一種新型汽車電控單元標(biāo)定方案的實(shí)現(xiàn)

宋漢超，閻文兵，徐　征，王志強(qiáng)（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)汽車與交通學(xué)院，天津　300222）

一種新型汽車電控單元標(biāo)定方案的實(shí)現(xiàn)

宋漢超，閻文兵，徐征，王志強(qiáng)
（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)汽車與交通學(xué)院，天津300222）

摘要：為了研究汽車部分電子系統(tǒng)，需要對汽車CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信中的電控單元進(jìn)行標(biāo)定。介紹了CCP協(xié)議，分析了利用新型標(biāo)定軟件Vehicle Spy3進(jìn)行基于CCP標(biāo)定方案的實(shí)現(xiàn)方法，描述了Vehicle Spy3的標(biāo)定過程。采用該方法對電控單元進(jìn)行標(biāo)定，體現(xiàn)出其標(biāo)定方案的高性價比與高效性。

關(guān)鍵詞：CCP協(xié)議；電子控制單元；標(biāo)定；Vehicle Spy3

近年來，汽車電子技術(shù)不斷發(fā)展，在汽車電子技術(shù)中對汽車電子控制單元（electronic control unit，ECU）的研究越來越重要。汽車網(wǎng)絡(luò)通信中的ECU節(jié)點(diǎn)都要通過匹配標(biāo)定來明確所需要的操作與控制參數(shù)。CAN總線標(biāo)定協(xié)議（CAN calibration protocol，CCP）是基于汽車CAN網(wǎng)絡(luò)總線對汽車網(wǎng)絡(luò)通信中的電控單元進(jìn)行標(biāo)定的一種標(biāo)定協(xié)議，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到汽車電子領(lǐng)域研究，這種協(xié)議可以快速、有效地對電控單元進(jìn)行標(biāo)定[1-2]。

美國英特佩斯公司推出的Vehicle Spy3是一種在ASAM標(biāo)準(zhǔn)下基于CCP協(xié)議的ECU測試與標(biāo)定的新型軟件。該軟件與其硬件NoeVI fire連接使用組成新型的汽車測試系統(tǒng)，其主要功能有數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、CCP標(biāo)定、ECU節(jié)點(diǎn)仿真開發(fā)、自動測試、數(shù)據(jù)分析和診斷等。在標(biāo)定過程中，NoeVIfire接收需要標(biāo)定ECU的CAN信號，將其轉(zhuǎn)化為報文信號傳遞給標(biāo)定軟件Vehicle Spy3，Spy3可以監(jiān)控和修改所接收到的報文信號，從而實(shí)現(xiàn)對ECU的標(biāo)定。本文簡單介紹了CCP標(biāo)定協(xié)議，并基于CCP協(xié)議使用新型標(biāo)定工具Vehicle Spy3對ECU內(nèi)部狀態(tài)的測量與內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定過程體現(xiàn)了該標(biāo)定方案的優(yōu)化性。

1　CCP協(xié)議及工作原理

CCP協(xié)議是ASAM標(biāo)準(zhǔn)的組成部分（ASAM自動化及測量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化小組是ASAP標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展和衍生），主要應(yīng)用于控制系統(tǒng)的開發(fā)和測試。CCP協(xié)議的主要功能有對數(shù)據(jù)進(jìn)行測量、讀取電子控制單元中RAM和ROM數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)標(biāo)定與傳輸?shù)取Ｔ搮f(xié)議可以同時對多個ECU工作。

1.1CCP協(xié)議的工作模式

基于CCP協(xié)議的電控單元ECU標(biāo)定數(shù)據(jù)通信方式為主-從通信，標(biāo)定過程中標(biāo)定主設(shè)備通過CAN總線能夠和一個或多個從設(shè)備相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸[3]，如圖1所示。CCP標(biāo)定系統(tǒng)作為標(biāo)定的主設(shè)備，需要標(biāo)定的電控單元ECU作為從設(shè)備，主設(shè)備與從設(shè)備之間通過CAN報文的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)CCP標(biāo)定協(xié)議的要求，標(biāo)定系統(tǒng)首先和相連接的多個從設(shè)備中的一個從設(shè)備建立邏輯連接，之后的所有通信傳輸數(shù)據(jù)由主設(shè)備控制，從設(shè)備根據(jù)接收到主設(shè)備的命令執(zhí)行相應(yīng)的動作，并把執(zhí)行結(jié)果以報文的形式返回給主設(shè)備。

