CN101751028A - 汽车电控单元通用标定***及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护汽车电控单元通用标定***及实现方法，涉及汽车电子控制领域。借鉴组态技术，采用界面设计与***功能设计分离的思想，提出标定***分为编辑环境部分、XML配置工程文件和运行环境部分。XML配置工程文件作为标定***中间层，采用规范的树状结构描述整个标定***图形界面；编辑环境部分构造用户界面模型，定制标定***界面且生成相应XML配置工程文件；运行环境封装XML文件解析器、数据管理、内核通信，连接下层ECU，实现监控和标定功能。本发明实现了标定***的界面自定制与重构，适应了ECU变更和升级的工程需求。同时，具有可扩展性与跨平台的XML工程文件能在不同操作***平台上重用，提高了标定***的通用化。

Description

汽车电控单元通用标定***及实现方法

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，主要是汽车电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)的通用标定技术。

背景技术

汽车电子的发展正在改变汽车的传统结构和扩展汽车的功能，汽车电子技术的应用正成为争夺未来汽车市场的最有效的手段之一。因此，在汽车上具有电子控制单元(ECU)的部件越来越多，如：发动机电喷控制、汽车防抱死***、车身控制***、电源管理等都是汽车电子控制单元的典型运用。同时，随着电控单元的功能不断增强、性能不断提高，使电控***的开发过程更加复杂、开发周期越来越长，因此需要一种通用的高性能辅助开发工具——标定***来满足各种不同类型ECU的越来越复杂的开发需求。

然而，针对不同类型的电子控制单元，很多厂商开发了其相应的标定***，导致多种标定***的出现。现有汽车ECU标定***是专用工具软件，即同一标定软件，当ECU更换或升级时，就不能满足工作要求，从而达不到通用化需求。它们主要存在以下缺陷：一是标定***未能满足界面的自定制和重构性需求，不能达到标定***界面的再设计；二是标定***界面只是针对某一应用问题给出相应的设计模式，而不是从界面自动生成的角度识别标定***界面的结构及其相应关系，未能为工程化的界面设计服务，从而开发质量和效率低下；三是标定***界面表示层与标定***其它功能层(如，数据管理层和内核通信层)具有强耦合性，对界面的改动将导致需要更改或升级整个标定软件，大大降低了标定***的通用性。

中国专利申请：基于ASAP标准的汽车电控单元标定***及方法(申请号：200810070030.4)提出了一种采用应用***标准化工作组ASAP(Arbeitskreiszur Standardisierung von Applikationssystemen，匹配标定标准)与标准XCP(Universal Calibration Protocol，通用标定协议)标准通信协议的标定***，但不涉及界面的自定制与自动生成，且界面表示层与标定***其他功能层存在强耦合性；中国专利申请：基于CCP(CAN Calibration Protocol，)协议的混合动力电动汽车控制器标定方法(申请号：200410003472.9)公开提出一种混合动力电动汽车控制器标定方法，只是提高标定工作的通讯可靠性，同样存在以上所述的缺陷。

本发明针对标定***中界面与其他功能层之间存在强耦合性，以及标定***界面设计模式不规范的问题，提出一种能满足界面自定制与重构性需求的汽车电控单元通用标定***及实现方法。

发明内容

为了解决标定***不能满足界面的自定制和重构性需求，界面与其他功能层之间存在强耦合性，标定***的通用性不够等方面的缺陷，本发明提出了一种通用的汽车电子控制单元标定***及其方法。该***在符合国际标准ASAP的体系结构下，通过定制一种规范的XML(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)配置工程文件来描述整个标定***图形界面，进行***界面自定制与重构，实现标定界面设计与***功能设计分离，从而使标定***适应ECU变更与升级的工程需要。同时，XML配置工程文件具有良好的可扩展性与跨平台特性，能在不同的操作***平台(如windows，Linux等)上得到重建和利用，提高接口工程文档的可重用性，达到通用化需求。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：借鉴组态技术，采用界面设计与***功能设计分离的思想，设计一种标定***，该标定***包括，编辑环境部分、XML配置工程文件部分和运行环境部分。XML配置工程文件部分采用规范的树状结构描述整个标定***图形界面，且将其作为标定***的中间接口层，有效的分离标定***界面与其他功能层，降低它们之间的耦合性；编辑环境部分导入由ASAP编辑器生成的ASAP2数据库文件，初始化得到标定数据和监控数据变量，用户组态操作设计工程应用需求的数据图形界面，并生成对应的XML配置工程文件及其窗口资源文件。编辑环境部分提出一种用户界面模型规范化标定***界面，用户可按自己要求和习惯在编辑环境进行组态操作，设计符合工程运用要求的标定界面，且所有标定界面信息都将自动生成并保存在相应的XML配置工程文件中；运行环境部分封装XML文件解析器、数据管理、内核通信，实现标定***界面自动生成，响应用户控制请求，维护图形界面与实时数据库、被控对象之间的数据流。运行环境部分导入XML配置工程文件，调用XML文件解析器解析且自动生成对应的标定***图形界面，导入ASAP2数据库文件，调用标定***内核通信层功能，建立与ECU的通信连接，实现变量参数的监控和标定功能。

