刷寫后節(jié)點丟失問題分析及改進

馬伯祥，聶澤宇，李志寧，段沖磊，陳樹星，張麗波

（一汽解放商用車開發(fā)院，吉林 長春 130011）

為了滿足商用物流車日益增長的功能性及舒適性的需求，控制器更新軟件是一種最常用的方法。目前行業(yè)上90%的商用物流車以CAN總線作為主要通信總線，通過診斷指令，實現(xiàn)對控制器的診斷刷寫功能。物流車進行刷寫時，需要目標控制器和非目標控制器均滿足診斷刷寫工作條件，由于控制器診斷實車刷寫環(huán)境的復雜性，在控制器刷寫后，可能出現(xiàn)節(jié)點丟失問題。本文針對一種刷寫后出現(xiàn)節(jié)點丟失的故障狀態(tài)進行數(shù)據(jù)分析，并給出相應解決方法。

1 問題描述

某車型售后反饋問題如下：客戶發(fā)現(xiàn)車輛在4S店進行控制器升級后，每次車輛上電后，儀表會持續(xù)警報并且故障指示燈閃爍，提示車身控制器BCM節(jié)點丟失，建議立即去4S店處理。經4S店對故障進行排查，反饋診斷儀讀取到BCM節(jié)點丟失故障。

在整車環(huán)境或集成環(huán)境中，節(jié)點丟失是最嚴重的故障問題之一。實車網絡中節(jié)點丟失可能影響車輛安全性能，如：在車輛行駛過程中，發(fā)動機控制器的線束接觸不良，則可能導致車輛急停，存在嚴重的安全隱患；在升級發(fā)動機控制器過程中，整車控制器節(jié)點丟失，發(fā)動機未收到實時的駐車制動信號，會導致發(fā)動機控制器升級失敗，車輛無法啟動，需等待4S店技術人員現(xiàn)場處理等。

2 問題復驗及結果分析

2.1 測試環(huán)境

模擬車身環(huán)境，可將被測控制器應用于商用車集成測試系統(tǒng)，以便對問題進行復現(xiàn)，進而分析問題原因。商用車集成測試系統(tǒng)是以實車網絡拓撲及實車功能為原理設計的車輛仿真測試系統(tǒng)，滿足車輛的網絡系統(tǒng)測試和系統(tǒng)功能測試，對各路的CAN總線進行數(shù)據(jù)監(jiān)控與數(shù)據(jù)仿真。

以本文適用的CAN總線為例，分為動力CAN、舒適CAN、底盤CAN、診斷CAN，測試數(shù)據(jù)在商用車網絡集成測試系統(tǒng)中對應CAN1-CAN4。商用車網絡集成測試系統(tǒng)可對各個域的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控及數(shù)據(jù)仿真、功能仿真及驗證等，測試環(huán)境示意如圖1所示。

圖1 測試環(huán)境示意圖

2.2 工作原理

2.2.1 通信結構

該車型部分結構原理示意如圖2所示，其關鍵點在于：①車身控制器BCM處于診斷CAN和舒適CAN；②車門控制器DCM與舒適CAN相連，通過舒適CAN傳輸通信數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù)；③診斷儀通過診斷CAN連接網關控制器BCM，并通過BCM將診斷數(shù)據(jù)路由到舒適CAN。

圖2 車型部分結構原理

2.2.2 刷寫原理

參照協(xié)議，在刷寫目標控制器時，其余有診斷功能的控制器應關閉故障記錄功能和通信功能，直到目標控制器刷寫完成。①關閉故障記錄功能：防止其余控制器記錄被刷寫的目標控制器超時故障；②關閉通信功能：避免總線負載過高，或者出現(xiàn)干擾報文等，影響刷寫進程?；趫D2車型部分原理，圖3介紹的是通信指令和診斷指令共用同一物理通道的刷寫原理示意圖。

