CN1747472B - 基于ccp协议的嵌入式通用标定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于CCP协议的嵌入式通用标定装置及方法,主要包括上位机标定工具和下位机,其中上位机标定工具运行在PC机上,用于为用户显示ECU内需监视的参数,并根据用户要求向下位机发送命令;下位机运行在待标定的ECU上,用于接受上位机标定工具的命令,完成相应动作后返回应答,并根据上位机标定工具的设置,周期性地发送需监视的参数值;上位机标定工具和下位机之间通过USB转CAN接口,再由CAN总线连接,通过发送符合协议的CAN包来实现对ECU内的参数进行标定和监视。本发明优点:1、传输速度很快,对应用程序影响几乎没有;2、可读写ECU内存范围大;3、可进行Flash擦写和在线编程;4、可同时对多个ECU标定、测试和诊断。
Description
技术领域
本发明涉及嵌入式技术中电子控制单元(ECU)的标定监控领域,主要是一种基于CCP协议的嵌入式通用标定装置及方法。
背景技术
大多电子控制单元(ECU)从研发原型到形成产品都需要经过匹配标定的过程,以确定其运行参数和控制参数。因此,标定工具是产品开发成功的关键因素之一。
目前,基于SCI串行通信的标定***已被广泛使用,这种方法存在以下缺陷:
1.速度慢。无法满足大数据量和高实时性的要求,可能会影响应用程序的运行;
2.不可靠。容易受到外界干扰,导致发送数据错误;
3.通用性差。一个标定工具只能用于一个控制器的标定和监控。
CCP(CAN Calibration Protocol)标定协议是一个基于CAN(Control AreaNetwork)总线的标定协议。它采用主从方式通信。***中只有一个主设备,可以连接一个或多个从设备。主设备是一个标定、监控或诊断设备;从设备为发动机管理***、HCU(Home Control Unit)、TCU(Transmission Control Unit)等被标定ECU,只要该ECU有CAN接口,并有CCP的下位机程序即可。
CCP标定协议规定,主设备和从设备之间的会话通过CRO(Command Receive Object)和DTO(Data Transmission Object)来进行。所有会话由主设备向从设备发送命令(CRO)和从设备回送相应的命令应答(DTO)两个步骤完成。若干会话的合理组合可实现多种功能。如:建立/断开主设备与从设备连接、主设备向从设备下传数据、从设备向主设备上传数据、从设备参数空间初始化、设置/启动/停止从设备的DAQ(DataAcquisition)数据采集等。
发明内容
为了克服现有技术,标定工具与ECU之间通讯速度慢、不可靠,标定工具通用性差、成本高的不足,本发明提供一种基于CCP协议的嵌入式通用标定装置及方法。该标定平台不仅可以实现原有标定方法的一般功能,还可以克服现有标定方法的缺陷,提供一个集可靠性、便利性、通用性和可扩充性为一体的标定工作平台。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:这种基于CCP协议的嵌入式通用标定装置,主要包括上位机标定工具和下位机,其中上位机标定工具运行在PC机上,用于为用户显示ECU内需监视的参数,并根据用户要求向下位机发送命令;下位机运行在待标定的ECU上,用于接受上位机标定工具的命令,完成相应动作后返回应答,并根据上位机标定工具的设置,周期性地发送需监视的参数值;上位机标定工具和下位机之间通过USB转CAN接口,再由CAN总线连接,通过发送符合协议的CAN包来实现对ECU内的参数进行标定和监视。
所述的上位机标定工具共分四层:用户界面层、CCP协议上位机层、CAN驱动层和USB转CAN硬件层。
所述的USB转CAN硬件层是上位机标定工具与目标ECU通讯的关键硬件。它负责转发PC机发送的消息到CAN总线上以及接收目标ECU发送的CAN包给PC机。
所述的CAN驱动层通过调用USB转CAN硬件的dll,对一些基本的API进行封装,向上层提供收发CAN包的功能。