圖1　CCP通信結(jié)構(gòu)圖

CCP標(biāo)定系統(tǒng)有2種工作模式：查詢模式（Polling）和數(shù)據(jù)采集模式（DAQ），如圖2所示。當(dāng)CCP處于查詢工作模式時，主設(shè)備用命令代碼控制主、從設(shè)備之間的每一次數(shù)據(jù)通信，從設(shè)備與主設(shè)備進(jìn)行通信接收到命令后，按照報文命令進(jìn)行相應(yīng)的操作，之后向主設(shè)備發(fā)送一幀反饋報文。查詢工作模式的數(shù)據(jù)通信方式簡易，對ECU內(nèi)存的要求較小。但是查詢工作模式的主設(shè)備與從設(shè)備之間數(shù)據(jù)信息的傳遞模式為“一問一答”，工作效率較低。在DAQ工作模式下，標(biāo)定從設(shè)備可以自動按照一定的周期向主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，省去了接收主設(shè)備命令再發(fā)送的過程。在這種數(shù)據(jù)采集工作模式下，從設(shè)備不需要主設(shè)備發(fā)送的命令報文就可以工作，工作效率較高；但若從設(shè)備上傳大量的報文信息，對ECU的內(nèi)存空間需求量比較大，工作模式較復(fù)雜[4-5]。根據(jù)這2種工作模式的特點(diǎn)，可以按照標(biāo)定需要選取對應(yīng)的CCP工作模式來完成標(biāo)定過程。

圖2　CCP系統(tǒng)的工作模式

1.2CCP標(biāo)定系統(tǒng)

CCP標(biāo)定系統(tǒng)由ECU電控單元、ECU標(biāo)定測試工具、CCP driver與ASAP2.L描述標(biāo)定文件構(gòu)成。在對ECU進(jìn)行標(biāo)定之前需要準(zhǔn)備下列工具并完成相應(yīng)的準(zhǔn)備工作：①標(biāo)定上位機(jī)軟硬件；②在ECU中實(shí)現(xiàn)并運(yùn)行CCP驅(qū)動；③生成ASAP2.L描述文件。上位機(jī)標(biāo)定工具Vehicle Spy3與NoeVI fire通過一個CAN總線線束接插口與電控單元ECU相連接，它們通過CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信傳輸。當(dāng)在CAN總線的控制單元底層程序中寫入CCP協(xié)議的程序接口時，Vehicle Spy3才能與之通信。基于CCP協(xié)議標(biāo)定，測量標(biāo)定系統(tǒng)（Vehicle Spy3）與ECU都需要支持CCP協(xié)議才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所以在標(biāo)定過程中應(yīng)向標(biāo)定的ECU中寫入應(yīng)用程序CCP driver[6]。

2　ECU標(biāo)定過程的實(shí)現(xiàn)

2.1CCP driver驅(qū)動的實(shí)現(xiàn)

CCP標(biāo)定協(xié)議有28條命令，每一條命令在CCP driver驅(qū)動棧中都有一組對應(yīng)的命令代碼，每條命令對應(yīng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，依據(jù)標(biāo)定的具體要求，選擇寫入相應(yīng)的命令代碼來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。使用Codewarrior編程環(huán)境對ECU標(biāo)定過程需要的代碼進(jìn)行編寫，以ID：0X03寫數(shù)據(jù)為例，部分代碼如下：

2.2ASAP2.L描述文件的生成

標(biāo)定工具Vehicle Spy3與ECU之間的數(shù)據(jù)通信需要ASAP2.L控制器描述文件的支持，ASAP2.L描述文件可以描述ECU中的參數(shù)與數(shù)據(jù)以及ECU各變量的地址、代碼、算法和控制信息。當(dāng)需要訪問某個變量時，可以在ASAP2.L描述文件中根據(jù)變量的名字在控制器中找到數(shù)據(jù)存儲的地址、長度等信息，然后進(jìn)行編寫操作。

上位機(jī)標(biāo)定軟件Vehicle Spy3擁有獨(dú)立的ASAP2.L編輯器，用于編寫生成ASAP2.L描述文件以及對其進(jìn)行在線修改。標(biāo)定的所有信息都可以通過這個ASAP2.L編輯器進(jìn)行編寫和在線修改，如圖3所示。利用ASAP2.L Editor軟件讀取所編寫代碼相應(yīng)生產(chǎn)的elf、abs文件并在軟件中進(jìn)行編輯生成ASAP2.L文件，如圖4所示。

