- 相關推薦
淺論面向異構網絡的整車控制器標定系統的實現論文
0引言
由于新能源汽車車載網絡的復雜性,傳統汽車領域的測量與標定工具并不適合新能源汽車的研發需求。新的通訊方式和標定協議也在不斷發展并得到應用,如歐洲汽車公司成立的標準化組織ASAP于1992年推出了基于CAN(ControllerAreaNetwork)總線的CCP協議以及其后的升級版本XCP協議。在車載控制器的匹配過程中,需要根據整車的各種性能要求(如動力性、經濟性、排放及輔助功能等)來調整、優化和確定整車上各ECU(電子控制單元)的運行及控制參數的控制算法。新能源汽車整車控制器包含并涉及多門學科的多個系統,如機械傳動領域、電機驅動領域和電化學等,它的本質就是一種異構網絡。由于傳統的標定系統沒有基于較好的標準和協議規范,也無法適應新能源車內部復雜異構網絡的苛刻需求,而國外產品產業鏈價格昂貴且技術開放度差,從而實現一套面向異構網絡的新能源車整車控制器測量與標定系統具有極高的應用價值。
1XCP協議介紹
XCP協議是基于不同通訊平臺的測量標定協議的總稱,可以基于CAN總線、LIN總線、USB總線等不同總線,最常見的是“XCPonCAN”。CAN總線是德國BOSCH公司為現代汽車應用領域推出的一種多主局域網。它實現了汽車電子的網絡化,大幅度減少了汽車內的線束,實現了數據共享。“XCPonCAN”的消息幀結構,幀頭為空,幀尾為填充位,消息最大長度為8B,ID標識域用來辨識數據包類型和數據區內容,FILL為對齊選項,DAQ為DTO(DataTransferObject)數據包在數據請求列表中的索引,時間表示域為可選項,DATA存放相應數據。XCP協議通訊模式采用主從通訊方式,主機發送命令,從機應答。XCP數據包分為兩種類型:指令傳輸包CTO(CommandTransferObject)和同步數據包DTO[4-6],主機發送不同的CTO建立與從機的邏輯連接,請求從機回應DTO,另外CTO可以請求啟動DAQ(數據采集)模式定時發送數據。
2標定系統總體架構
整個標定系統框架遵循ASAP標準和XCP通訊協議。上位機通過Kvaser設備將USB信號轉為CAN信號與整車控制器進行通訊。A2L文件獨立于上位機和整車控制器,完成整車控制器所有相關參數的詳細定義和描述,上位機通過讀取A2L文件來完成對整車控制器的測量和標定工作。整車控制器通過不同的總線接口與外部子系統相連,不同的總線接口與子系統構成了復雜的異構網絡。
該標定系統以PC機作為上位機,主要集成測量、標定和診斷模塊、數據庫管理模塊、XCP協議解析模塊及A2L文件解析器。測量、標定和診斷窗口采用C#技術搭建,可實現ECU數據的監測、在線修改和故障診斷功能。數據庫模塊可根據用戶需求完成對相關參數值的存儲、修改、刪除及查找功能。A2L文件解析器集成于上位機中,完成A2L文件的讀取和解析,將相關參數的定義轉換為相應存儲格式存儲,依此,上位機可精確找出具體參數的詳細地址、大小和數據格式等信息。XCP協議解析模塊完成XCP協議的封裝和解析。
3標定系統上位機的實現
3.1A2L文件解析器的設計
A2L文件以模塊為單元進行層次劃分,每個模塊以/begin開頭,以/end來結尾,MEASUREMENT模塊描述了監測參數的詳細信息,CHARACTERTSTIC模塊定義了標定參數的詳細信息,它們的數據格式參考關鍵字RECORD_LAYOUT,轉換方法參考關鍵字COMPU_METHOD。將A2L文件按照文件信息來處理,逐行讀取并進行字符串操作,取出其中描述的關鍵信息,按照轉換方式轉換即可轉換為相應物理值。因為解析過程比較復雜,采用先進后出的數據結構來建立相應關鍵字和嵌套關鍵字的邏輯關系。
3.2XCP協議驅動程序的設計
PC機與ECU間基于XCP協議的通訊方式為標準通訊模式,即PC機發出命令得到ECU的應答后才能發出下一條命令。為了滿足基本要求,上位機中設計了4個XCP功能函數,分別為建立對話函數、參數標定函數、同步數據傳輸函數以及結束對話函數。
Setting_Up_Session()函數建立會話連接并完成主從信息的交換。Calibration()函數可完成參數的標定功能。DAQ_data_transfer()函數可調用DAQ處理機監測數據。結束會話函數Closing_session()結束XCP對話。
4底層軟件系統的設計
XCP的數據包分為兩種類型,指令數據包(CTO)和同步數據包(DTO),上位機發送指令包時,經過XCP傳輸層將CAN信息發送給XCP驅動層進行解析處理,從中獲得指令碼,從CMD函數列表中運行對應指令碼的執行函數,進行相應處理并返回結果,XCP傳輸層將結果傳輸至CAN總線。當上位機發送同步數據包時,ECU開啟DAQ模式,從事先已經配置好的DAQ列表中,根據對應內存地址及地址長度信息,將對應內存中的數據通過XCP傳輸層傳輸至CAN總線。每次執行完CAN的發送和接收后,都要執行發送和接收完處理,設置狀態位,釋放緩沖區數據,以便于開始下一波處理。通過設計不同的函數接口,將CAN傳輸層和CAN驅動層以及應用層銜接起來,實現基于XCP協議的數據通訊。
5標定系統的應用
將多核芯片為主控芯片的ECU通過接線端子與實驗室控制模擬臺架相連接,在PC端通過監控標定軟件界面來查看各類傳感器采集信號和整車控制器的一些重要參數的實時信息,并可以針對點火提前角、噴氣脈寬、替代率等重要參數進行在線修改和查看比較,以曲線的形式展現結果。通過標定軟件控制節氣門閥片的位置,改變和調節噴氣脈寬來對不同工況進行優化,經過大量實驗。
上位機中的標定軟件采用C#語言進行開發,利用WPF技術創建控件并完成封裝,將圖形與代碼完美隔離開來,提高界面的美觀性、通用性和可移植性。上位機的測量標定工作可監測到整車控制器的主要參數以及傳感器的采集信號,分別以報文表、儀表盤和波形圖的形式顯示給用戶,其中包括蓄電池電壓、電池溫度、噴氣脈寬等重要參數。示例界面獲取的是不同轉速情況下的噴氣脈寬值,通過標定系統改變不同轉速值,可得到相應噴氣脈寬值變化情況。
6總結
經過上述的研究和開發,通過實驗室配有整車控制器ECU的臺架上試驗,驗證了實時監測和在線標定功能。其特色在于該標定系統主要適用于新能源汽車,可通過對整車控制器的標定實現復雜異構網絡系統的標定和優化,采用國際ASAP標準和通用XCP協議,具有較好的移植性和通用性。
【淺論面向異構網絡的整車控制器標定系統的實現論文】相關文章:
網絡教代會管理系統的設計與實現論文05-06
路燈照明系統中的組群控制器設計與實現05-01
淺論ERP系統與治理論文04-28
多時延網絡化系統中保性能控制器設計論文04-30
淺論網絡環境下檔案價值的實現規律04-29
面向制造的衛星零件設計系統的研究與實現04-27
高級在軌系統下行鏈路控制器的設計與實現04-28
禮服租賃管理系統設計與實現論文05-03
學生學籍管理系統設計與實現論文05-03