CN101334662A

CN101334662A - 基于asap标准的汽车电控单元标定***及方法

Info

Publication number: CN101334662A
Application number: CNA2008100700304A
Authority: CN
Inventors: 岑明; 邱宝梅; 甘海云; 冯辉宗; 李银国
Original assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Current assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: CN101334662B

Abstract

本发明请求保护一种基于ASAP标准的汽车电子控制单元标定***及方法，涉及汽车电子控制技术领域。采用了ASAP标准来描述标定/监控数据属性，使用ASAP编辑模块基于ECU的map文件生成描述标定/监控数据属性的ASAP数据库；上位机根据ASAP数据库配置其工作环境，利用CAN总线通过XCP协议与ECU进行通信，下发标定控制命令，接收ECU监控数据并进行显示、存储与分析，实现对ECU参数的标定与监控。本方法克服了现有标定方法数据管理不规范、难以适应ECU类型及其通信接口的变更、通用性差的缺陷，提高了标定***的通用性与适应性，从而提高标定工作的效率。

Description

基于ASAP标准的汽车电控单元标定***及方法

技术领域

本发明涉及计算机和自动控制技术，特别是汽车电子技术领域，主要是一种基于ASAP标准的汽车电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)的标定技术。

背景技术

汽车电子控制单元从研发原型到形成产品是一个极为复杂的过程。发动机乃至整个车辆的工作过程都是非常复杂的动态、非线性、具有相应滞后的混合时变***，它们的性能依赖于大量的机械动力学和热力学参数，很难用准确的数学模型精确地表达出来，为使车辆达到最佳的综合性能，必须对电控***的控制参数进行精确的标定，使其按照最优的控制参数运行。

标定是指根据整车的各种性能要求，如动力性、经济性、排放及辅助功能等，来调整、优化和确定整车上各电子设备控制单元的运行及控制参数的控制算法。现有的汽车ECU标定***大多存在两方面缺陷：一是在数据(包括标定参数与测量参数)定义与储存方式上不规范，不具有通用性，造成了数据管理不便，使得标定***面对不同制造商提供的ECU时适应能力不够。二是所采用的通信协议通用性与可移植性不足，甚至采用自行定义的通信协议，这使得随着ECU通信接口软硬件类型的变化必须重新开发标定***，严重限制了匹配标定***的通用性，造成了大量人力物力浪费。

中国专利申请：柴油/天然气双燃料发动机用喷油泵的标定方法和***(申请号：200310109935.5)提出了一种柴油/天然气双燃料发动机用喷油泵的标定方法和完成该方法的一个控制***具体组成，但不涉及标定***的数据管理。中国专利申请：基于CCP(CAN Calibration Protol，CAN总线标定协议)协议的混合动力电动汽车控制器标定方法(申请号：200410003472.9)与基于CCP协议的嵌入式通用标定装置及方法(申请号：200510061162.7)公开了一种采用CCP协议的汽车控制器标定方法，针对上述问题二提供了解决方案，但其只能适用于CAN(Control Area Network，控制器局域网)总线与协议，不能适应如TCP/IP、USB等，而且同样不涉及标定***的数据管理。

本发明针对现有标定***中数据定义和存储方式不规范以及通信协议通用性不足的问题，提出一种采用应用***标准化工作组ASAP(ApplicationsSystems Standardization Working Group)标准与XCP(Universal CalibrationProtocol，通用标定协议)的汽车电控单元标定方法及***。

发明内容

为了解决不同制造商提供的控制器与标定***存在的接口不匹配以及数据存储方式不规范问题，并支持更广泛的通信协议，本发明提出一种具有通用性的汽车电子控制单元标定***及方法。该方法采用ASAP标准进行接口规范和数据的管理，采用XCP作为通信协议，不但可以实现现有标定方法的功能，且对汽车电子控制单元开发过程中用到的数据交换方法和软、硬件工具进行标准化，能支持CAN并可不加改动地移植到TCP/IP、USB等多种底层通信协议，克服当前标定技术中存在的通用性、适应性差的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：设计一种符合ASAP标准体系结构的标定***，***包括上位机标定控制模块、ASAP编辑模块以及ECU下位机标定模块。ASAP编辑模块对不同制造商提供的ECU底层软件在编译链结过程中生成不同类型的描述ECU变量及其存储的映射文件(map文件)进行解析、编辑，生成描述标定数据、监控数据及接口信息的规范的ASAP数据库文件；上位机标定控制模块根据ASAP数据库文件配置其工作环境，遵循XCP协议通过CAN总线实现与ECU的通信，下发标定控制命令，接收ECU监控数据，实现对ECU的标定与监控；ECU下位机标定模块接收上位机标定控制模块的标定及上传命令，完成对ECU控制参数的标定和监控参数的采集上传。