圖3　ASAP2.L文件工作模式

圖4　ASAP2.L文件的生成

2.3標(biāo)定方案的實(shí)現(xiàn)過程

標(biāo)定上位機(jī)可以對各ECU之間的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，ECU的每一個信號都會顯示在標(biāo)定軟件上，在標(biāo)定軟件Vehicle Spy3中讀取之前所生成的ASAP2.L描述文件，可以確定接收信號所代表的信息含義并進(jìn)行內(nèi)容修改。進(jìn)行標(biāo)定時參數(shù)在控制器中有3種存儲空間地址：只讀存儲器ROM、閃存FLASH和可擦存儲器EEPROM[2]。標(biāo)定工具Vehicle Spy3規(guī)定以下2種標(biāo)定方法：①把需要標(biāo)定的參數(shù)的初始數(shù)據(jù)存儲到存儲器RAM中，用標(biāo)定工具Vehicle Spy3修改RAM中標(biāo)定參數(shù)的值并進(jìn)行標(biāo)定，完成標(biāo)定后將存儲器ROM中的數(shù)據(jù)寫回地址存儲空間中；②把需要標(biāo)定的數(shù)據(jù)參數(shù)存儲到可擦寫存儲器EEPROM或閃存FLASH中，這樣就可以對EEPROM中的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行在線修改，完成標(biāo)定過程。第1種標(biāo)定方法會占用額外的儲存器RAM空間，第2種標(biāo)定方法則要在標(biāo)定過程中對EEPROM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多次編寫操作，可根據(jù)標(biāo)定的實(shí)際需要選取相應(yīng)的標(biāo)定方法。

在上位機(jī)標(biāo)定軟件中選擇MEP模塊讀入ASAP2.L文件，使ASAP2.L所描述的信息加載到標(biāo)定軟件中，這時軟件上會顯示ECU的各種信息。然后點(diǎn)擊連接鍵使軟件與所要標(biāo)定的ECU連接起來，這樣所標(biāo)定的ECU上的報文信號就會傳輸?shù)綐?biāo)定上位機(jī)軟件上，如圖5所示。

圖5　Vehicle Spy3讀取ASAP2.L文件

標(biāo)定軟件Vehicle Spy3會把接收到的ECU報文信號與ASASP2描述文件所定義的信號相對應(yīng)，從而標(biāo)明ECU中各個信號代表的含義，完成對ECU信號的標(biāo)定。另外，在標(biāo)定軟件Vehicle Spy3的MEP模塊下有相應(yīng)的數(shù)值編輯器與曲線編輯器，可以對標(biāo)定過程中上位機(jī)軟件接收的ECU信號進(jìn)行變量的實(shí)時監(jiān)控、讀寫與修改，可以獲得接收信號的數(shù)值特征與數(shù)據(jù)曲線，也可以進(jìn)行修改對比，從而確定ECU標(biāo)定信號的實(shí)時特性。MEP模塊所獲得的數(shù)據(jù)曲線和數(shù)據(jù)特征如圖6和表1所示，表1中的x為信號變量，y為數(shù)值。

圖6　曲線監(jiān)控圖

表1　數(shù)值監(jiān)控表

3　結(jié)束語

本文應(yīng)用Vehicle Spy3基于CCP協(xié)議對ECU進(jìn)行匹配標(biāo)定，具有標(biāo)定工具的統(tǒng)一化、標(biāo)定方法的快速有效化、標(biāo)定過程的簡易明了化等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用Vehicle Spy3進(jìn)行的標(biāo)定是一套有價值的標(biāo)定解決方案，可以快速有效地完成汽車電子控制單元ECU的匹配標(biāo)定，在汽車電子系統(tǒng)研發(fā)中具有良好的效果。參考文獻(xiàn)：

［1］戴華生.汽車電控單元通用標(biāo)定系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)［D］.重慶：重慶郵電大學(xué)，2010.

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［4］張彧.電控發(fā)動機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.重慶：重慶郵電大學(xué)，2008.

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Realization of a new calibration scheme for automotive electronic control unit

SONG Han-chao，YAN Wen-bing，XU Zheng，WANG Zhi-qiang
（School of Automotive and Transportation，Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China）

Abstract：In order to study the electronic system of automobile parts，the electronic control unit（EOV）in data communication in CAN network is needed. CCP protocol is briefly introduced，and the implementation method based on Vehicle Spy3 is analyzed，and the calibration procedure of SPY3 Vehicle is described in detail. The electronic control unit is calibrated by this method，which reflects the high performance ratio and efficiency of the calibration scheme.

Key words：CCP protocal；electronic contral unit（ECU）；calibration；Vehicle Spy3

作者簡介：宋漢超（1990—），男，碩士研究生；閻文兵（1968—），女，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)檎駝优c噪聲控制.

基金項(xiàng)目：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)科研發(fā)展基金資助項(xiàng)目（KJ14-03）.

收稿日期：2015-04-08

中圖分類號：U463.6

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095－0926（2015）03－0057－03