所述的上位机层是上位机标定工具的核心部分。它由消息处理、命令处理和标定接口三个子模块组成。消息处理模块封装了下层CAN驱动接口,负责解析和发送CAN包,并进行分类处理;命令处理模块封装了CCP协议规定的28组命令,用于提供各种会话的组合来实现多种功能;标定接口模块封装了标定工具所需的各种功能,向用户界面层提供接口从而完成用户需求。
所述的下位机由嵌入目标从设备的下位机程序和Flash驱动模块两部分构成。
所述的下位机程序由CCP命令处理模块、DAQ处理模块构成。CCP命令处理模块接受上位机标定工具发送的命令,完成相应动作后返回应答。DAQ处理模块根据上位机的设置,周期性地发送需监视的参数值。Flash驱动模块负责flash的擦写工作,当所有的控制参数标定完毕后,将得到的数据固化到flash中,完成了标定的最后工作。
这种基于CCP协议的嵌入式通用标定方法,实现步骤如下:1)、上位机程序启动后,用户新建一个设备,并指定与之关联的标定接口文件,如.map文件,.a2l文件等;2)、用户选择需要标定和监视的参数,并可指定被监视参数的监视方式和显示方式;3)、调用上位机层中接口,完成对下位机初始化,成功后开始显示监视参数的值;4)、对某参数进行标定进行选择,如需要标定,则调用上位机层中接口完成对参数标定,不需要断开连接。
本发明相对于基于SCI串行通信的标定***具有如下优点:
1.基于CAN总线通信,传输速度很快,对应用程序影响几乎没有;
2.可读写ECU内存范围大;
3.可进行Flash擦写和在线编程;
4.可同时对多个ECU标定、测试和诊断。
附图说明
图1表示本发明的结构连接示意图;
图2表示本发明的上位机标定工具层次图;
图3表示本发明的下位机构成示意图;
图4表示本发明的上位机层中,消息处理子模块接收消息流程图;
图5表示本发明的上位机层中,命令处理子模块流程图;
图6表示本发明的上位机层中,标定接口子模块初始化服务流程图;
图7表示本发明的上位机层中,标定接口子模块标定服务流程图;
图8表示本发明的流程图;
图9表示本发明的下位机中CCP命令处理模块流程图;
图10表示本发明的下位机中DAQ处理模块流程图。
具体实施方式
结合附图介绍本发明的具体实施方式。
如图1所示,本发明实施实例所采用的平台由一台PC机,摩托罗拉的HC12处理器控制***共同组成,其间通过USB转CAN接口卡进行连接。其中PC机中包含了标定程序的图形界面的客户端,下位机中包含了控制***和flash驱动,以及CCP协议的下位机。如果需要多加一个处理器,需要将其CAN接口接入到CAN总线上。
如图2所示,本发明的上位机标定工具层次图。上位机标定工具由用户界面层、CCP协议上位机层、CAN驱动层和USB转CAN硬件层构成。最底层的USB转CAN硬件连接到PC机的USB接口,把主设备输出的帧转发到CAN总线上;同时接收从设备发送的CAN包,转发给主设备。它是主从设备间通过CAN总线通讯的一个关键设备。CAN驱动层封装了收发CAN包的功能,向上隐藏实现细节,为上层提供发送和接收信息帧函数接口。上位机层根据CCP协议2.1版,将28个CCP命令分别实现,封装在命令处理子层当中。每个命令都需要发送CRO和接收CRM来完成一次会话。它通过调用包括接收消息和发送消息模块的消息处理子层实现。在命令处理子层之上,是标定接口子层。它封装了用户界面层需要用到的各种服务,包括初始化服务、标定服务、测试服务、在线编程服务和停止标定服务。另外消息处理子层的接收消息模块会自动将下位机发送的DAQ包解析,得到需监视的参数值,并发送到用户界面层显示模块的缓冲区。由于上位机层的封装,用户界面层对CCP已不可见,从而简化了该层的开发,并使其具有极大的可扩充性,开发出功能完善、使用方便的用户界面。
如图3所示,本发明的下位机构成示意图。下位机由下位机程序和Flash驱动两部分组成。下位机程序由CCP命令处理模块、DAQ处理模块构成。CCP命令处理模块接受上位机标定工具发送的命令,完成相应动作后返回应答。DAQ处理模块根据上位机的设置,周期性地发送需监视的参数值。Flash驱动为下位机程序擦写Flash时提供函数接口。
如图4所示,本发明的上位机层中消息处理子层的接收消息流程图。这是一个循环执行任务的线程。通过调用CAN驱动层接口读取CAN总线上的DTO包,并判断其类型,执行相应操作。完成之后进入下一个任务周期。
如图5所示,本发明的上位机层中命令处理子层流程图。首先对应不同的命令,依照CCP协议的要求,配置CRO包的8个字节。通过消息处理子层接口将包发送出去,等待下位机的回应。如果在25ms内没有应答,则返回超时错误,退出。如果有应答,则解析该CRM包,判断下位机运行情况,返回参数,退出。
如图6所示,本发明的上位机层中,标定接口子层初始化服务流程图。该服务完成对目标ECU的连接、参数初始化和DAQ设置。首先与指定地址的ECU连接,然后获取下位机CCP的版本号。若与上位机不一致,则无法完成标定工作,断开连接并报告错误,退出初始化服务;若一致,则继续执行。接着通过调用CCP命令获取下位机的ResourceAvailability Mask和Resource Protection Mask。解析Resource Availability Mask来判断下位机是否支持标定和DAQ。如果不支持,则断开连接并报告错误,退出初始化服务。接着解析Resource Protection Mask判断下位机是否对标定和DAQ有保护,如果有,则需要解锁。通过调用相应CCP命令解锁,如果解锁成功则继续;失败则断开连接并报告错误,退出初始化服务。接下来对下位机的控制参数和DAQ进行设置,最后启动下位机的DAQ功能,成功后暂时断开连接,退出初始化服务。
如图7所示,本发明的上位机层中,标定接口子层标定服务流程图。首先与目标ECU恢复连接,之后向下位机发送需标定参数的地址,然后下传新的参数值。若成功则暂时断开连接,退出;不成功也暂时断开连接,返回错误后退出。
如图8所示,本发明的用户界面层流程图。这是直接与用户操作相关的部分。本发明中,上位机程序启动后,用户新建一个设备,并指定与之关联的标定接口文件。然后程序会列出参数,供用户选择需要标定和监视的参数,并可指定被监视参数的监视方式和显示方式。监视方式有查询和自动上传,若为后者需指定上传周期;显示方式有文本方式和图形方式。用户选择开始,程序就自动进行连接、初始化操作。成功后开始显示监视参数的值。此时可对参数进行标定,不需要断开连接。还可以要求与别的ECU相连。标定工作完成之后,用户选择结束,退出程序。
如图9所示,本发明的下位机中CCP命令处理模块流程图。这是一个无限循环的任务。首先等待上位机标定工具发送的CRO命令帧,然后解析该命令,执行相应操作,完毕后回送应答帧CRM。之后回到第一步,继续等待总线上的CRO命令帧。
如图10所示,本发明的下位机中DAQ处理模块流程图。这也是一个无限循环的任务。首先根据DAQ设置表(ODT)从内存中读取相应参数的值,然后组织为DAQ-ODT帧,将它发给上位机。之后进入等待状态,直到下个周期到来时被唤醒,又从第一步开始执行。
本发明是基于CCP协议的一个嵌入式的通用标定装置和方法。该平台极大地提高了标定工作的便利性、可靠性和通用性。只需要相应的标定接口文件,并进行少量的移植工作,所有支持CAN协议的ECU,都可以用本平台进行标定。
Claims (7)
1.一种基于CCP协议的嵌入式通用标定装置,其特征在于:主要包括上位机标定工具和下位机,其中上位机标定工具运行在PC机上,用于为用户显示ECU内需监视的参数,并根据用户要求向下位机发送命令;下位机运行在待标定的ECU上,用于接受上位机标定工具的命令,完成相应动作后返回应答,并根据上位机标定工具的设置,周期性地发送需监视的参数值;上位机标定工具和下位机之间通过USB转CAN硬件层,再由CAN总线连接,通过发送符合协议的CAN包来实现对ECU内的参数进行标定和监视;
所述的上位机标定工具共分四层:用户界面层、CCP协议上位机层、CAN驱动层和USB转CAN硬件层,其中USB转CAN硬件层负责转发PC机发送的消息到CAN总线上以及接收目标ECU发送的CAN包给PC机;CAN驱动层通过调用USB转CAN硬件的dll,对API进行封装,用于向上层提供收发CAN包的功能;
所述的上位机层由消息处理模块、命令处理模块和标定接口模块三个子模块组成,消息处理模块封装了下层CAN驱动接口,负责解析和发送CAN包,并进行分类处理;命令处理模块封装了CCP协议规定的28组命令,用于提供各种会话的组合来实现多种功能;标定接口模块封装了标定工具所需的各种功能,向用户界面层提供接口从而完成用户需求。