圖3 診斷刷寫原理示意圖

2.3 測試方向分析

根據(jù)刷寫原理及故障碼分析制定如下4個測試方向：①驗證BCM控制器狀態(tài)；②驗證DCM控制器狀態(tài)；③驗證BCM刷寫過程狀態(tài)；④驗證DCM在BCM刷寫過程狀態(tài)。

2.4 數(shù)據(jù)論證

2.4.1 驗證BCM控制器狀態(tài)

將問題車輛同批次BCM應用商用車集成測試系統(tǒng)驗證其功能，仿真燈光開關信號、雨刮開關信號等，監(jiān)測到BCM輸出的燈具打開/關閉信號、雨刮器執(zhí)行和關閉信號正常輸出。監(jiān)測BCM總線報文狀態(tài)，總線負載正常、報文周期偏離正常。測試結果為：未出現(xiàn)BCM功能異常、報文周期改變或停發(fā)報文狀況，排除BCM控制器停發(fā)報文導致節(jié)點丟失可能性。

2.4.2 驗證DCM控制器狀態(tài)

同理驗證DCM功能，仿真車門開關信號、解鎖閉鎖信號、遠程遙控信號，車門執(zhí)行相關動作，響應總線信號正常。監(jiān)測DCM總線報文狀態(tài)，總線負載正常、報文周期偏離正常。測試結果為：未出現(xiàn)DCM功能異常、報文周期改變或停發(fā)報文狀況，未出現(xiàn)DCM誤報其他節(jié)點丟失故障，排除因DCM誤報導致記錄BCM節(jié)點丟失可能性。

2.4.3 驗證BCM刷寫過程狀態(tài)

通過商用車集成測試系統(tǒng)仿真整車網絡環(huán)境，用診斷儀進行刷寫B(tài)CM，監(jiān)控BCM刷寫過程前后舒適CAN及診斷CAN通信數(shù)據(jù)。在刷寫后，進行BCM功能復驗，控制器功能正常；對診斷CAN上的刷寫數(shù)據(jù)進行分析，診斷服務功能正常，不存在數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)篡改等情況，核對數(shù)據(jù)校驗碼正確；對比刷寫前后BCM的通信數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)報文均按協(xié)議規(guī)定周期發(fā)送。BCM控制器刷寫前后狀態(tài)總結見表1。排除BCM在刷寫過程中出現(xiàn)問題，導致刷寫失敗可能性。

表1 BCM控制器刷寫前后狀態(tài)對比

2.4.4 驗證DCM在BCM刷寫過程狀態(tài)

同理2.4.3，通過商用車集成測試系統(tǒng)仿真整車網絡環(huán)境，用診斷儀進行刷寫B(tài)CM，在BCM刷寫后對DCM進行功能測試，DCM功能正常。分析刷寫B(tài)CM前后DCM數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在刷寫過程中，舒適CAN上有DCM通信報文，此測試結果與上述2.2.2刷寫原理中規(guī)定原則（在刷寫目標控制器時，其余有診斷功能的控制器應關閉故障記錄功能、關閉通信功能，直至目標控制器刷寫完成）不符。針對刷寫過程中拓撲結構內所有控制器的周期報文進行分析，驗證是否有其他控制器恢復通信，得到分析數(shù)據(jù)如圖4所示，時間戳69~133s時間段為刷寫車身控制器BCM過程，開始刷寫B(tài)CM后所有支持診斷功能的控制器停止通信功能，刷寫進行5s，即時間戳為74s時，DCM開啟通信（恢復在舒適CAN發(fā)送通信報文）。初步得出結論：在BCM開始刷寫時DCM按協(xié)議要求停止通信，在BCM刷寫過程中，DCM恢復通信導致記錄BCM節(jié)點丟失故障。

圖4 集成系統(tǒng)中各控制器通信數(shù)據(jù)分析

查詢DCM在舒適CAN收到的診斷指令數(shù)據(jù)，如圖5所示。診斷指令包括：控制進入擴展模式指令（02 10 03 00 00 00 00 00）、關閉故障記錄功能指令（02 85 02 00 00 00 00 00）、關閉通信功能指令（03 28 03 03 00 00 00 00），DCM均回復肯定響應，且未收到開啟通信的診斷指令（03 28 00 03 00 00 00 00），進一步得出結論，在BCM刷寫過程中，DCM恢復通信原因與開啟通信的診斷指令無關。

圖5 刷寫B(tài)CM過程中DCM收到的診斷數(shù)據(jù)

通過圖5得知，舒適CAN上無診斷儀在線服務指令數(shù)據(jù)。查詢診斷CAN數(shù)據(jù)如圖6所示。診斷CAN上有診斷儀在線服務指令數(shù)據(jù)，即診斷儀發(fā)出診斷儀在線服務指令數(shù)據(jù)，但是BCM沒有將該指令路由到舒適CAN。問題歸結為：在刷寫B(tài)CM時，BCM未將診斷儀在線服務指令數(shù)據(jù)路由到舒適CAN。

圖6 刷寫過程中診斷CAN診斷儀在線服務指令數(shù)據(jù)

2.5 結果分析

經上述試驗分析，在診斷儀刷寫B(tài)CM時，網關控制器BCM不具備診斷路由功能，即在刷寫過程中不能路由診斷報文。因未收到BCM路由的診斷儀在線指令，DCM退出擴展模式，跳轉到默認模式（根據(jù)ISO 14229-1協(xié)議）。進入默認模式后DCM恢復了通信功能和診斷功能，未檢測到BCM的通信報文，所以記錄BCM節(jié)點丟失故障。

3 問題解決與建議

3.1 問題解決

為解決文中節(jié)點丟失問題，考慮到不同網關控制器開發(fā)策略不同，給出兩種解決刷寫時節(jié)點丟失問題的方案。

1）方案1，控制器在診斷刷寫過程中通過路由方式將診斷指令從診斷CAN路由到舒適CAN：更改控制器刷寫部分底層驅動程序，完善刷寫時的診斷路由功能，實現(xiàn)在控制器刷寫過程中，將診斷儀發(fā)送的診斷指令路由到舒適CAN。

2）方案2，控制器在診斷刷寫過程中直接發(fā)送診斷儀在線指令到舒適CAN：在控制器進入刷寫流程后，控制器在舒適CAN上周期發(fā)送診斷儀在線報文，并在刷寫結束后停止發(fā)送診斷儀在線報文。

本車型由于BCM刷寫部分底層驅動程序架構已固定，且更改架構可能影響診斷服務功能的控制器，經方案對比分析，見表2，采用方案2進行問題整改。經驗證，刷寫B(tài)CM后，DCM不記錄BCM節(jié)點丟失，此問題不再復現(xiàn)。將方案2應用于該車型問題整改，市場客戶及4S店反響良好。

表2 控制器整改方案分析

3.2 改善建議

根據(jù)本文測試思路及數(shù)據(jù)分析，為避免具備網關路由功能的控制器不具備診斷路由功能而造成的節(jié)點丟失問題，對設計和測試方面提出如下建議。

1）設計方面，設計部門完善通信協(xié)議，要求在診斷刷寫時，網關控制器具有路由診斷指令功能。

2）測試方面，通過加強單件環(huán)境測試用例，保證整車環(huán)境和集成環(huán)境的穩(wěn)定性。用例如下：①模式切換測試，在XXs內未收到診斷儀在線指令，控制器要切換到默認模式，防止刷寫其他控制器失敗時，該節(jié)點丟失；②診斷路由測試，刷寫時檢測控制器滿足停通信報文、網絡管理報文、不停診斷路由報文條件，防止該控制器不路由診斷報文導致其他節(jié)點切換默認模式，記錄其他節(jié)點丟失。

4 總結

本文通過對診斷刷寫后節(jié)點丟失的情況進行分析和改進，對診斷開發(fā)及測試驗證提出了建議，對如何處理和防范該問題給出解決措施，并對診斷測試工作及網絡開發(fā)工作起到了一定的借鑒意義。