基于CANoe MQTT节点仿真的T-Box远程功能自动化测试

背景

Background

在之前一篇 T-Box功能自动化测试方案 的案例分享中，我们介绍了一种利用安卓系统的控制交互指令，实现T-Box和手机端交互功能的自动化测试方案。但是在项目开发前期，由于T-Box、TSP后台、App可能由不同的厂家负责开发，每个产品开发的进度和完整度是不一致的。所以为了更早的对T-Box的功能进行自动化测试和验证，如果T-Box与TSP后台的通信使用了MQTT协议，则可以利用MQTT协议的特点，通过CANoe仿真另外一个Client，实现CANoe、Broker和T-Box之间的信息交互。

//  MQTT通信模型

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议）是IBM在1999年发布的一种基于发布/订阅（Publish/Subscribe）模式的"轻量级"通讯协议。该协议可用极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，MQTT在物联网等领域有很广泛的应用。
MQTT也是一种基于客户端-服务器的发布/订阅消息协议，包含发布者（Publisher）、代理（Broker）、订阅者（Subscriber）三个角色。发布者和订阅者之间没有直接的连接，需要通过Broker进行消息的存储和转发，而Broker又通过主题（Topic）进行消息的发送和接收。
图1 MQTT通信模型

一个典型的

MQTT消息通信流程

• 发布者（Publisher）连接到Broker；

• 订阅者（Subscribers）连接到Broker，并订阅主题“vehiclespeed”；

• 发布者（Publisher）发送给Broker一条消息，主题为“vehiclespeed”

• Broker收到Publisher的消息后，发现Subscriber订阅了“vehiclespeed”主题，然后将消息转发给Subscriber；

• 订阅者（Subscribers）从Broker接收发布者（Publisher）发送的消息；

CANoe CFS介绍和配置

CANoe CFS Introduction & Configuration

CANoe的连接特性服务（Connectivity Features Service）主要用于物联网或工业领域支持MQTT协议的设备，CANoe将这些设备抽象成分布式对象（Distributed Objects），通过本地网络（Local Network）或云端代理服务器实现各客户端之间的通信。同时CANoe 15.0版本新增了一种新的通信方式，让代理（Broker）在CANoe中运行来实现通信，从而实现一些故障注入的测试。
本文主要以本地网络的形式对MQTT的仿真和测试进行介绍，其中发布者和订阅者通过CANoe仿真实现，Broker可使用真实的服务器，或者在本地电脑搭建测试用Broker，将Broker地址（需使用外网的IP或域名）和端口配置到TBox中。
Broker搭建完成后，在CANoe的Options设置窗口中配置Broker的IP地址和端口（MQTT功能仅在连接CANoe license时可用），示例如图2所示： 

图2 CANoe MQTT配置界面

MQTT环境配置

MQTT Environment Configuration

在仿真MQTT Client之前，需要在CANoe的Communication Setup环境中手动创建Distributed Objects的接口（Interfaces）和对象（Objects），或者通过vCDL文件，创建MQTT的数据库。

手动创建

MQTT数据库流程

• 创建需要的通信接口；

• 选择Objects，创建需要通信的对象；

• 为每个对象创建对应的数据；

• 选择创建的Data数据，在右侧MQTT配置窗口中配置其属性值；

创建vCDL数据库流程

• 打开 “Open vCDL Editor”；

• 创建MQTT的接口、对象和数据；

• 定义MQTT的属性值；

• 选择import Data Source导入创建好的vCDL文件；

vCDL导入成功以后，可查看定义属性及参数，如图3所示：

图3 MQTT模型编辑界面
使用vCDL创建MQTT数据库的示例如图4所示：

图4 MQTT vCDL数据库开发界面

测试介绍

Introduction to Testbench

通过上面的配置，下面以远程解闭锁控制测试为例，为大家介绍下测试执行过程：

图5 T-Box测试环境
测试环境如图5所示，由于此测试方案CANoe是调用测试电脑的网卡与Broker进行通信，所以需要测试电脑可连接外网。
当CANoe运行时，会自动连接到Broker。测试数据流如下：

• CANoe（Publisher）首先仿真TSP发送远程解锁请求给Broker；
• Broker根据Topic，自动转发该请求给T-Box（Subscriber）。T-Box收到该远程请求后，通过CAN或Ethernet将远程解锁请求发送至车内节点；
• CANoe仿真车内节点反馈远程解锁成功的应答；
• 收到远程解锁成功应答后，T-Box（Publisher）把远程解锁执行结果上传至Broker，Broker根据Topic，自动转发该请求给CANoe（Subscriber）。

测试交互的数据如图6所示：
图6 CANoe MQTT数据监控窗口

总结

Conclusion

本方案利用MQTT协议的技术特点，无需TSP提供额外的API接口，即可实现T-Box 远程功能的自动化测试，可以在项目早期完成对T-Box的功能验证。根据不同的技术特点，北汇信息已实现在线测试、离线分析等不同的T-Box自动化测试的方案，欢迎大家进一步沟通交流。
注：文中部分图片来源于Vector。

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