本发明提出定制XML配置工程文件描述标定***界面层，采用组态技术，重构标定界面，达到标定***快速开发与广泛适用性。所述XML配置工程文件结构包括标定***的文件信息、数据对象、运行环境名以及界面窗口资源文件信息，对用户自定制的界面窗口信息、显示变量、显示方式和显示布局进行统一结构化描述；所述编辑环境部分是XML工程文件的生成环境，采用用户界面模型结构化标定界面，包括功能模块、对象模块和界面模块，功能模块描述界面的功能用途，同时也表示了功能之间的导航，调用等内在关系；对象模块体现界面与内部变量数据的关系，描述了对象的数据成员特性以及对象成员的基本数据类型；界面模块定义界面的可视化外观，描述可视外观的组成和彼此之间的关系，处理界面元素的可视形式显示和界面布局问题。所述运行环境部分包括界面表示层、数据管理层和内核通信层。界面表示层运用XML文件解析器解析XML配置工程文件，提供标定***的图形界面，规划数据与图形显示之间的映射关系，自动生成标定***界面；数据管理层遵循国际标准的ASAP2协议，利用ASAP编辑软件将下位机标定型ECU生成的ECU映像文件(*.MAP)解析出需要标定、测量的参数地址、类型等信息，经编辑后存储为符合ASAP2标准的ASAP数据库文件，从而规范化数据管理；内核通信层提供上位机与下位机ECU之间的符合ASAP1标准通信协议、驱动相关接口等，实现数据监控、命令下发及其参数标定。

本发明提出的ECU通用标定***及实现方法通过定制一种规范的XML配置工程文件来描述整个标定***界面，将标定***分为编辑环境部分、XML配置工程文件和运行环境部分。具有良好扩展性与跨平台性的XML配置工程文件降低了标定***界面与其他各功能层的耦合性，满足了标定***界面的自定制和重构性需求，提高了标定***界面开发效率和重用性，适应了ECU变更或升级的工作需求，达到了标定***的通用化。

附图说明

图1.本发明通用标定***结构框图

图2.本发明实现的编辑环境部分功能框图

图3.本发明实现的运行环境部分结构框图

图4.本发明实现的XML配置工程文件

图5.本发明实现的窗口资源文件

具体实施方式

本发明借鉴传统的组态技术，采用界面设计与***功能设计分离的思想，提出XML配置工程文件作为标定***编辑环境部分与运行环境部分的中间接口层，有效的解决标定***界面层与数据管理层和内核通信层之间的强耦合性，且XML配置工程文件以树状结构的方式描述标定***界面，达到图形界面的自定制与重构，适应了ECU变更或升级的功能需求。同时，本发明标定***与下位机ECU之间的通信与数据匹配都采用国际ASAP标准，从而达到标定***的通用化。

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所示为本发明通用标定***结构框图，该通用标定***包括，编辑环境部分、XML配置工程文件部分和运行环境部分。

