基于CCP協(xié)議利用CANape進(jìn)行電控單元標(biāo)定

摘　要：采用基于CAN總線的匹配標(biāo)定協(xié)議,對汽車控制器局域網(wǎng)絡(luò)中的電子控制單元進(jìn)行匹配標(biāo)定。分析了CCP協(xié)議用于標(biāo)定的工作機(jī)理,討論了利用CANape進(jìn)行基于CCP標(biāo)定的實(shí)現(xiàn)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(biāo)定流程。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,這種方法可以快速有效地實(shí)現(xiàn)對汽車網(wǎng)絡(luò)中各控制器的匹配標(biāo)定。

關(guān)鍵詞：汽車電控單元 CAN總線 CCP協(xié)議 標(biāo)定 CANape

目前基于CAN(Controller Area Network)總線的分布式系統(tǒng)在汽車電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,電子控制單元的標(biāo)定已成為汽車電子控制裝置開發(fā)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。CCP(CAN Calibration Protocol)是一種基于CAN總線的ECU(Electronic Control Unit)標(biāo)定協(xié)議[1],已經(jīng)在許多歐美汽車廠商得到應(yīng)用,采用CCP協(xié)議可以快速而有效地實(shí)現(xiàn)對汽車電控單元的標(biāo)定。
 
然而基于CCP協(xié)議的標(biāo)定,需要在ECU內(nèi)部實(shí)現(xiàn)支持CCP協(xié)議的驅(qū)動(dòng)程序(CCP driver)。目前大多數(shù)應(yīng)用都采用Vector提供的free CCP driver[2]。考慮到ECU底層程序與CAN驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)各不相同,將CCP驅(qū)動(dòng)程序結(jié)合到ECU中[3]并不是一件一蹴而就的事,這需要對CCP協(xié)議本身、標(biāo)定工具及標(biāo)定工具與ECU之間的通信有詳細(xì)和深入的了解。在整個(gè)標(biāo)定系統(tǒng)的開發(fā)過程中,大量時(shí)間被耗費(fèi)在前期CCP驅(qū)動(dòng)程序與ECU結(jié)合上。本文在簡單介紹CCP協(xié)議的基礎(chǔ)上,提供了一個(gè)通用的ECU與CCP驅(qū)動(dòng)程序結(jié)合的實(shí)例,以幫助縮短整個(gè)標(biāo)定開發(fā)周期。
 
CANape[4]是一款ECU標(biāo)定和測試工具。與CCP協(xié)議相結(jié)合,不僅能完成對ECU的標(biāo)定,同時(shí)還能在ECU運(yùn)行期間直接訪問內(nèi)存并進(jìn)行操作。這使得CANape不僅是一款功能強(qiáng)大的標(biāo)定工具,也是一款電控單元開發(fā)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(nèi)的相關(guān)資料較少。本文將介紹CANape,并著眼于如何基于CCP協(xié)議使用CANape完成ECU的標(biāo)定。

1 CCP協(xié)議及工作原理

CCP協(xié)議是ASAP(Arbeitskreis zur Standardisierung von Applikationssystemen)標(biāo)志的有機(jī)組成部分。ASAP作為一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作小組,其目的在于提供通用軟、硬件接口標(biāo)準(zhǔn),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(xié)議的ECU標(biāo)定采用主-從通信方式,如圖1。主設(shè)備通過CAN總線與多個(gè)從設(shè)備相連,其中主設(shè)備是測量標(biāo)定系統(tǒng)MCS(Measurement Calibration System),從設(shè)備是需要標(biāo)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(jù)CCP協(xié)議,主設(shè)備首先與其中一個(gè)從設(shè)備建立邏輯鏈接,然后通過主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送命令來起始兩者間的數(shù)據(jù)通信。當(dāng)主設(shè)備要訪問另一個(gè)從設(shè)備時(shí),首先斷開與當(dāng)前從設(shè)備的邏輯連接,與下一個(gè)從設(shè)備建立新的邏輯連接后再開始通信。

1.2 CCP協(xié)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(shè)備與從設(shè)備間的每一次通信都由主設(shè)備發(fā)送命令來起始,從設(shè)備收到主設(shè)備的命令后,執(zhí)行相應(yīng)的操作并反饋一幀報(bào)文。這種工作模式由于需要主機(jī)與從機(jī)之間進(jìn)行“一問一答”的信息交互,工作效率不高,但實(shí)現(xiàn)簡單,而且占用ECU內(nèi)存資源較小。 DAQ模式使從設(shè)備可以脫離主設(shè)備的命令控制按一定周期自動(dòng)向主設(shè)備上傳數(shù)據(jù)。DAQ模式下,主設(shè)備首先發(fā)送一條請求DAQ的命令,從設(shè)備收到后,按命令中的參數(shù)自行配置并組織需要上傳的數(shù)據(jù),然后按一定周期自主向主設(shè)備上傳數(shù)據(jù)。這種模式由于不需要主機(jī)通過命令逐步控制,工作效率高,但實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜,如果需要上傳的數(shù)據(jù)量很大,會(huì)占用大量ECU內(nèi)存空間。

1.3 CCP報(bào)文幀結(jié)構(gòu)

基于CCP協(xié)議的標(biāo)定只占用兩幀CAN報(bào)文,分別是命令接收對象CRO(Command Receive Object)和數(shù)據(jù)傳輸對象DTO(Data Transmission Object),如圖2所示。CRO由主設(shè)備發(fā)給從設(shè)備,DTO是從設(shè)備反饋的報(bào)文。兩者分別通過一個(gè)自己的ID標(biāo)識符進(jìn)行標(biāo)識(CRO_ID與DTO_ID)。

圖2 CCP協(xié)議主、從設(shè)備通信

CRO與DTO的ID標(biāo)識符由通信協(xié)議自行定義,CCP協(xié)議只對CRO及DTO的數(shù)據(jù)場做了詳細(xì)定義。按照CCP協(xié)議,CRO數(shù)據(jù)場的第1個(gè)字節(jié)為命令代碼CMD(Command Code),CCP協(xié)議共規(guī)定了28條命令[1]。從設(shè)備通過CMD代碼判斷主設(shè)備請求的是哪條命令。數(shù)據(jù)場的第2個(gè)字節(jié)是命令計(jì)數(shù)器CTR(Command Counter)。剩余6個(gè)字節(jié)均為命令參數(shù),每條命令有各自對應(yīng)的命令參數(shù)。

從設(shè)備反饋的報(bào)文稱為DTO。按CCP協(xié)議,DTO又細(xì)分為三類: