汽車(chē)ECU 標定系統CCP 軟件的實(shí)現

摘要：CCP 協(xié)議是一種CAN 總線(xiàn)標定匹配協(xié)議。本文簡(jiǎn)單介紹該協(xié)議的基本原理，以及一種基于該協(xié)議的汽車(chē)ECU 標定系統的實(shí)現方法。最后，結合MC9S12DP256 芯片以及μC/OS-II操作系統，詳細討論了此標定系統的CCP 軟件實(shí)現方法。

1 前言

　　標定是指根據整車(chē)的各種性能要求(如動(dòng)力性、經(jīng)濟性、排放及輔助功能等)，來(lái)調整、優(yōu)化和確定整車(chē)上各ECU(包括發(fā)動(dòng)機和各子系統 ECU)的運行及控制參數的控制算法。通過(guò)標定系統，能夠很方便的讀取 ECU 中的標定變量數據到標定平臺，并可以對這些數據進(jìn)行編輯修改，編輯后的數據又可以寫(xiě)入 ECU，從而達到修改 ECU 中標定參數的目的。功能完善且靈活方便的標定軟件對整個(gè)汽車(chē)ECU 控制系統的開(kāi)發(fā)起到事半功倍的效果。目前，一般的標定系統都是采用基于串行口的點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式，這種通信方式具有很大的局限性，而且通信協(xié)議都不一樣。在這個(gè)ECU 系統中，將采用 CAN 總線(xiàn)的通信方式和CCP(CAN Calibration Protocol)協(xié)議。

2 CCP 協(xié)議簡(jiǎn)介

　　1996 年6 月，歐洲ASAP 項目組發(fā)布了現行的2.0 版，它采用CAN 2.0B(11 位或29位ID)進(jìn)行MCS(measurement and calibration system)與ECU 之間的通信[1]。該協(xié)議具有通用性強，適用范圍廣的特點(diǎn)，無(wú)論對8 位低速帶CAN 的控制器，還是32 位高速帶CAN 的控制器，均可滿(mǎn)足工作要求?；贑CP 協(xié)議的ECU 標定采用主-從通信方式，主設備通過(guò)CAN 總線(xiàn)與多個(gè)從設備相連，其中主設備是測量標定系統MCS(Measurement CalibrationSystem)，從設備是需要標定的ECU。根據CCP 協(xié)議，主設備首先與其中一個(gè)從設備建立邏輯鏈接， 建立邏輯連接后，主、從機之間所有的數據傳遞均由主機控制，從機執行主機命令后返回包含命令響應值或錯誤代碼等信息的報文。

3 標定系統的實(shí)現

　　3．1 上位機部分

　　友好的人機頁(yè)面對于標定工作的順利進(jìn)行是起決定性作用的，此標定系統的設計克服了以往大多數標定系統只能通過(guò)鍵盤(pán)對標定數據進(jìn)行修改的局限性[2]，在標定系統中除了表格編輯方式外，還將引入圖形編輯方式。將標定變量數據轉換成圖形，將使標定員對于標定變量數據比如說(shuō)修正曲線(xiàn)和 MAP 圖有一個(gè)更直觀(guān)了解，并且可以通過(guò)鼠標拖動(dòng)對圖形進(jìn)行編輯修改，從而達到編輯修改標定變量數據的目的，這樣大大方便了對于修正曲線(xiàn)和 MAP圖類(lèi)型標定變量的編輯。

　　在這里我們是采用 Visual C++完成標定頁(yè)面的設計以及與下位機的通信。該標定系統除了具有對 ECU 的標定功能外，還引入了實(shí)時(shí)監測功能，從而可以很快得到標定操作的返回信息。如圖所示，監測界面主要完成各種監測量數據的實(shí)時(shí)接收和顯示功能。測量得到的數據以數字和圖形兩種方式顯示出來(lái)，數據可以存儲。歷史數據可以從文件中讀出來(lái)，進(jìn)行離線(xiàn)分析。標定界面則是完成標定變量數據的顯示、編輯修改以及上傳下載功能。根據變量的不同類(lèi)型，變量數據分別以參量、二維、三維的形式表示。