XML配置工程文件部分采用规范的树状结构描述整个标定***图形界面，且将其作为标定***的中间接口层，有效的分离标定***界面与其他功能层，降低它们之间的耦合性；编辑环境部分定制一种用户界面模型结构化标定***界面，生成XML配置文件的环境，且其设计操作界面由数据区，窗口区和属性观察区组成，用户可按自己要求和习惯在编辑环境进行组态操作，设计符合工程运用要求的标定界面，且所有标定界面信息都将自动生成并保存在相应的XML配置工程文件中。具体流程包括：导入ASAP数据库文件初始化数据区，获得ECU的标定数据与测量数据信息；用户组态操作设计工程应用需求的数据图形界面，并生成对应的XML配置工程文件及其窗口资源文件。用户设计要创建的窗口类型，并在数据区中选择要监控或标定的变量，和选择变量显示的图形组件。

在窗口区组态操作图形组件，在属性观察区中查看图形组件属性，安排设计界面布局。运行环境部分除了包括数据管理层和内核通信层满足标定***与下位机ECU建立数据匹配与通信连接外，还包括界面表示层，封装XML文件解析器，按各节点逐个解析XML配置工程文件当解析到资源窗口文件时，查找遍历工程文件夹，把相应的窗口文件一并解析，并根据窗口和组件属性创建对应的窗口和组件，从而自动生成用户设计操作的界面，再执行标定***数据管理层和内核通信层的各功能，周而复始地执行数据采集，响应用户控制请求，维护图形界面与实时数据库、被控对象之间的数据流，从而实现标定与监控功能。所述组态操作是指需要保证用户能够实现：通过鼠标的拖放操作完成组态过程；任意增加、减少、编辑各个组态对象；可以将组态结果转化为运行环境能够快速解析的组态配置文件；可以将组态结果保存为文件，以便重复打开、查看和修改；可以将图形组态信息配置文件导入到运行环境部分。

运行环境部分导入XML配置工程文件，调用XML文件解析器解析且自动生成对应的标定***图形界面，导入ASAP2数据库文件，调用标定***内核通信层功能，建立与ECU的通信连接，实现变量参数的监控和标定功能。

如图2所示为编辑环境部分功能框图，为使整个标定***的界面满足可重用性特点，提高图形用户界面的开发质量和效率，采用用户界面模型来规范标定***界面，编辑环境部分包括功能模块、对象模块和界面模板模块三部分。

功能模块通过需求分析构建界面的框架，并表示各功能之间的导航，调用等内在关系，以及界面对对象模块的需求。主要包括：测量子模块和标定子模块。对象模块建立界面与内部数据的关系，描述对象的数据成员特性以及对象成员的基本数据类型，也就是对构成界面的数据的类型和数据进行描述，导入下位机标定型ECU变量信息ASAP描述文件(.a21)，配置用户界面模型的对象层。数据对象与数据显示相关联，每个数据对象通过合适的界面组件来表示它的内容，它通过每个数据对象的属性与界面模板的界面组件相关联。界面模板模块根据设计者的经验和实际需求相结合定义界面的可视化外观，描述可视化外观的组成和彼此之间的关系，主要处理界面元素的可视形式显示和界面布局问题。构成界面模板模块的是界面组件库，根据对象模块对数据的描述来搜索得到适合表现对象模块数据的界面组件。通用标定***界面模块可分为：表盘、示波器、三维动态图、单个数据框、矩阵数据框等组件。各模块所有的信息都以XML文件的形式保存在XML配置工程接口文件中，采用XML方式来描述用户界面的各模块，不同的模块描述的内容不同，因为XML具有良好的可扩展性，可以用来描述具有丰富语义的逻辑结构，从而规范标定***界面，提高了开发效率与质量。

如图3所示为本发明实现的运行环境部分结构框图，按照结构功能划分，包括界面表示层、数据管理层和内核通信层三部分。界面表示层封装的XML文件解析器将导入到运行环境部分的XML配置工程文件按各节点进行逐个解析，当解析到资源窗口文件时，查找遍历工程文件夹，把相应的窗口文件一并解析，并根据窗口和组件属性创建对应的窗口和组件，从而自动生成与编辑环境用户自定制一样的图形界面，即监控和标定操作的人机界面。用户可在其中实现参数标定操作，且结果直接修改并保存在数据管理层对应的变量内存中，并下发更改至ECU对应的变量；数据管理层采用国际ASAP2标准对标定***中所处理的所有数据变量的定义及其属性进行管理；内核通信层提供与下位机ECU之间的符合国际标准的ASAP1协议通信协议、驱动相关接口等，为实现数据采集、命令下发及其参数标定提供必备的前提。

