“促進(jìn)良田良種良機(jī)良法集成增效”中將“良機(jī)”（農(nóng)機(jī)裝備）置于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化核心位置。但是長期以來，農(nóng)機(jī)裝備受限于品牌生態(tài)封閉、私有通信協(xié)議林立及物理接口冗余，導(dǎo)致拖拉機(jī)與機(jī)具間形成“信息孤島”。不同品牌設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)即插即用（Plug & Play），作業(yè)數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)鏈路共享，復(fù)雜的多機(jī)協(xié)同與閉環(huán)控制更面臨嚴(yán)苛挑戰(zhàn)。

中國農(nóng)機(jī)行業(yè)憑借不斷成熟的供應(yīng)鏈、性價(jià)比優(yōu)勢及智能化轉(zhuǎn)型，正從“低端制造”向“高端智造”邁進(jìn)，出海進(jìn)程步入新時(shí)代。但出海高端市場需深度實(shí)現(xiàn)ISOBUS等國際通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：ISOBUS（ISO 11783）被譽(yù)為農(nóng)業(yè)機(jī)械界的“通用語言”——通過標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議，使不同制造商、不同類型的農(nóng)機(jī)設(shè)備能夠在同一總線上實(shí)現(xiàn)即插即用、互聯(lián)互通與數(shù)據(jù)共享。在大型農(nóng)場中，多品牌播種機(jī)、施肥機(jī)、噴藥機(jī)等設(shè)備可基于ISOBUS實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)、自動調(diào)整作業(yè)參數(shù)、實(shí)現(xiàn)變量施用、并實(shí)時(shí)同步作業(yè)數(shù)據(jù)。

ISO 11783（ISOBUS）各部分規(guī)范概要：

在ISOBUS體系中，AEF（農(nóng)業(yè)工業(yè)電子基金會）通過定義“功能”將復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)條文轉(zhuǎn)化為用戶可理解的兼容性指標(biāo)。只有通過AEF一致性測試（Conformance Test）的產(chǎn)品，才能在AEF ISOBUS數(shù)據(jù)庫中列出并獲得相應(yīng)的認(rèn)證標(biāo)簽，以便更好適配出海要求。CANoe Option ISO11783是AEF官方指定的一致性測試平臺，適用于基于ISO 11783標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)及ECU的設(shè)計(jì)、診斷與測試，覆蓋從研發(fā)驗(yàn)證到下線檢測（EOL）的全周期，滿足協(xié)議解析、數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡(luò)仿真，通訊與功能驗(yàn)證的完整工具鏈。

ISOBUS系統(tǒng)組成與CANoe仿真

ISOBUS（ISO 11783）是基于J1939的農(nóng)業(yè)通信協(xié)議體系，沿用J1939的PGN、地址聲明和傳輸協(xié)議機(jī)制，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行專門規(guī)范和約束。ISOBUS網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)功能組件組成，每個(gè)組件承擔(dān)特定的通信職責(zé)，共同構(gòu)成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)展的農(nóng)業(yè)電子系統(tǒng)，通常包括拖拉機(jī)ECU（TECU）、農(nóng)具ECU（Implement ECU）、TIM系統(tǒng)、虛擬終端（VT）、任務(wù)控制器（TC）、文件服務(wù)器（FS）以及GNSS模塊等。

拖拉機(jī)控制器（TECU）與農(nóng)具控制器（Implement ECU）

拖拉機(jī)控制器是整機(jī)的核心電子控制單元，不僅負(fù)責(zé)動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和牽引控制等關(guān)鍵車輛功能，還會持續(xù)向網(wǎng)絡(luò)廣播車速、轉(zhuǎn)速、油耗與定位等運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)承擔(dān)地址聲明、網(wǎng)絡(luò)管理與任務(wù)控制數(shù)據(jù)提供等通信角色。農(nóng)具控制器負(fù)責(zé)管理各類農(nóng)業(yè)作業(yè)單元（如播種、噴藥、施肥與整地設(shè)備）的執(zhí)行邏輯，并通過VT與TC交換參數(shù)、狀態(tài)和控制信息。CANoe Option ISO11783可對拖拉機(jī)控制器和農(nóng)具控制器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仿真，在加載數(shù)據(jù)庫后借助模型庫ISO11783 IL對節(jié)點(diǎn)ISOBUS信號交互進(jìn)行完整仿真，并通過CAPL腳本模擬其作業(yè)行為，仿真節(jié)點(diǎn)可與虛擬或真實(shí)的VT、TC和TIM實(shí)現(xiàn)作業(yè)流程交互。與此同時(shí)，ISOBUS的傳輸層、診斷與網(wǎng)絡(luò)管理等功能也能在CANoe中輕松實(shí)現(xiàn)。

TIM（Tractor Implement Management）系統(tǒng)

TIM是實(shí)現(xiàn)農(nóng)具反向控制拖拉機(jī)的高級擴(kuò)展，使農(nóng)具在特定作業(yè)場景中主動要求拖拉機(jī)調(diào)整速度、動力輸出或液壓動作，以提升作業(yè)質(zhì)量并降低駕駛員負(fù)擔(dān)。CANoe同時(shí)支持TIM Server與Client仿真，可完整重現(xiàn)授權(quán)、指令、反饋與容錯(cuò)流程。

虛擬終端（VT，Virtual Terminal）

VT是駕駛員操作農(nóng)具的統(tǒng)一圖形化界面，相當(dāng)于農(nóng)具的顯示屏與輸入單元。它負(fù)責(zé)渲染農(nóng)具上傳的Object Pool，并在界面中呈現(xiàn)按鈕、控制器、數(shù)值與動態(tài)圖形，同時(shí)將用戶的觸發(fā)操作返回給農(nóng)具ECU。借助CANoe的VT Window，這一交互流程能夠被完整復(fù)現(xiàn)并調(diào)試，真實(shí)VT也能通過此窗口進(jìn)行被動監(jiān)控。CANoe Option ISO11783支持最新的VT version 7.0仿真與被動監(jiān)聽。

任務(wù)控制器（TC，Task Controller）

任務(wù)控制器負(fù)責(zé)精細(xì)農(nóng)業(yè)作業(yè)的數(shù)據(jù)組織與流程執(zhí)行，包括作業(yè)管理、基于定位的變量施用、區(qū)段控制以及作業(yè)記錄等關(guān)鍵功能。TC會依據(jù)設(shè)備描述和過程變量與農(nóng)具進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)控制。CANoe提供圖形化的Interactive TC與可編程TC IL，使任務(wù)流程與控制邏輯能夠在仿真環(huán)境中完整驗(yàn)證。

文件服務(wù)器（FS，F(xiàn)ile Server）

文件服務(wù)器承擔(dān)作業(yè)任務(wù)、記錄、機(jī)具配置備份和作業(yè)日志等大體量數(shù)據(jù)文件的存儲與傳輸，是ISOBUS文件交互的核心組件。基于ISO 11783?13協(xié)議運(yùn)行的FS在CANoe中可被完整監(jiān)聽，文件打開、讀寫與傳輸過程均可可視化呈現(xiàn)，便于進(jìn)行互操作性與數(shù)據(jù)一致性驗(yàn)證。

GNSS模塊

GNSS模塊為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供實(shí)時(shí)位置、軌跡與高度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并為噴施導(dǎo)航、自動駕駛等位置相關(guān)作業(yè)提供支持。這些數(shù)據(jù)可通過J1939、NMEA或ISO 11783 PGN傳輸，而CANoe的GNSS模擬器能夠在純軟件環(huán)境中復(fù)現(xiàn)定位行為，從而驗(yàn)證位置驅(qū)動的作業(yè)邏輯。

