项目二任务3：CAN测试工具的使用-学生手册

任务2.3CAN测试工具的使用-学生手册【任务导入】CAN总线通过数据传输实现了汽车各系统之间的信息共享和交互，其中也包括车灯控制系统，在车灯上应用CAN总线可以实现对车灯的智能化控制。通过CAN总线，车辆的控制系统可以实时获取车灯的状态信息，并根据驾驶环境和行驶状态对车灯进行自动调节。例如，在自动驾驶车辆上，可以通过CAN总线技术实现车灯的自动调节和闪烁等功能，以增强车辆的安全性和识别度。假设你是某家线控底盘解决方案供应商的测试工程师，需要到现场完成低速无人物流车灯控制系统的调试工作，你应该如何完成任务呢?SHAPE提示：此次任务我们用低速无人物流车进行实训，你需要解读提示：此次任务我们用低速无人物流车进行实训，你需要解读底盘CAN通信协议，并借助相关软件完成线控底盘通信协议可视化测试和灯光系统CAN报文测试。

【学习目标】素质目标通过实操任务，帮助学生树立爱岗敬业的职业素养；培养学生严谨认真的工作态度和职业精神，将工匠精神贯穿整个实操任务过程；通过严格的工作流程执行，培养学生培养安全意识和规范操作意识。知识目标能掌握线控底盘上位机的基本操作方法[K26]；能掌握上位机通信协议的整体解读方法[K27]；能根据上位机通信协议进行灯光使能及期望灯光控制[K28]。能力目标能通过实践操作，掌握线控底盘上位机的基本操作[A23]；能通过实践操作，掌握上位机通信协议的整体解读方法[A24]；能根据上位机通信协议，独立完成灯光使能及期望灯光控制[A25]。【知识准备】一、线控底盘VCU功能说明1.整车线控部件底盘核心线控部件包括线控转向总成、线控制动总成、BMS（48V锂电）系统、启动电池（12V铅酸）、动力电机驱动系统、动力电机、整车VCU、无线遥控器。2.开机自检功能在车辆从断电到上电的开始阶段的5秒内，VCU会进入到车辆的自检阶段。主要作用是检查车辆的两大线控部件转向和制动是否工作正常。如自检成功，车辆会默认进入到控制模式。如自检失败，VCU会通过USERCAN发出自检失败以及自检超时的错误反馈，同时发出双闪警报。3.遥控控制功能为弥补底盘在无方向盘、油门踏板、制动踏板、档位档杆等部件的缺失，利用远距离遥控器对车辆进行操作，实现对车辆人工可控制的功能。遥控器集成了转向、制动、油门、档位、灯光、车辆驾驶模式等控制功能。满足对车辆控制的所有人工控制需求。4.灯光控制功能整车VCU集成车辆BCM控制功能，可对车辆转向灯、双闪灯、刹车灯进行控制。可通过遥控器或者USERCAN协议指令对灯光进行控制。此外，在遥控转向或者USERCAN指令实施转向时会触发转向灯，对车辆实施紧急刹车时会触发危险报警双闪，在进行制动时会触发刹车灯。5.整车控制功能线控底盘区分三种控制模式，分别为正常遥控器控制模式、USERCAN协议指令控制模式（自动驾驶控制模式）以及紧急制动模式。其中紧急制动模式优先级大于遥控器控制优先级，遥控器控制优先级大于USERCAN控制，如REF_Ref163469337\h图2-3-1所示。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC1控制模式优先度排行车辆上电默认为遥控控制模式。用户要进入到自动驾驶控制模式时，须通过遥控器的按钮进行触发。在未接收到PC（上位机）的控制指令报文时，禁止进入自动驾驶模式，如果被触发将进入到紧急控制模式来表征与PC的通信丢失。紧急刹车模式可通过遥控器的按钮触发，也会因为车辆自身的故障触发，如在自动驾驶模式下与PC的通信丢失或者VCU与车辆线控部件的通信丢失以及线控底盘故障的情况下。二、底层CAN网络与USERCAN网络底层CAN网络与USERCAN网络设计如REF_Ref163469346\h图2-3-2所示，通过VCU将车辆底层部件与控制层CAN网络隔离。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC2底层CAN网络与USERCAN网络设计（1）CAN0：CAN0节点设置成为USERCAN，对外输出可定制的CAN协议报文，不必在众多底层线控部件中寻找可用报文，可集成在同一个CAN通信协议当中。在CAN0节点接入遥控器节点，实现与USERCAN的电脑端口并行的车辆控制端口，同时设置遥控器优先级高于电脑端，实现对车辆优先遥控接管。（2）CAN1：CAN1节点可将车辆底层设置成为私有CAN，保护车身网络数据。其中转向、制动、电机驱动、BMS的CAN原始报文不对用户开放。（3）CAN2：CAN2节点为电池管理系统，为区分不同底层CAN的通信波特率可设置多路底层CAN网络节点。其中CAN1为500K帧频率，CAN2为250K帧频率。