其实现流程如下：

(1)数据管理层加载ASAP数据库文件，解析出标定与监控参数的属性，配置与下位机ECU建立连接的环境参数，包括通信驱动参数与通信协议参数。

(2)内核通信层发送XCP协议中的CONNECT命令与目标ECU建立连接。

(3)界面表示层导入并解析XML配置工程文件，自动生成标定***图形界面，建立界面数据信息与数据管理层的映射。

(4)内核通信层采用DAQ(Data Acquisition，数据获取)模式实时采集测量数据，依次发送XCP协议中的SET_DAQ_PTR、WRITE_DAQ和START_STOP命令，下位机ECU接收到命令后将监控参数进行周期分类并上传数据在监控界面中显示，实现监控功能

(5)界面表示层等待用户操作，如果用户在标定界面中修改参数，发送SET_MTA和DNLOAD命令修改ECU中对应参数数据，同时修改数据管理层中相应参数值，实现标定功能。

如图4所示为本发明的XML配置工程文件部分，用结构化文本XML语言描述整个***界面的树状结构，即描述整个标定***界面的工程文件，分为文件共有属性单元和窗口资源属性单元两部分。文件共有属性单元描述工程文件的基本属性信息：文件信息节点表示接口文件说明信息，如创建时间，创建作者；运行环境名节点表示该工程接口文件要导入的运行环境名称；数据对象节点表示导入的ASAP数据库文件，窗口资源属性单元描述的是用户创建的窗口文件信息(包括创建窗口的名称、类型以及辅助信息)；用户创建一个窗口，都会在窗口资源属性单元下生成相应的子节点说明其创建窗口的名称，且其对应创建的窗口文件保存在工程目录中。XML配置工程文件的树状结构清晰地描述了标定***界面整体架构，为实现界面自动生成奠定了基础。同时，窗口资源文件作为XML配置工程文件的资源文件的形式存在，可在不同工程文件中互用，极大的提高了文件的可重用性，即在不同工程文件中，只需要在其中的窗口资源属性节点下加入一个对应窗口信息子节点，该窗口资源文件就可以得到利用，从而大大节省了界面设计时间，提高了界面开发效率。

如图5所示为本发明的窗口资源文件部分，以结构化文本XML语言来描述窗口资源文件部分的树状结构，它主要包括窗口共有属性单元和组件单元。窗口共有属性单元描述窗口的大小、在主窗口中的位置和标题信息。组件单元说明的是窗口中包含的组件属性信息，如表盘组件单元、示波器组件单元、三维图组件单元、标签组件单元、单个编辑框组件单元和矩阵编辑框单元。表盘组件单元包括大小位置节点、指针信息节点、表盘弧度信息节点、显示变量名节点和显示变量单位节点，分别表示表盘组件在窗口中的大小及位置信息，表盘的量程、表盘指针的当前值和当前最大位置值，表盘半径、弧度和开始弧度，表盘显示的变量名和显示单位。示波器组件单元包括大小位置节点、横纵坐标显示变量名节点、显示变量名节点和显示变量个数节点。标签组件单元包括大小位置节点和标题节点。

三维图组件单元包括大小位置节点、网格维数节点、XY坐标显示变量名节点和Z坐标显示变量名节点。单个编辑框组件单元包括大小位置节点和显示变量名节点。矩阵编辑框组件单元包括编辑框大小节点、第一个编辑框位置节点、横向编辑框个数节点、纵向编辑框个数节点，横向编辑框间距节点、纵向编辑框间距节点以及显示变量名节点。

各组件之间互相独立，共同构成标定***的监控界面窗口与标定界面窗口，用户可在监控窗口中实时查看ECU测量变量的值，同时可在标定界面窗口中改变相应标定变量的值，下发控制命令实现标定功能。

Claims (10)

1.汽车电控单元的通用标定***，其特征在于，所述通用标定***包括编辑环境部分、XML配置工程文件部分和运行环境部分，XML配置工程文件用结构化文本语言描述标定***界面的树状结构，记录每个窗口的共有属性及窗口包含的组件信息，且将其作为标定***的中间接口层，分离标定***界面与其他功能层；编辑环境部分构造用户界面模型，定制标定***界面，通过组态设计标定操作界面，同时生成XML配置工程文件及其窗口资源文件；运行环境部分封装XML文件解析器、数据管理、内核通信，导入XML配置工程文件，调用XML文件解析器解析且自动生成对应的标定***图形界面，导入ASAP2数据库文件，调用标定***内核通信层功能，建立与ECU的通信连接，实现变量参数的监控和标定。