圖 1 標定系統實(shí)現圖

　　3．2 底層ECU 部分

　　而底層 ECU 部分，標定系統在這里采用的是Freescale 公司的MC9S12DP256，這是一款16 位CPU 及0.25 微米、高速、高性能5.0V FLASH 存儲器技術(shù)的中檔芯片。它具有25MHz的主頻、256K 字節的FLASH 存儲器、16 通道的8 位A/D 轉換器以及多達5 個(gè)的高速CAN 控制器。其較高的性能價(jià)格比使其非常適合用于一些中高檔汽車(chē)電子系列相關(guān)產(chǎn)品。同時(shí)其較簡(jiǎn)單的背景開(kāi)發(fā)模式(BDM)使得開(kāi)發(fā)成本進(jìn)一步降低，也使得現場(chǎng)開(kāi)發(fā)與系統升級變得更加方便。

　　需要標定的變量稱(chēng)為標定參數,標定定義也就是修改駐扎在ECU 內存中的變量的內容。根據標定參數所在不同地址空間( RAM、FLASH 或EEPROM) , 這里也就有了不同的標定方法。RAM EEPROM 標定的速度較塊，但RAM 和EEPROM 空間有限，所需的標定參數的數目也就受到了限制，而FLASH 空間較大，但標定的速度相對較慢。這里考慮選擇芯片的實(shí)際情況，選擇了FLASH 標定的方法。當標定參數需要存放在FLASH 中時(shí), 在ECU 上電初始化后, 程序首先將標定參數的初始值復制到RAM 中, 在標定軟件中該段用來(lái)存放標定參數的RAM 稱(chēng)為Calibration RAM。標定過(guò)程中, 標定軟件修改Calibration RAM 中的參數值。標定全部結束后, 再將該段RAM 中的內容復制回FLASH 中。

4 軟件設計

　　標定系統的軟件設計主要分為二個(gè)部分：CAN Driver 和CCP Driver，而這二個(gè)部分都是基于μC/OS-II 這種實(shí)時(shí)操作系統上運行。由于ECU 這里采用飛思卡爾的MC9S12DP256,因此可以直接應用芯片CAN 模塊提供的接口，發(fā)送CAN 數據。CCP Driver 是標定系統的核心部分，它主要是通過(guò)調用CAN Driver 實(shí)現與上位機標定軟件的通信，從而進(jìn)行對ECU的在線(xiàn)標定。

　　4．1 CAN Driver

　　在這里我們采用的是μC/OS-II 這種實(shí)時(shí)操作系統，但在標定過(guò)程中，我們處理的數據量很大，通信速度也很快，CAN 接收到一條消息就產(chǎn)生一次中斷，中斷服務(wù)子程序，每次中斷都要引起一次任務(wù)調度。CPU 大量的時(shí)間花在任務(wù)切換上，若CPU 還需處理其他事件，則可能出現接收緩沖寄存器接收溢出的錯誤，造成數據丟失。因此，在這里采用一種基于環(huán)形緩沖區的方式來(lái)實(shí)現CAN Driver。整個(gè)CAN Driver 由中斷處理程序和底層驅動(dòng)模塊組成。中斷處理程序在每次CAN 控制器完成收發(fā)時(shí)，喚醒驅動(dòng)程序，進(jìn)行下一步工作，設備相關(guān)程序通過(guò)對CAN 控制器寄存器的讀寫(xiě)，完成對CAN 端口的配置和狀態(tài)檢測等工作，同時(shí)為設備無(wú)關(guān)軟件和用戶(hù)程序提供接口。而底層驅動(dòng)模塊則主要任務(wù)是結合收發(fā)消息緩沖區，為應用程序提供了接收和發(fā)送消息的接口函數。