本发明在上位机标定控制模块与ECU之间，采用ASAP2标准来描述ECU中存储的标定数据、监控数据变量及接口信息，并根据所得的ASAP数据库配置标定***工作环境，实现对ECU的标定与监控。所述ASAP编辑模块包括map文件解析模块、参数编辑模块、ASAP数据库解析与生成模块，各模块实现以下功能：解析ECU的map文件中定义的标定与监控数据信息；对标定与监控数据进行增删，编辑标定与监控数据地址、类型、精度、范围、表达方法等属性；解析已有的ASAP数据库供编辑以及根据标定与监控数据信息生成ASAP数据库。所述上位机标定控制模块除了包括XCP通信模块、标定模块、数据监控模块实现现有标定方法的功能以外，还包括ASAP数据库解析与参数配置模块，从ASAP数据库中读取标定与监控数据的配置信息并据此对标定与监控数据进行管理；对不同的供应商提供的ECU进行标定时只需更换对应的ASAP数据库，因而使得上位机标定控制模块具有通用性与适应性。所述ECU下位机标定模块包含CAN驱动模块与XCP通信模块，与上位机标定模块通过XCP协议进行通信实现标定与监控功能。

本发明提出的基于汽车电子控制单元标定方法，包括以下步骤：

1)ASAP编辑模块读入ECU的map文件进行解析，编辑标定数据、监控数据并定义其属性，生成ASAP数据库文件。即从映射文件中读取下位机标定模块中全部参数的变量名、地址、数据类型、数组大小，写入一个参数列表；对列表中的参数进行增加、删除、编辑参数属性；补充设置映射文件中不能表示的参数精度、取值范围、表达方法；根据列表中编辑的参数及其属性，用A2ML语法表示成结构化文本，生成ASAP数据库。

2)上位机标定模块初始化时读入ASAP数据库文件，并配置标定***工作环境；发送标定控制命令调用标定模块中的功能，实现对ECU控制参数的标定，并接收ECU上传的监控数据进行存储/分析/显示，实现对ECU中存储的汽车运行状况参数的监控。

3)ECU下位机标定模块根据上位机标定模块控制命令，实现对ECU控制参数的标定，以及将ECU中存储的汽车运行状况监控参数上传。上位机参数标定模块从ASAP数据库中取出参数对应的地址、地址偏移、转换方法，根据转换方法进行参数转换；设置数据指针，确定需要标定的目标参数在ECU内存中的起始地址；向ECU下位机标定模块发送转换参数，及其地址段长度信息，用转换参数替代需要标定的目标参数。读取ECU下位机标定模块上传的数据获取DAQ帧；解析DAQ帧获得监控数据；将监控数据存入上位机监控数据缓冲区。

本发明提出的ECU标定***和方法，通过采用ASAP标准可以对开发过程中用到的数据交换方法和软、硬件工具进行标准化，通过采用XCP协议可以支持多种底层通信协议，具有良好的通用性、适应性，能方便地对不同制造商提供的ECU进行标定，解决了由于不同制造商提供的控制器存在的接口不匹配、数据管理不规范的问题，从而减少汽车电子领域的开发成本和缩短开发周期，保证产品质量。

附图说明

图1.本发明标定***模块结构示意图

图2.ASAP编辑模块功能框图

图3.ECU模块功能结构框图

图4.上位机标定模块实现流程图

图5.上位机标定模块参数标定流程图

图6.上位机标定模块参数监控流程图

具体实施方式

ASAP标准是一套匹配标定规范，ASAP标准主要是由三个部分组成，即ASAP1、ASAP2、ASAP3。ASAP1部分作为应用层同控制设备之间的接口标准，定义了应用***和ECU之间的物理和逻辑连接，实现对匹配标定***的上下层通信进行统一管理，XCP即为ASAP1a的一种。ASAP2部分实现对所有的标定数据、监控数据、接口信息等进行统一管理，对ECU功能和接口及标定信息进行标准和规范化的描述，按此标准生成的ASAP描述文件(*.a21文件)作为标定***的数据库。ASAP2标准采用ASAP2元语言A2ML(ASAP2Meta Language)语言，用结构化的文本来描述监控和标定参数及其接口信息，每个参数用一个结构表示，在结构内通过关键词标记参数的各个属性。ASAP数据库是ASAP1中包含的各类设备之间进行数据交换的平台，这就使得符合ASAP2标准的标定***能以相同的方式处理不同制造商提供的ECU接口信息，能对不同制造商提供的ECU进行标定，从而具有通用性。

