基于微控制器的CAN芯片性能测试方法及系统与流程

本发明涉及can芯片性能测试，具体为基于微控制器的can芯片性能测试方法及系统。

背景技术：

1、在现代汽车、工业自动化和网络通信领域，控制器局域网(can)技术因其高可靠性、强实时性和卓越的抗干扰能力而广泛应用，can技术的核心在于can芯片，can芯片是实现网络通信的关键组件，随着技术的发展，对can芯片的性能要求日益增高，包括通信效率、稳定性、故障恢复能力等方面，为确保can系统的可靠性和稳定性，对can芯片进行全面、精确的性能测试成为了研发和生产过程中不可或缺的一环。

2、尽管现有技术已经提供了多种can芯片测试方案，这些方案通常包括使用标准测试设备或定制测试台架来评估can芯片的基本功能和性能指标，然而，这些方法往往存在几个不足之处，首先，传统的测试方法在复杂场景下的适应性和灵活性有限，难以模拟真实应用中的各种复杂条件，如高噪声环境、不同的网络拓扑结构等，其次，现有的测试方案在故障检测和性能评估方面缺乏深度和广度，很难全面反映can芯片在实际应用中的表现，此外，许多测试方法需要借助昂贵的设备和专业的操作人员，增加了测试成本和复杂性，通过选择高性能微控制器作为主控单元，设计灵活的测试台架硬件结构，并直接连接can芯片到测试台架的接口，从而提高了测试系统的适应性和灵活性，通过构建先进的can芯片性能测试评估算法，并将此算法搭建至微控制器中，本发明能够在模拟各种实际应用场景的同时，实现对can芯片通信数据的实时记录和分析，此外，本发明通过对can通信数据提取特征参数，利用微控制器进行高效的故障检测和全面的性能评估，不仅能够及时发现潜在的故障点，还能够基于性能评估和故障检测的结果生成详尽的测试报告。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的can芯片性能测试方法存在灵活性低，效率低，可靠性低，以及如何利用微控制器对can芯片进行高效的故障检测和全面的性能评估的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于微控制器的can芯片性能测试方法，包括选择微控制器作为主控单元，连接can芯片到测试台架的接口；构建can芯片性能测试评估算法，将算法搭建至微控制器中，建立can芯片通信，对can芯片通信数据进行记录；对can芯片通信数据提取特征参数，通过微控制器进行can通信中的故障检测和can芯片的综合性能评估，基于性能评估和故障检测的结果生成测试报告，对测试台架和测试方法进行优化。

4、作为本发明所述的基于微控制器的can芯片性能测试方法的一种优选方案，其中：所述构建can芯片性能测试评估算法包括通过对can通信信号进行频谱分析，识别信号的频率组成和变化规律，表示为：

5、

6、其中，x(k)为经fft变换后得到的频域信号的第k个频率分量的幅度，n为样本数量，x(n)为时域中的can通信信号。

7、作为本发明所述的基于微控制器的can芯片性能测试方法的一种优选方案，其中：所述构建can芯片性能测试评估算法还包括通过对can通信信号进行波形识别，分析can信号的波形特征，表示为：

8、

9、其中，r为can通信信号与预期波形间的相关系数，表示波形匹配的程度，xl为第l个can通信信号波形的样本值，yl为第l个预期波形的样本值，和是对应样本值的平均值；通过频谱分析和波形识别的结果，对can通信信号进行初步性能评估，表示为：

10、

11、其中，pcan(f,w)为基于频谱和波形的can信号性能评估指标，f代表频率，w代表波形，ρ为波形相似度影响调节参数，设置can信号稳定阈值tcan进行can通信信号的频谱特性或波形质量分析。

12、当pcan(f,w)<tcan时，can通信信号的频谱特性或波形质量与预期匹配较好。

13、当pcan(f,w)≥tcan时，can通信信号的频谱特性或波形质量与预期匹配较差。

14、基于can通信中的错误事件和错误类型构建故障诊断模型fd(x,θ)，表示为：

15、

16、其中，z＝{z1,z2,...,zj}表示从can通信中提取的错误事件集合，θ＝{θ1,θ2,...,θj}表示与错误事件相对应的错误类型集合，为错误类型θi的平均值，为错误类型θi的标准差，φ(zi,λi)为复杂信息过滤函数，用于评估错误事件zi在特定错误类型λi下的重要性，ψ(λ)为归一化函数包括所有特定错误类型λi的集合λ，n为错误事件的数量；复杂信息过滤函数表示为：

17、

18、其中，ai为错误事件调整权重，bi为特定错误类型调整权重；归一化函数ψ(λ)表示为：

19、

20、其中，m是特定错误类型的总数，λ0是所有特定错误类型平均值，是特定错误类型的方差。

21、作为本发明所述的基于微控制器的can芯片性能测试方法的一种优选方案，其中：所述构建can芯片性能测试评估算法还包括构建故障诊断模型时，基于can通信时的通信效率、稳定性、功耗构建性能评估模型pe(s,t,w)进行综合评估，表示为：

22、

23、其中，s代表通信速率，t代表测试的总时间，w代表功耗，ω(s)是速率的效用函数，α为测试过程中性能指标随时间的衰减速率，β(t,w)为功耗影响函数，γ是稳定性调节系数，调整时间阈值τ前后性能评估的敏感度，τ为时间阈值，区分性能评估中的短期和长期效应，t表示测试时间变量；速率的效用函数ω(s)表示为：