三、CAN分析调试软件GCANToolsGCANTools软件是基于CAN分析仪硬件的软件程序，既可以满足客户调试CAN总线的基本需求，如数据收发、保存、回发等，又可以满足客户的特殊需求，如自动识别波特率、统计模式、高级屏蔽、错误帧显示等。除此之外，GCANTools软件还支持汽车OBD解析功能和CANopen主站功能，大大扩展了USBCAN设备的应用范围。四、遥控器使用说明遥控器使用说明见REF_Ref163469656\h表2-3-1：表2-3-SEQ表2-3-\*ARABIC1遥控器使用说明位置（方向：从左往右）作用用法SWA拨杆开关（第一排第一位）大灯开启/关闭在遥控模式下，控制大灯的开启和关闭。SWB拨杆开关（第一排第二位）左转灯开启/关闭/右转灯开启在遥控模式下，拨杆开关往上拨动为左转灯开启，停留在中间为左右转向灯关闭，往下拨动为右转灯开启。SWC拨杆开关（第一排第三位）档位控制开关D/N/R在遥控模式下，拨杆开关往上拨动为D档，停留在中间为N档，往下拨动为N档。SWD拨杆开关（第一排第四位）遥控/其他模式切换开关（1）将遥控器最右侧SWD拨杆开关往下拨动，进入遥控驾驶模式；第二排第一拨钮油门/制动控制开关设置SWC为D档位，拨动左边遥杆（油门控制）向上，汽车向前运动，拨动左边遥杆向下，汽车刹车；设置SWC为R档位，拨动左边遥感向上（油门控制），汽车向后运动，拨动左边遥杆向下，汽车刹车。第二排第二拨钮左/右转向控制开关拨通右边遥感可控制车辆左右转向。第三排第一、第二按钮遥控器电源开关长按遥控器的电源键（左右各一个，同时长按3秒），启动遥控器。背面左边按钮急停模式控制开关当按下遥控器背部左边的按钮时，可紧急制动（急刹）。背面右边按钮遥控/自动模式切换开关当在遥控模式下按下遥控器背面右边按钮时，可进入自动驾驶模式（上位机控制模式）。遥控器正面图片如REF_Ref163469367\h图2-3-3所示，遥控器背面图片如REF_Ref163469372\h图2-3-4所示。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC3遥控器正面图片图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC4遥控器背面图片五、线控底盘的CAN报文通信协议自动驾驶模式下根据控制报文协议对车辆底盘进行控制并读取来自车辆底盘反馈的数据，参考USERCAN控制报文协议。线控转向系统的CAN报文通信协议格式为Motorola格式编码，帧格式为标准帧，周期为10ms，波特率为500k，测试电脑（PC）向整车控制器（VCU）发送的控制报文ID为0x501，VCU向PC发送的反馈报文ID有3个，它们分别为0x502、0x503、0x504。因0x504为电池数据，所以本任务不介绍ID为0x504的通信协议。1.PC向VCU发送的控制报文协议报文ID为0x501，信号方向为PC向VCU发送转向控制报文，报文协议见REF_Ref163469675\h表2-3-2。表2-3-SEQ表2-3-\*ARABIC2PC向VCU发送的控制报文协议编码格式：Motorola/ID:0x501/周期:10ms/波特率:500k/帧格式:标准帧/信号方向:(PC->VCU)字节位数据名备注分辨率偏移量物理范围单位Byte0Bit0油门使能0:不使能，1:使能100-1/Bit1制动使能0:不使能，1:使能100-1/Bit2转向使能0:不使能，1:使能100-1/Bit3档位使能0:不使能，1:使能100-1/Bit4灯光使能0:不使能，1:使能100-1/Bit5转向标定(零点标定)0:不标定1:标定100-1/Bit6电机控制模式0:转速模式1:扭矩控制模式100-1/Bit7预留/////Byte1Bit0-Bit7期望车速控制转速模式下100-100km/hByte2Bit0-Bit7期望刹车压力/100-127barByte3Bit0-Bit7期望转向角度高字节方向：左负右正1-10240-960°Byte4Bit0-Bit7期望转向角度低字节方向：左负右正1-10240-960°Byte5Bit0-Bit7期望油门开度扭矩控制模式下100-100%Byte6Bit0-Bit1转向灯控制Bit1-Bit0:0:关闭1:左转2:右转100-2/Bit2-Bit3电磁刹控制Bit3-Bit2:0:MCU控制1:强制释放3:强制抱死102-3/Bit4刹车灯控制1:开启0关闭100-1/Bit5-Bit7预留/////Byte7Bit0-Bit1期望档位Bit1-Bit0:1:R2:N3:D101-3/Bit2-Bit7预留/////2.VCU向PC发送的反馈报文协议报文ID为0x502、0x503，信号方向为VCU向PC发送反馈报文，报文协议见REF_Ref163469689\h表2-3-3、REF_Ref163469698\h表2-3-4。