2.根据权利要求1所述的通用标定***，其特征在于，XML配置工程文件包括，文件共有属性单元和窗口资源属性单元，文件共有属性单元描述工程文件的基本属性信息，窗口资源属性单元描述用户创建的窗口文件信息，窗口资源文件作为XML配置工程文件资源文件的形式存在，可在不同工程文件中互用。

3.根据权利要求1所述的通用标定***，其特征在于，编辑环境部分生成XML配置工程文件及其窗口资源文件具体包括，导入由ASAP编辑器生成的ASAP2数据库文件，初始化得到标定数据和监控数据变量，用户组态操作设计工程应用需求的数据图形界面。

4.根据权利要求1所述的通用标定***，其特征在于，编辑环境部分包括功能模块、对象模块和界面模板模块，功能模块构建界面的框架，并表示各功能之间的导航、调用关系；对象模块建立界面与内部数据的关系，描述对象的数据成员特性以及对象成员的基本数据类型，导入下位机标定ECU变量信息ASAP描述文件，配置用户界面模型的对象层；界面模板模块描述可视化外观的组成和彼此之间的关系，处理界面元素的可视形式显示和界面布局，构成界面模板模块的界面组件库，根据对象模块对数据的描述搜索界面组件。

5.根据权利要求1所述的通用标定***，其特征在于，运行环境部分对XML配置工程文件按各节点进行逐个解析，当解析到资源窗口文件时，查找遍历工程文件夹，解析对应的窗口文件，根据窗口和组件属性创建对应的窗口和组件，自动生成用户设计操作的界面。

6.汽车电控单元的通用标定***实现方法，其特征在于，XML配置工程文件用结构化文本语言描述标定***界面的树状结构，记录每个窗口的共有属性及窗口包含的组件信息，且将其作为标定***的中间接口层，分离标定***界面与其他功能层；编辑环境部分构造用户界面模型，定制标定***界面，通过组态操作设计标定界面，同时生成XML配置工程文件及其窗口资源文件；运行环境部分封装XML文件解析器、数据管理、内核通信，导入XML配置工程文件，调用XML文件解析器解析且自动生成对应的标定***图形界面，导入ASAP2数据库文件，调用标定***内核通信层功能，建立与ECU的通信连接，实现变量参数的监控和标定。

7.根据权利要求6所述的通用标定***实现方法，其特征在于，编辑环境部分生成XML配置工程文件及其窗口资源文件具体包括，导入由ASAP编辑器生成的ASAP2数据库文件，初始化得到标定数据和监控数据变量，用户组态操作设计工程应用需求的数据图形界面。

8.根据权利要求6所述的通用标定***实现方法，其特征在于，编辑环境部分包括功能模块、对象模块和界面模板模块，功能模块构建界面的框架，并表示各功能之间的导航、调用关系；对象模块建立界面与内部数据的关系，描述对象的数据成员特性以及对象成员的基本数据类型，导入下位机标定ECU变量信息ASAP描述文件，配置用户界面模型的对象层；界面模板模块描述可视化外观的组成和彼此之间的关系，处理界面元素的可视形式显示和界面布局，构成界面模板模块的界面组件库，根据对象模块对数据的描述来搜索界面组件。

9.根据权利要求6所述的通用标定***实现方法，其特征在于，运行管理部分对XML配置工程文件按各节点进行逐个解析，当解析到资源窗口文件时，查找遍历工程文件夹，解析对应的窗口文件，根据窗口和组件属性创建对应的窗口和组件，自动生成用户设计操作的界面。

10.根据权利要求6或8所述的通用标定***实现方法，其特征在于，所述设计操作界面具体包括：导入ASAP数据库文件初始化数据区，获得ECU的标定数据与测量数据信息；根据用户设计的窗口类型，在数据区中选择要监控或标定的变量，和选择变量显示的图形组件；在窗口区组态操作图形组件，在属性观察区中查看图形组件属性，安排设计界面布局。

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