Datainjektion och partiell ECU-simulering : Ändring av CAN- och UART-meddelanden för testing av ECUer

Modern vehicles contain lots of Electronic Control Units (ECUs) that control different systems. They communicate with each other and other components through communication interfaces such as Controller Area Network (CAN) and Local Interconnect Network (LIN) buses or simple Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) interfaces. Testing of ECUs is an important part of the vehicle development process. Testing can be performed in multiple levels, where ECUs are first tested individually and communication with other ECUs is simulated. At a later stage, multiple ECUs are integrated and communicate autonomously with each other. Testing at a lower abstraction level with simulated systems gives the tester a lot more control and ability to test edge cases while testing at a higher abstraction level with real systems is more realistic. This thesis project investigates a new testing concept, where ECUs are partially simulated by modifying CAN messages that are sent between connected ECUs in real time to answer the research question ”Can better or easier testing of ECUs be enabled by combining concepts and tools from different levels of testing?”. This is done by developing two different testing tool prototypes. One based around a computer, the CANoe software and a Vector CAN interface. One consisting of an embedded system with a simple Human-Machine Interface (HMI). A method for minimizing delay for data injection in a UART interface using a Multiplexer (MUX) is also proposed, implemented and tested. Prototypes are developed and tested with both generated input data and with real systems at Scania. Developers and testers at Scania are also interviewed to get their opinions on the prototypes, the general concept and future use cases. The results indicate that the partial simulation concept has potential to be useful and lead to better or easier testing as well as development of ECUs. Some future work is suggested for further development of the prototypes as well as for additional research into the subject.Moderna fordon innehåller många elektroniska styrenheter, så kallade ECUer, somstyr olika system. Dessa kommunicerar med varandra via olika gränssnitt såsom Controller Area Network (CAN)- och Local Interconnect Network (LIN)-bussar eller enklare Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART)-gränssnitt. Testning av ECUer är en viktig del av utvecklingsprocessen för fordon. Testning kan utföras på flera nivåer, där ECUer först testas individuellt och kommunikation med andra ECUer simuleras. Senare integreras flera ECUer och kommunicerar autonomt med varandra. Testning på en lägre abstraktionsnivå med simulerade system ger testaren bättre kontroll över testerna och möjliggör att enkelt testa olika specialfall, medan testning på en högre abstraktionsnivå med riktiga system är mer realistisk. Detta examensarbete undersöker ett nytt testningskoncept, där ECUer simuleras partiellt genom att modifiera CAN-meddelanden som skickas mellan sammankopplade ECUer i realtid, för att svara på forskningsfrågan ”Kan bättre eller enklare testning av ECUer möjliggöras genom att kombinera koncept och verktyg från olika testnivåer?”. Detta görs genom att utveckla två olika prototyper för ändring av CAN-meddelanden. Den ena baseras på en dator, mjukvaran CANoe och ett CAN-interface från Vector. Den andra utgörs av ett inbyggt system med ett enkelt användargränssnitt. En metod för att minimera fördröjningen när data injiceras i ett UART-gränssnitt med hjälp av en Multiplexer (MUX) föreslås, implementeras och testas också. Prototyper utvecklas och testas både med genererad indata och med riktiga system på Scania. Utvecklare och testare på Scania intervjuas också för att samla in deras åsikter om prototyperna, det generella konceptet samt möjliga framtida användningsfall. Resultaten indikerar att partiell simulering som koncept har potential att vara användbart och leda till bättre eller enklare testning samt utveckling av ECUer. En del utökningar och ytterligare utveckling av de framtagna prototyperna föreslås tillsammans med förslag på ytterligare forskning inom området