表2-3-SEQ表2-3-\*ARABIC3VCU向PC发送的反馈报文协议（502）编码格式：Motorola/ID:0x502/周期:10ms/波特率:500k/帧格式:标准帧/信号方向:(VCU->PC)字节位数据名备注分辨率偏移量物理范围单位Byte0Bit0实际转向控制模式0:转向停止工作1:转向正常工作100-1/Bit1实际左转向灯0:开启1:关闭100-1/Bit2实际右转向灯0:开启1:关闭100-1/Bit3-Bit4实际车辆状态Bit4-Bit3:0:手动驾驶1:遥控驾驶2:自动驾驶3:紧急制动100-1/Bit5-Bit6实际档位Bit6-Bit5:0x01:R0x02:N0x03:D100-3/Bit7实际刹车灯0:关闭1:开启100-1/Byte1Bit0-Bit7实际转向角度高字节/1-10240-960/Byte2Bit0-Bit7实际转向角度低字节/1-10240-960/Byte3Bit0-Bit7实际车速电机转换100-100km/hByte4Bit0-Bit7实际刹车压力/100-127barByte5Bit0-Bit7预留/////Byte6Bit0CAN0接收PC0x501报文超时0:正常1:超时100-1/Bit1CAN0接收RMC0x201报文超时0:正常1:超时100-1/Bit2CAN1接收RMC0x301报文超时0:正常1:超时100-1/Bit3CAN1接收RMC0x302报文超时0:正常1:超时100-1/Bit4CAN1接收RMC0x303报文超时0:正常1:超时100-1/Bit5CAN1接收EBS0x289报文超时0:正常1:超时100-1/Bit6CAN1接收EPS0x18f报文超时0:正常1:超时100-1/Bit7CAN2接收BMS0x18ff28f4报文超时0:正常1:超时100-1/Byte7Bit0CAN1接收MOTO310报文超时0:正常1:超时100-1/Bit1CAN1接收MOTO311报文超时0:正常1:超时100-1/Bit2转向自检失败0:正常1:超时100-1/Bit3制动自检失败0:正常1:超时100-1/Bit4自检超时10s仍未成功0:正常1:超时100-1/Bit5CAN1接收MOTO312报文超时0:正常1:超时100-1/Bit6-Bit7预留/////表2-3-SEQ表2-3-\*ARABIC4VCU向PC发送的反馈报文协议（503）编码格式：Motorola/ID:0x503/周期:10ms/波特率:500k/帧格式:标准帧/信号方向:(底层->上位机)字节位数据名备注分辨率偏移量物理范围单位Byte0Bit0-Bit7预留/////Byte1Bit0-Bit7预留/////Byte2Bit0-Bit7预留/////Byte3Bit0-Bit7预留/////Byte4Bit0-Bit7预留/////Byte5Bit0-Bit7预留/////Byte6Bit0-Bit7实际电机转速高字节/1-20000/rpmByte7Bit0-Bit7实际电机转速低字节/1-20000/rpm【任务实施】一、实施准备1.工具设备清单表2-3-SEQ表2-3-\*ARABIC5工具设备清单分类名称数量图例实训设备线控底盘1套测试电脑1套CAN测试仪1套千斤顶1台防护用品工作服1套安全帽1个工作手套1双辅助材料无纺布1张2.检查设备（1）穿戴好工作手套和安全帽，将工具设备等摆放在工位上。（2）检查线控底盘外观是否正常，内部零件是否齐全，线束连接是否正常。（3）检查测试电脑外观是否正常。（4）连接CAN测试仪外观是否正常无破损。（5）用千斤顶举升线控底盘后轮，使后轮离地。3.连接设备（1）将车辆外接CAN0接口连接到CAN测试仪CAN1通道，红色线接CAN-H，黑色线接CAN-L，如REF_Ref163469390\h图2-3-5所示。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC5连接CAN测试工具（2）通过拨码开关，将CAN1的终端电阻R1拨到ON的位置，如REF_Ref163469411\h图2-3-6所示，接入终端电阻。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC6接入终端电阻（3）使用USB连接线将CAN分析仪连接到电脑。4.启动设备（1）按下车辆的电源开关，启动车辆，如REF_Ref163469419\h图2-3-7所示。