24、ω(s)＝log(s+1)

25、速率的效用函数输出值与通信效率呈正相关；功耗影响函数表示为：

26、β(t,w)＝t·ln(1+w)

27、功耗影响函数对应功耗随时间的累积效应。

28、作为本发明所述的基于微控制器的can芯片性能测试方法的一种优选方案，其中：所述对can芯片通信数据进行记录包括将can芯片性能测试评估算法搭建至微控制器中，建立can芯片通信，初始化微控制器，配置测试参数，通过微控制器控制测试条件变更，包括负载及引脚功能变换，发送和接收can信号，对can芯片通信数据进行记录。

29、作为本发明所述的基于微控制器的can芯片性能测试方法的一种优选方案，其中：所述进行can通信中的故障检测和can芯片的综合性能评估包括对can芯片通信数据提取特征参数，通过微控制器，基于can芯片性能测试评估算法进行can通信中的故障检测和can芯片的综合性能评估。

30、当故障诊断模型fd(x,θ)输出值f大于0且小于等于0.6时，can通信正常无故障产生。

31、当故障诊断模型fd(x,θ)输出值f大于0.6且小于等于1时，can通信异常，故障产生，对can通信故障进行排查，若复杂信息过滤函数输出值大于0.8，则错误类型的数量大于等于2，错误类型包括位错误、填充错误。

32、当性能评估模型pe(s,t,w)输出值p大于0且小于等于0.3时，can性能评估完全不合格，则can通信速率、通信稳定性、功耗均不满足应用需求。

33、当性能评估模型pe(s,t,w)输出值p大于0.3且小于等于0.7时，can性能评估部分不合格，则can部分性能不满足应用需求，通过改变负载条件对can通信速率、通信稳定性、功耗进行故障排查。

34、若对can芯片连续测试和重启测试满足应用需求，则通信稳定性合格，若can芯片在不同负载条件下的通信速率满足应用需求，则can通信速率合格，基于can芯片在不同工作条件下的功耗满足应用需求，则can功耗合格。

35、当性能评估模型pe(s,t,w)输出值p大于0.7且小于等于1时，can性能评估合格，can性能满足应用需求。

36、对测试台架和测试方法进行优化包括基于性能评估和故障检测的结果生成测试报告，测试报告记录can通信过程中产生的数据和故障事件，将故障数据组作为预警数据，对测试台架和测试方法进行优化。

37、作为本发明所述的基于微控制器的can芯片性能测试方法的测试台架的一种优选方案，其中：包括基于处理能力和接口资源，选择微控制器作为主控单元，将can芯片连接到测试台架的接口，连接之前，检查can芯片和测试台架的接口清洁与完整情况，连接完成后，基于通信方式进行连接稳定性测试；设计测试台架的硬件结构，硬件结构包括can芯片的接口电路、负载电路、引脚功能变换电路。

38、本发明的另外一个目的是提供基于微控制器的can芯片性能测试系统，其能通过构建can芯片性能测试评估算法，将算法搭建至微控制器中，建立can芯片通信，对can芯片通信数据进行记录，解决了目前的can芯片性能测试含有灵活性低的问题。

39、作为本发明所述的基于微控制器的can芯片性能测试系统的一种优选方案，其中：包括芯片连接模块，算法搭建模块，检测优化模块；所述芯片连接模块用于选择微控制器作为主控单元，连接can芯片到测试台架的接口；所述算法搭建模块用于构建can芯片性能测试评估算法，将算法搭建至微控制器中，建立can芯片通信，对can芯片通信数据进行记录；所述检测优化模块用于对can芯片通信数据提取特征参数，通过微控制器进行can通信中的故障检测和can芯片的综合性能评估，基于性能评估和故障检测的结果生成测试报告，对测试台架和测试方法进行优化。

40、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序是实现基于微控制器的can芯片性能测试方法的步骤。

41、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于微控制器的can芯片性能测试方法的步骤。

42、本发明的有益效果：本发明提供的基于微控制器的can芯片性能测试方法通过选择微控制器作为主控单元并设计测试台架的硬件结构连接can芯片，尤其是负载电路和引脚功能变换电路，为模拟不同的操作环境提供了基础，确保了测试的全面性和深入性，提供了一个高度适应性和可扩展的平台，可以针对can芯片在各种条件下的表现进行详细分析，从而提升了测试的准确性和可靠性；构建can芯片性能测试评估算法并将其搭建至微控制器中，建立了一种高效的方式来实时记录和分析can芯片的通信数据，不仅使得数据收集自动化、实时化，还通过先进的故障诊断模型和性能评估模型，允许对数据进行深入分析，以识别潜在的故障和性能瓶颈，通过算法化的方法提升了测试过程的智能化和精确度，能够及时发现并定位故障，同时对can芯片的性能进行全面评估；通过精确的数据分析，不仅能够识别和定位具体的故障类型，还能够评估can芯片在不同条件下的性能表现，最终，通过生成详细的测试报告，为后续的优化和改进提供了可靠的依据，本发明在准确性、可靠性以及灵活性方面都取得更加良好的效果。