CN115167335A - 基于autosar架构的状态机故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及状态机故障检测技术领域，公开了一种基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，利用AUTOSAR架构的基础软件层的NvM模块，写入状态机的网络管理报文，用于识别状态机在基础软件层中的故障；在DTC中建立状态机故障码，状态机故障码包括多个故障bit以及与多个故障bit一一对应的多个故障标志；在通讯矩阵DBC中建立状态机ID，状态机ID包括状态机与多个故障bit一一对应的多个状态；根据状态机的不同状态下对应的故障bit，获取状态机故障检测结果。通过将状态机关联的应用层和基础软件层指令分开管理，在控制器发生故障时，能快速、精准的得知状态机的故障，快速精准的进行故障定位，提高故障诊断效率。

Description

基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法

技术领域

本发明涉及状态机故障检测技术领域，特别涉及一种基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法。

背景技术

在如今新能源电动汽车的大力发展下，其电机控制器软件的规模随之扩大，导致其软件功能越来越复杂，因此需要使用汽车开放***架构(AUTomotive Open SystemArchitecture，AUTOSAR)对汽车电子***进行规范化开发。AUTOSAR标准可以为软件的迭代更新提供一个基础，便于在不同需求的***上进行移植，提高了软件工程师在升级软件性能上的开发效率。状态机根据网络管理报文决定控器的状态跳转，但由于器件的工作特性差别，有些为任意帧唤醒，有些为特定帧唤醒，存在一定唤醒上的故障风险。并且，唤醒后车辆如何动作也受接收到的报文指令而动作。因此，需要对状态机进行故障检测，规避因其指令错误而造成车辆失控的问题。

发明内容

本发明提供一种基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，以解决现有状态机检测方法存在故障定位不精准，开发者无法快速辨别故障产生原因的技术问题。

本发明提出的一种基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，包括以下步骤：

利用AUTOSAR架构的基础软件层的NvM模块，写入状态机的网络管理报文，用于识别状态机在所述基础软件层中的故障；

在AUTOSAR架构的DTC中建立状态机故障码，所述状态机故障码包括多个故障bit以及与多个故障bit一一对应的多个故障标志；

在AUTOSAR架构的通讯矩阵DBC中建立状态机ID，所述状态机ID包括所述状态机与所述多个故障bit一一对应的多个状态；

根据状态机的不同状态下对应的故障bit，获取状态机故障检测结果。

进一步地，所述状态机的多个状态包括：上电唤醒、初始化、待机、驱动状态准备、驱动状态、速度模式、高压放电、故障状态、停机、下电休眠。

进一步地，所述多个故障标志包括：上电唤醒异常、初始化异常、待机异常、驱动状态准备异常、驱动状态异常、速度模式异常、高压放电异常、故障状态错误、停机异常以及下电休眠异常。

进一步地，所述多个故障bit包括：0x01、0x02、0x03、0x04、0x05、0x01、0x06、0x07、0x08、0x09以及0x10。

进一步地，若检测到所述状态机的状态为初始化，但所述基础软件层未发送唤醒帧报文，或已发送唤醒帧报文，但状态机未进入初始化状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x01，故障标志为上电唤醒异常；

若所述基础软件层已发送唤醒帧报文，且所述状态机进入初始化状态，MCU进行自检，若自检发现故障，则进入故障状态，反之进入待机状态；若检测到所述状态机在待机状态，但未进行MCU自检，或进行MCU自检后，未进入待机或故障状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x02，故障标志为初始化异常；

当所述状态机在待机状态时，若收到来自基础软件层的ready报文，则进入驱动状态准备；若检测到基础软件层发出了ready报文，但未进入驱动状态准备或故障状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x03，故障标志为待机异常。

进一步地，

当所述状态机的状态为驱动状态准备时，若收到来自应用层的扭矩控制指令，则进入驱动状态，若收到速度控制指令，则进入速度模式；若检测到基础软件层发出了ready报文，但未进入驱动状态或速度模式，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x04，故障标志为驱动状态准备异常；

当所述状态机的状态为驱动状态时，状态机根据应用层的转矩指令控制电机，同时监控MCU运行状况，估算电机的实际转矩并发送到总线；若收到应用层的扭矩指令，但状态机未执行，或者未收到指令状态机传递了扭矩指令，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x05，故障标志为驱动状态异常；

当所述状态机的状态为速度模式时，状态机根据应用层速度指令控制电机，同时监控MCU运行状况，估算电机的实际速度并发送到总线；若收到应用层的速度指令，但状态机未执行，或者未收到指令状态机传递了速度指令，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x06，故障标志为速度模式异常。

进一步地，当所述状态机的状态为高压放电状态时，若收到应用层的放电指令，但状态机未执行，或者未收到指令状态机传递了放电指令，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x07，故障标志为高压放电异常。

进一步地，当所述状态机在故障状态时，若收到应用层的故障指令，但状态机未进入故障状态，或者未收到故障指令状态机进入了故障状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x08，故障标志为故障状态错误。

进一步地，当所述状态机在停机状态时，若收到应用层的shutdown指令，但状态机未进入停机状态，或者未收到shutdown指令状态机进入了停机状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x09，故障标志为停机异常。

进一步地，当所述状态机在下电休眠状态时，若检测到状态机在休眠状态，但未发送下电休眠帧报文，或者发送了下电休眠帧报文，未进入休眠状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x10，故障标志为下电休眠异常。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：本发明通过利用AUTOSAR架构在基础软件层配置与状态机相关的故障代码，在DTC中加入对应的故障ID，将状态机关联的应用层和基础软件层指令分开管理，从而在控制器发生故障时，能快速、精准的得知状态机的故障，能快速精准的进行故障定位，提高了故障诊断效率。本发明在AUTOSAR规范的基础上进行设计，能充分利用AUTOSAR架构的优势，后期如因软件需求变更，可以快速进行迭代升级。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法的示意图；

图2为本发明基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法的状态机调整流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

汽车开放***架构(AUTomotive Open System Architecture，AUTOSAR)对汽车电子***进行规范化开发。AUTOSAR标准可以为软件的迭代更新提供一个基础，便于在不同需求的***上进行移植，提高了软件工程师在升级软件性能上的开发效率。

现有的状态机的故障检测主要存在以下问题：1、当出现故障时，根据应用层的故障报文，解析故障原因，而有时故障原因并非状态机故障导致，因此对状态机的故障定位不够精准。2、状态机的唤醒和休眠指令来源于底层软件，电机状态来源于应用层软件，故障等级又由DTC传送，指令来源涉及整个控制器。如果状态机发生故障，开发者无法快速辨别故障产生原因。

如图1所示，基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，包括以下步骤：

利用AUTOSAR架构的基础软件层(Basic Software Layer,BSW)的NvM模块(NVRAMManager)，写入状态机的网络管理报文，用于识别状态机在所述基础软件层中的故障。

在AUTOSAR架构的DTC(DiagnosticTrouble Code)中建立状态机故障码，所述状态机故障码包括多个故障bit以及与多个故障bit一一对应的多个故障标志。

在AUTOSAR架构的通讯矩阵DBC中建立状态机ID，所述状态机ID包括所述状态机与所述多个故障bit一一对应的多个状态。

根据状态机的不同状态下对应的故障bit，获取状态机故障检测结果。

所述状态机的多个状态包括：上电唤醒、初始化、待机、驱动状态准备、驱动状态、速度模式、高压放电、故障状态、停机、下电休眠。

所述多个故障标志包括：上电唤醒异常、初始化异常、待机异常、驱动状态准备异常、驱动状态异常、速度模式异常、高压放电异常、故障状态错误、停机异常以及下电休眠异常。

所述多个故障bit包括：0x01、0x02、0x03、0x04、0x05、0x01、0x06、0x07、0x08、0x09以及0x10。

上述多个故障bit与多个故障标志一一对应，比如，故障bit为0x01时，故障标志为上电唤醒异常；故障bit为0x02时，故障标志为初始化异常。

状态1：上电唤醒过程为状态机接受到来自基础软件层(底层)的唤醒帧报文，接受到该报文后即进入初始化状态；若检测到所述状态机的状态为初始化，但所述基础软件层未发送唤醒帧报文，或已发送唤醒帧报文，但状态机未进入初始化状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x01，故障标志为上电唤醒异常。

状态2：若所述基础软件层已发送唤醒帧报文，且所述状态机进入初始化状态，MCU进行自检，包括运行所有的硬件和软件，若自检发现故障，则进入故障状态，反之进入待机状态；若检测到所述状态机在待机状态，但未进行MCU自检，或进行MCU自检后，未进入待机或故障状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x02，故障标志为初始化异常。

:状态3：所述状态机在待机状态时，若收到来自基础软件层的ready报文，则进入驱动状态准备；若检测到基础软件层发出了ready报文，但未进入驱动状态准备或故障状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x03，故障标志为待机异常。

状态4：当所述状态机的状态为驱动状态准备时，若收到来自应用层的扭矩控制指令，则进入驱动状态，若收到速度控制指令，则进入速度模式；若检测到基础软件层发出了ready报文，但未进入驱动状态或速度模式，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x04，故障标志为驱动状态准备异常。

状态5：当所述状态机的状态为驱动状态时，状态机根据应用层的转矩指令控制电机，同时监控MCU运行状况，估算电机的实际转矩并发送到总线；若收到应用层的扭矩指令，但状态机未执行，或者未收到指令状态机传递了扭矩指令，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x05，故障标志为驱动状态异常。

状态6：当所述状态机的状态为速度模式时，状态机根据应用层速度指令控制电机，同时监控MCU运行状况，估算电机的实际速度并发送到总线；若收到应用层的速度指令，但状态机未执行，或者未收到指令状态机传递了速度指令，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x06，故障标志为速度模式异常。

状态7：当所述状态机的状态为高压放电状态时，状态机应禁止扭矩输出，请求主动放电，主动放电完成后MCU进入待机状态；若收到应用层的放电指令，但状态机未执行，或者未收到指令状态机传递了放电指令，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x07，故障标志为高压放电异常。

状态8：当所述状态机在故障状态时，在故障状态下MCU保持安全状态，即执行ASC/FW，可恢复类故障在故障清除后才能退出故障状态。若收到应用层的故障指令，但状态机未进入故障状态，或者未收到故障指令状态机进入了故障状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x08，故障标志为故障状态错误。

需要说明的是，此状态8中的故障状态不同于状态机的各故障状态(状态1-7、状态9-10)，此状态8中的故障可能是MCU其他软硬件发生故障，而状态1-7以及状态9-10的故障bit仅针对于状态机本身的故障。

状态9：停机状态为状态机接受到来自底层的shutdown报文后，则进入停机状态，且一旦接受到底层的上电报文，也只能跳转到初始化状态，不能直接跳转到其他状态；当所述状态机在停机状态时，若收到应用层的shutdown指令，但状态机未进入停机状态，或者未收到shutdown指令状态机进入了停机状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x09，故障标志为停机异常。

状态10：下电休眠状态时，CAN总线进入只听模式，清除自检信息，禁止扭矩输出，执行ASC/FW，存储数据到NVRAM。当所述状态机在下电休眠状态时，若检测到状态机在休眠状态，但未发送下电休眠帧报文，或者发送了下电休眠帧报文，未进入休眠状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x10，故障标志为下电休眠异常。

本领域内的技术人员应明白，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、***的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用AUTOSAR架构的基础软件层的NvM模块，写入状态机的网络管理报文，用于识别状态机在所述基础软件层中的故障；

