摘　要：采用基于CAN總線的匹配標定協議,對汽車控制器局域網絡中的電子控制單元進行匹配標定。分析了CCP協議用于標定的工作機理,討論了利用CANape進行基于CCP標定的實現方法,闡述了如何生成CANape與控制器底層程序的軟件接口及具體標定流程。實際應用結果表明,這種方法可以快速有效地實現對汽車網絡中各控制器的匹配標定。

目前基于CAN(Controller Area Network)總線的分布式系統在汽車電子領域得到廣泛應用,電子控制單元的標定已成為汽車電子控制裝置開發的一個重要環節。CCP(CAN Calibration Protocol)是一種基于CAN總線的ECU(Electronic Control Unit)標定協議[1],已經在許多歐美汽車廠商得到應用,采用CCP協議可以快速而有效地實現對汽車電控單元的標定。

然而基于CCP協議的標定,需要在ECU內部實現支持CCP協議的驅動程序(CCP driver)。目前大多數應用都采用Vector提供的free CCP driver[2]?？紤]到ECU底層程序與CAN驅動程序的實現各不相同,將CCP驅動程序結合到ECU中[3]并不是一件一蹴而就的事,這需要對CCP協議本身、標定工具及標定工具與ECU之間的通信有詳細和深入的了解。在整個標定系統的開發過程中,大量時間被耗費在前期CCP驅動程序與ECU結合上。本文在簡單介紹CCP協議的基礎上,提供了一個通用的ECU與CCP驅動程序結合的實例,以幫助縮短整個標定開發周期。

CANape[4]是一款ECU標定和測試工具。與CCP協議相結合,不僅能完成對ECU的標定,同時還能在ECU運行期間直接訪問內存并進行操作。這使得CANape不僅是一款功能強大的標定工具,也是一款電控單元開發的得力助手。然而在使用方面,CANape的前期配置比較繁瑣,目前國內的相關資料較少。本文將介紹CANape,并著眼于如何基于CCP協議使用CANape完成ECU的標定。

1 CCP協議及工作原理

CCP協議是ASAP(Arbeitskreis zur Standardisierung von Applikationssystemen)標志的有機組成部分。ASAP作為一個應用系統標準化工作小組,其目的在于提供通用軟、硬件接口標準,以解決由于不同制造商提供的控制器存在的接口不匹配問題。

1.1 CCP通信方式

基于CCP協議的ECU標定采用主-從通信方式,如圖1。主設備通過CAN總線與多個從設備相連,其中主設備是測量標定系統MCS(Measurement Calibration System),從設備是需要標定的ECU,在汽車電子中即為車載控制器。

圖1 CCP通信方式

根據CCP協議,主設備首先與其中一個從設備建立邏輯鏈接,然后通過主設備向從設備發送命令來起始兩者間的數據通信。當主設備要訪問另一個從設備時,首先斷開與當前從設備的邏輯連接,與下一個從設備建立新的邏輯連接后再開始通信。

1.2 CCP協議的工作模式

CCP定義了兩種工作模式:Polling(查詢)模式及DAQ(Data Acquisition Command)模式。查詢模式下,主設備與從設備間的每一次通信都由主設備發送命令來起始,從設備收到主設備的命令后,執行相應的操作并反饋一幀報文。這種工作模式由于需要主機與從機之間進行“一問一答”的信息交互,工作效率不高,但實現簡單,而且占用ECU內存資源較小。 DAQ模式使從設備可以脫離主設備的命令控制按一定周期自動向主設備上傳數據。DAQ模式下,主設備首先發送一條請求DAQ的命令,從設備收到后,按命令中的參數自行配置并組織需要上傳的數據,然后按一定周期自主向主設備上傳數據。這種模式由于不需要主機通過命令逐步控制,工作效率高,但實現較復雜,如果需要上傳的數據量很大,會占用大量ECU內存空間。

1.3 CCP報文幀結構

基于CCP協議的標定只占用兩幀CAN報文,分別是命令接收對象CRO(Command Receive Object)和數據傳輸對象DTO(Data Transmission Object),如圖2所示。CRO由主設備發給從設備,DTO是從設備反饋的報文。兩者分別通過一個自己的ID標識符進行標識(CRO_ID與DTO_ID)。

圖2 CCP協議主、從設備通信

CRO與DTO的ID標識符由通信協議自行定義,CCP協議只對CRO及DTO的數據場做了詳細定義。按照CCP協議,CRO數據場的第1個字節為命令代碼CMD(Command Code),CCP協議共規定了28條命令[1]。從設備通過CMD代碼判斷主設備請求的是哪條命令。數據場的第2個字節是命令計數器CTR(Command Counter)。剩余6個字節均為命令參數,每條命令有各自對應的命令參數。

從設備反饋的報文稱為DTO。按CCP協議,DTO又細分為三類:

·命令返回消息CRM(Command Return Message):由從設備發送,針對CRO的反饋報文。

·事件消息(Event Message):當從設備檢測到內部發生錯誤機制時,由從設備自行向主設備發送,報告其當前的運行狀態,并請求主設備暫停當前工作進程以處理發生的錯誤。

·DAQ-DTO(Data Acquisition-DTO):用在DAQ模式中,由從設備組織,定期向主設備發送。

DTO報文的第1個字節PID(Packet ID)定義了DTO的類型,255代表CRM, 254代表事件消息。第2個字節為命令返回/錯誤代碼ERR(Command Return-/Error Code)。對于CRM,主設備由該字節獲知命令的執行情況;對于事件消息,主設備由該位獲知從設備內部發生了哪種錯誤。第3字節CTR是命令計數器,該位數值與其對應的CRO的CTR值相對應。剩余5個字節是數據場,存放主設備請求的數據或信息。

2 基于CCP協議的接口程序實現

基于CCP協議進行標定,需要MCS與ECU的應用程序都能夠支持CCP協議,這部分應用程序稱為CCP driver。本文采用Vector提供的free CCP driver[2]。由于CCP協議基于CAN總線,因此CCP driver與ECU的結合主要分為與CAN driver及與其他應用程序兩方面。

CCP driver與CAN driver的結合如圖3,主要分為以下兩方面:

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