以下结合附图和具体实例对本发明的具体实施方式进行描述。

如图1所示，本发明标定***硬件由带有CAN接口功能的标定计算机(上位机)与一个或多个带有CAN总线通信端口的汽车电子控制单元(下位机)组成，并通过CAN总线连接。

***由上位机标定控制模块、ECU下位机标定模块与ASAP编辑模块组成。上位机标定控制模块根据ASAP数据库文件配置标定***工作环境，遵循XCP协议通过CAN总线实现与ECU的通信，下发标定控制命令，接收ECU监控数据，实现对ECU的标定与监控。具体由用户界面控制模块、数据管理模块、通信模块、XCP驱动模块与CAN驱动模块组成。其中，用户界面控制模块控制显示界面同时分屏显示标定界面和监控界面，标定界面作为标定操作的人机界面，用于实现参数标定操作，监控界面显示ECU的监控数据；数据管理模块解析ASAP数据库中的标定、测量数据及接口信息，配置参数属性，供用户界面显示管理；通信模块中封装XCP驱动模块及CAN驱动模块，为用户界面提供与ECU的通信，实现标定参数下发、监控参数接收及其他控制功能。ECU下位机标定模块除了ECU工作控制模块外还包括CAN驱动与XCP驱动模块，接收上位机标定控制模块的标定及上传命令，完成对ECU控制参数的标定和监控参数的采集上传。ASAP编辑模块对不同制造商提供的ECU底层软件在编译链结过程中生成不同类型的描述ECU变量及其存储的映射文件(map文件)进行解析、编辑，生成描述标定数据、监控数据及接口信息的规范的ASAP数据库文件，供上位机标定控制模块配置其工作环境，从而将ECU控制程序与标定程序联系起来。

如图2所示为ASAP编辑模块的模块功能结构框图，主要包括map文件变量解析、参数编辑(增加、删除、属性编辑)、ASAP数据库解析、ASAP数据库生成四个功能模块。

map文件变量解析模块适用于从map文件首次生成ASAP数据库的情况，从map文件中读取下位机标定模块中全部变量的变量名、地址、数据类型、数组大小等基本信息，写入一个参数列表。参数编辑模块根据上位机标定模块的控制命令对列表中的标定与监控参数进行增加、删除、编辑参数属性，确定需要进行标定/监控的参数，并补充设置map文件中不能表示的参数属性如精度、取值范围、表达方法等，得到标定、监控参数的详细信息。

ASAP数据库生成模块根据参数列表中已编辑好的参数及其属性，用A2ML语法表示成结构化文本，生成ASAP数据库。ASAP数据库解析模块适用于已有ASAP数据库，但需对其进行修改的情况，在该模块中按照A2ML语言语法结构进行匹配，解析已有的ASAP数据库文件，获得参数信息并写入上文所述参数列表，供编辑模块进行编辑，对ASAP数据库进行更新。

如图3所示为ECU下位机标定模块结构示意图，下位机标定模块主要由CAN驱动模块和XCP驱动模块组成。XCP驱动模块遵循XCP协议，与上位机标定模块通信，接收并执行上位机标定模块发出的控制参数标定指令和监控参数上传指令，从而实现对ECU控制参数的标定及监控参数的上传。CAN驱动模块封装CAN通信的协议，为XCP驱动提供调用接口。XCP驱动是实现下位机标定软件功能的关键，由XCP CTO(Command Transfer Object，命令传输对象)处理机和DAQ(Data Acquisition，数据获取)处理机、STIM(DataStimulation，数据激活)处理机三部分组成。CTO处理机在ECU初始化后就开始运行，监控CAN网络上的XCP会话命令，接收并解析上位机标定软件的XCP命令并执行，同时向上位机标定软件发送应答；若上位机标定软件的XCP命令要求进行DAQ操作，则将该操作命令传递给STIM处理机，由STIM处理机执行，配置DAQ参数并控制其运行。DAQ处理机根据STIM处理机配置好的环境参数，将ECU监控参数按照指定周期分类，按照设定的周期向上位机发送监控数据。

如图4所示为上位机标定模块控制流程，包括以下步骤：

(1)上位机标定模块首先启动数据管理模块，加载与目标ECU对应的ASAP数据库，ASAP解析模块解析出标定、监控参数的属性；(2)初始化子模块根据ASAP数据库中的信息配置环境参数，包括XCP与CAN通信参数，与目标ECU设备建立连接并配置下位机DAQ数据获取方式；(3)上位机标定模块等待用户操作，如果用户在标定界面修改了标定参数，调用参数标定流程向ECU发送该参数的新值及其地址，对指定地址的控制参数进行参数的标定修改；(4)如果用户在监控界面启动/停止DAQ数据传输，则向ECU发送相应的STIM控制命令，并通过参数监控流程来实现监控功能。

如图5所示为上位机参数标定流程，上位机参数标定模块对ECU中的参数进行修改，包括以下步骤：(1)根据界面中用户标定的参数变量名，在ASAP数据库中查得变量对应的地址、地址偏移、转换方法等信息，并根据转换方法对参数进行转换；(2)调用XCP中的设定数据指针命令SET_MTA，确定需要标定的目标参数在ECU内存中的起始地址；(3)调用XCP命令DNLOAD，向ECU下发需要标定的地址段长度信息和标定的数据；(4)标定成功后同时修改该参数在上位机标定数据缓冲区中的值，完成控制参数的标定。

如图6所示为上位机参数监控流程图，上位机监控模块接收ECU上传的DAQ数据并送入监控界面显示，包括以下步骤：(1)读取ECU上传的数据，获取DAQ帧；(2)解析DAQ帧，得到监控数据；(3)将监控数据存入上位机监控数据缓冲区；(4)从监控数据缓冲区中取出监控数据显示到界面；(5)等待DAQ数据到达消息，准备接收下一个DAQ数据帧。

本发明标定***可适用于XCP协议1.0以及ASAP2协议1.51等版本，规范了数据管理和接口，提高了标定***的通用性与适应性，从而提高标定工作的效率。

Claims

1、基于ASAP标准的汽车电控单元ECU标定***，该***包括，上位机标定控制模块、ASAP编辑模块以及ECU下位机标定模块，其特征在于，ASAP编辑模块对ECU底层软件在编译链结过程中生成不同类型的描述ECU变量及其存储的映射文件进行解析、编辑，根据ASAP标准生成描述标定数据、监控数据及接口信息的ASAP数据库文件；上位机标定控制模块根据ASAP数据库文件配置标定***工作环境，遵循XCP协议通过CAN总线实现对ECU的标定与监控；ECU下位机标定模块接收上位机标定控制模块的标定及上传命令，完成对ECU控制参数的标定和监控参数的采集上传。

2、根据权利要求1所述的标定***，其特征在于，所述ASAP编辑模块进一步包括映射文件解析模块：解析ECU的映射文件中定义的标定与监控数据信息；参数编辑模块：对标定与监控数据进行增删，编辑标定与监控数据地址、类型、精度、范围、表达方法，ASAP数据库解析与生成模块：根据标定与监控数据信息生成ASAP数据库文件，并解析数据库文件。

3、基于ASAP标准的汽车电控单元ECU标定方法，其特征在于，该标定方法包括以下步骤，ASAP编辑模块读入ECU的映射文件进行解析，根据ASAP标准编辑标定数据、监控数据并定义其属性，生成ASAP数据库文件；上位机标定模块根据ASAP数据库文件配置标定***工作环境，遵循XCP协议通过CAN总线向ECU下位机标定模块发送标定、上传控制命令；ECU下位机标定模块根据上位机标定模块控制命令，实现对ECU控制参数的标定，并将ECU中存储的汽车运行状况监控参数上传。

4、根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，所述生成ASAP数据库文件的步骤具体包括：从映射文件中读取下位机标定模块中全部参数的变量名、地址、数据类型、数组大小，写入一个参数列表；对列表中的参数进行增加、删除、编辑参数属性；补充设置映射文件中不能表示的参数精度、取值范围、表达方法；根据列表中编辑的参数及其属性，用A2ML语法表示成结构化文本，生成ASAP数据库。

5、根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，所述配置标定***工作环境具体包括根据ASAP数据库配置包括XCP与CAN通信参数，并配置ECU下位机标定模块的数据获取方式。

6、根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，所述对ECU控制参数标定的步骤包括：上位机参数标定模块从ASAP数据库中取出参数对应的地址、地址偏移、转换方法，根据转换方法进行参数转换；设置数据指针，确定需要标定的目标参数在ECU内存中的起始地址；向ECU下位机标定模块发送转换参数，及其地址段长度信息，用转换参数替代需要标定的目标参数。

7、根据权利要求4所述的标定方法，其特征在于，所述数据获取方式配置包括，将ECU监控参数按照指定周期分类，按照周期向上位机发送分类监控数据。

8、根据权利要求3或7所述的标定方法，其特征在于，所述对ECU中存储参数的监控操作包括：读取ECU下位机标定模块上传的数据获取DAQ帧；解析DAQ帧获得监控数据；将监控数据存入上位机监控数据缓冲区。