ISOBUS系統(tǒng)驗(yàn)證方案與案例

在開發(fā)ISOBUS設(shè)備的過程中，CANoe既可以作為分析工具協(xié)助開發(fā)與測試工程師完成協(xié)議解讀分析和診斷，也能結(jié)合硬件I/O板卡VT system和DYNA4滿足虛擬環(huán)境閉環(huán)驗(yàn)證智慧農(nóng)機(jī)復(fù)雜工作場景的HIL系統(tǒng)。

農(nóng)機(jī)場地作業(yè)和控制器開發(fā)調(diào)試階段的ISOBUS協(xié)議采集與分析

CANoe Option ISO11783解析ISOBUS協(xié)議，提供通信異常高亮和多維過濾篩選，還支持VT、TC、FS、GNSS等窗口數(shù)據(jù)聯(lián)動，實(shí)時(shí)觀測總線負(fù)載、吞吐率、時(shí)延和抖動等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)還支持ISO 11783診斷功能（傳輸層支持BAM、CMDT、Fast Packet和ETP），結(jié)合DTC監(jiān)控和診斷交互API，可手動或自動實(shí)現(xiàn)診斷指令發(fā)送。

農(nóng)機(jī)控制器功能、通信和軟件集成驗(yàn)證

農(nóng)機(jī)的開發(fā)主要依靠實(shí)機(jī)在場地進(jìn)行驗(yàn)證，但面對日益復(fù)雜的功能和農(nóng)機(jī)智能化自動化的趨勢，以及諸多農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的多樣性，傳統(tǒng)使用場地驗(yàn)證不可或缺但會產(chǎn)生巨大的成本。采用CANoe平臺搭建智慧農(nóng)業(yè)控制器XIL全鏈路驗(yàn)證方案，配合軟件開發(fā)早期的單元與集成測試平臺VectorCAST，更好地滿足農(nóng)機(jī)軟件功能安全I(xiàn)SO 25119規(guī)范的軟件合規(guī)性測試，提升開發(fā)質(zhì)量并加快驗(yàn)證上市節(jié)奏。

案例一

某著名收割機(jī)-裝載機(jī)智慧協(xié)同系統(tǒng)，搭建基于DYNA4仿真場景的閉環(huán)HIL系統(tǒng)用來驗(yàn)證自動收割與裝載控制功能，采用CANoe和vTESTstudio實(shí)現(xiàn)自動化。

案例二

全球著名農(nóng)機(jī)制造商KRONE采用CANoe、VT System和vTESTstudio搭建易用、可擴(kuò)展、可追溯和穩(wěn)定的HIL系統(tǒng)，滿足軟件功能自動化測試，包括UDS、J1939和ISO 11783關(guān)聯(lián)的全面診斷測試驗(yàn)證[1]。

案例三

全球領(lǐng)先農(nóng)機(jī)CLASS采用數(shù)據(jù)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)診斷自動化測試，直接使用Excel配置加載到DiVa，高效生成DID與DTC自動化測試，并在基于CANoe和VT System搭建的HIL上執(zhí)行。從Excel配置生成DID與DTC自動化測試的覆蓋率達(dá)到95%[2]。

總結(jié)：

CANoe Option ISO11783為智慧農(nóng)業(yè)設(shè)備開發(fā)提供完整的開發(fā)、仿真、分析和測試平臺，支持農(nóng)機(jī)通信數(shù)據(jù)庫開發(fā)和各類診斷功能。借助其強(qiáng)大的協(xié)議解析、組件仿真與自動化測試能力，可顯著提升開發(fā)效率、降低調(diào)試成本并確保產(chǎn)品符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，助力國產(chǎn)農(nóng)機(jī)電子系統(tǒng)開發(fā)與出海。

參考文獻(xiàn)：

[1]: Test Automation of Agricultural Machines, 4th Vector Testing Symposium

[2]: Automated Data-driven Validation of the Diagnostic Implementation, ATZ elektronik (2015), No.10, pp. 22-25