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC7启动车辆（2）长按遥控器的电源键（左右各一个，同时长按3秒），如REF_Ref163469430\h图2-3-8所示，启动遥控器。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC8启动遥控器（3）将遥控器最右侧SWD拨杆开关往下拨动，进入遥控驾驶模式，如REF_Ref163469438\h图2-3-9示。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC9进入遥控驾驶模式（4）按下电脑的电源开关，启动电脑。二、底盘上位机可视化测试1.连接上位机车辆与遥控器连接成功之后进入遥控驾驶模式，对车辆进行线控时，需要让车辆进入到自动驾驶模式。（1）双击打开桌面上的“无人驾驶上位机”图标打开软件，如REF_Ref163469484\h图2-3-11所示。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC10无人驾驶上位机（2）在“连接/启动/停止”界面，单击“连接”，再单击“启动CAN”，进入观测模式，如REF_Ref163469493\h图2-3-12所示。观测模式下可以观察车辆上电后各种状态（比如在遥控模式下可以通过上位机显示的反馈数据查看车辆的各种状态）。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC11无人驾驶上位机操作界面（3）在“连接/启动/停止”界面，点击“观测模式”，切换到“控制模式”，如REF_Ref163469502\h图2-3-13所示。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC12切换到“控制模式”（4）按下遥控器后面的“遥控/自动模式切换开关”（如REF_Ref163807905\h图2-3-13所示），进入自动驾驶模式（如REF_Ref163807921\h图2-3-14REF_Ref161735272\h所示），此时车辆双闪灯闪亮。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC13遥控器“遥控/自动模式切换开关”图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC14自动驾驶模式2.在上位机进行线控灯光控制测试（1）在“车辆使能”界面，点击“灯光未使能”，切换到“灯光使能”状态，如REF_Ref163469510\h图2-3-15所示。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC15进行车辆使能设置（2）在“灯光控制”操作界面，依次点击“左转”、“右转”和“刹车”等控制，如REF_Ref163469518\h图2-3-16所示，在“灯光反馈”界面查看灯光是否进行同步反馈，查看线控底盘实训车，实际灯光反馈是否和灯光控制一致。图2-3-SEQ图2-3-\*ARABIC16灯光反馈显示（3）操作完成后，关闭上位机软件。三、使用CAN测试工具完成灯光使能及期望灯光控制1.解析PC向VCU发送的灯光控制报文任务要求：使用CAN测试工具设置左转向灯亮。解析左转向灯亮报文步骤见REF_Ref163469719\h表2-3-6：表2-3-SEQ表2-3-\*ARABIC6解析左转向灯亮报文步骤字节计算过程数据Byte0Byte0的bit4用来设置灯光使能，当bit4=1时，灯光使能为使能模式；其他位与灯光设置无关，默认为0；故Byte0=0x100x10Byte1Byte1用来设置期望车速，与灯光设置无关，默认为Byte1=0x000x00Byte2Byte2用来设置期望刹车压力，与灯光设置无关，默认为Byte2=0x000x00Byte3-Byte4Byte3-Byte4用来设置方向盘旋转的角度，与灯光设置无关，因此Byte3-Byte4=0x0000。0x0000Byte5Byte5用来设置期望油门开度，与灯光设置无关，默认为Byte5=0x000x00Byte6Byte6的bit1-bit0用来设置期望转向灯控制，当需要设置左转向灯亮时，bit1-bit0=01；其他位用来设置电磁刹控制、刹车灯控制，默认为0，则Byte6=0x010x01Byte7Byte7用来设置期望档位，与转向系统无关，默认为Byte7=0x000x00因此，得到左转向灯亮的CAN报文为：1000000000000100。2.PC向VCU发送灯光控制报文车辆与遥控器连接成功之后进入人工驾驶模式，对车辆进行报文控制时，需要让