在AUTOSAR架构的DTC中建立状态机故障码，所述状态机故障码包括多个故障bit以及与多个故障bit一一对应的多个故障标志；

在AUTOSAR架构的通讯矩阵DBC中建立状态机ID，所述状态机ID包括所述状态机与所述多个故障bit一一对应的多个状态；

根据状态机的不同状态下对应的故障bit，获取状态机故障检测结果。

2.如权利要求1所述的基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，其特征在于，所述状态机的多个状态包括：上电唤醒、初始化、待机、驱动状态准备、驱动状态、速度模式、高压放电、故障状态、停机、下电休眠。

3.如权利要求2所述的基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，其特征在于，所述多个故障标志包括：上电唤醒异常、初始化异常、待机异常、驱动状态准备异常、驱动状态异常、速度模式异常、高压放电异常、故障状态错误、停机异常以及下电休眠异常。

4.如权利要求3所述的基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，其特征在于，所述多个故障bit包括：0x01、0x02、0x03、0x04、0x05、0x01、0x06、0x07、0x08、0x09以及0x10。

5.如权利要求4所述的基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，其特征在于，

若检测到所述状态机的状态为初始化，但所述基础软件层未发送唤醒帧报文，或已发送唤醒帧报文，但状态机未进入初始化状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x01，故障标志为上电唤醒异常；

若所述基础软件层已发送唤醒帧报文，且所述状态机进入初始化状态，MCU进行自检，若自检发现故障，则进入故障状态，反之进入待机状态；若检测到所述状态机在待机状态，但未进行MCU自检，或进行MCU自检后，未进入待机或故障状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x02，故障标志为初始化异常；

当所述状态机在待机状态时，若收到来自基础软件层的ready报文，则进入驱动状态准备；若检测到基础软件层发出了ready报文，但未进入驱动状态准备或故障状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x03，故障标志为待机异常。

6.如权利要求5所述的基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，其特征在于，

当所述状态机的状态为驱动状态准备时，若收到来自应用层的扭矩控制指令，则进入驱动状态，若收到速度控制指令，则进入速度模式；若检测到基础软件层发出了ready报文，但未进入驱动状态或速度模式，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x04，故障标志为驱动状态准备异常；

当所述状态机的状态为驱动状态时，状态机根据应用层的转矩指令控制电机，同时监控MCU运行状况，估算电机的实际转矩并发送到总线；若收到应用层的扭矩指令，但状态机未执行，或者未收到指令状态机传递了扭矩指令，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x05，故障标志为驱动状态异常；

当所述状态机的状态为速度模式时，状态机根据应用层速度指令控制电机，同时监控MCU运行状况，估算电机的实际速度并发送到总线；若收到应用层的速度指令，但状态机未执行，或者未收到指令状态机传递了速度指令，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x06，故障标志为速度模式异常。

7.如权利要求6所述的基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，其特征在于，当所述状态机的状态为高压放电状态时，若收到应用层的放电指令，但状态机未执行，或者未收到指令状态机传递了放电指令，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x07，故障标志为高压放电异常。

8.如权利要求6所述的基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，其特征在于，当所述状态机在故障状态时，若收到应用层的故障指令，但状态机未进入故障状态，或者未收到故障指令状态机进入了故障状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x08，故障标志为故障状态错误。

9.如权利要求6所述的基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，其特征在于，当所述状态机在停机状态时，若收到应用层的shutdown指令，但状态机未进入停机状态，或者未收到shutdown指令状态机进入了停机状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x09，故障标志为停机异常。

10.如权利要求6所述的基于AUTOSAR架构的状态机故障检测方法，其特征在于，当所述状态机在下电休眠状态时，若检测到状态机在休眠状态，但未发送下电休眠帧报文，或者发送了下电休眠帧报文，未进入休眠状态，则输出所述状态机故障检测结果为故障，故障bit为0x10，故障标志为下电休眠异常。

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