测试

| 方案概述:

本文所介绍的方案是利用模拟器来进行诊断测试。这一方案主要是由风丘科技自主研发的工程诊断仪Q-Tester.Expert和模拟器组成，其主要原理是，通过PC上位机诊断软件和模拟器之间的通讯，实现诊断数据的收发。此外，模拟产生的诊断日志可通过转换工具，一键式转换为模拟器使用的诊断数据文件，从而方便测试使用。