2.根据权利要求1所述的基于CCP协议的嵌入式通用标定装置,其特征在于:所述的下位机由嵌入目标从设备的下位机程序和闪存驱动模块两部分构成,下位机程序由CCP命令处理模块、DAQ处理模块构成,CCP命令处理模块接受上位机标定工具发送的命令,完成相应动作后返回应答;DAQ处理模块根据上位机的设置,周期性地发送需监视的参数值;闪存驱动模块负责闪存的擦写工作,当所有的控制参数标定完毕后,将得到的数据固化到闪存中,完成了标定的最后工作。
3.一种基于CCP协议的嵌入式通用标定方法,其特征在于:实现步骤如下:
1)、上位机程序启动后,用户新建一个设备,并指定与之关联的标定接口文件;
2)、用户选择需要标定和监视的参数,并指定被监视参数的监视方式和显示方式;
3)、调用上位机层中接口,完成对下位机初始化,成功后开始显示监视参数的值;
4)、对某参数进行标定进行选择,如需要标定,则调用上位机层中接口完成对参数标定,不需要断开连接;
其中上位机为PC机,用于运行标定工具,为用户显示ECU内需监视的参数,并根据用户要求向下位机发送命令;下位机运行在待标定的ECU上,用于接受上位机标定工具的命令,完成相应动作后返回应答,并根据上位机标定工具的设置,周期性地发送需监视的参数值;
所述的上位机标定工具共分四层:用户界面层、CCP协议上位机层、CAN驱动层和USB转CAN硬件层,其中USB转CAN硬件层负责转发PC机发送的消息到CAN总线上以及接收目标ECU发送的CAN包给PC机;CAN驱动层通过调用USB转CAN硬件的dll,对API进行封装,用于向上层提供收发CAN包的功能;
所述的上位机层由消息处理模块、命令处理模块和标定接口模块三个子模块组成,消息处理模块封装了下层CAN驱动接口,负责解析和发送CAN包,并进行分类处理;命令处理模块封装了CCP协议规定的28组命令,用于提供各种会话的组合来实现多种功能;标定接口模块封装了标定工具所需的各种功能,向用户界面层提供接口从而完成用户需求。
4.根据权利要求3所述的基于CCP协议的嵌入式通用标定方法,其特征在于:上位机层中消息处理模块是一个循环执行任务的线程,通过调用CAN驱动层接口读取CAN总线上的DTO包,并判断其类型,执行相应操作。
5.根据权利要求3所述的基于CCP协议的嵌入式通用标定方法,其特征在于:上位机层中命令处理模块实现步骤,首先对应不同的命令,依照CCP协议配置消息包,通过消息处理子层接口将包发送出去,等待下位机的回应,如果在规定时间内没有应答,则返回超时错误,退出;如果有应答,则解析应答包,判断下位机运行情况,返回参数,退出。
6.根据权利要求3所述的基于CCP协议的嵌入式通用标定方法,其特征在于:上位机层中标定接口模块初始化服务实现步骤,首先与指定地址的ECU连接,然后获取下位机CCP的版本号,若与上位机不一致,则无法完成标定工作,断开连接并报告错误,退出初始化服务;若一致,则继续执行;接着通过调用CCP命令获取下位机的资源可用性掩码(Resource Availability Mask)和资源保护掩码(Resource Protection Mask);解析资源可用性掩码(Resource Availability Mask)来判断下位机是否支持标定和DAQ,如果不支持,则断开连接并报告错误,退出初始化服务;接着解析资源保护掩码(Resource Protection Mask)判断下位机是否对标定和DAQ有保护,如果有,则需要解锁,通过调用相应CCP命令解锁,如果解锁成功则继续;失败则断开连接并报告错误,退出初始化服务;接下来对下位机的控制参数和DAQ进行设置,最后启动下位机的DAQ功能,成功后暂时断开连接,退出初始化服务。
7.根据权利要求3所述的基于CCP协议的嵌入式通用标定方法,其特征在于:上位机层中标定接口模块标定服务实现步骤,首先与目标ECU恢复连接,之后向下位机发送需标定参数的地址,然后下传新的参数值,若成功则暂时断开连接,退出;不成功也暂时断开连接,返回错误后退出。
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PB01 | Publication | ||
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