婁建民　程雷　陳立洋

摘 要：基于C#開發(fā)語言利用WinForm友好的界面設計的ECU數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過ASAP2標準的A2L文件解析實現(xiàn)對A2L文件中測量信息的讀取，再利用串行通信協(xié)議CAN和CCP協(xié)議與ECU進行信息交互，最后利用AK協(xié)議與AVLpuma臺架實時通信將獲取的ECU中的測量參數(shù)顯示在臺架上的POI中，同時這些測量參數(shù)與臺架測量的參數(shù)一起記錄在AVLpuma臺架里。該系統(tǒng)已成功普及到多款增壓直噴汽油機的性能測試和可靠性試驗中，為發(fā)動機試驗過程監(jiān)控提供了更全面的保護。

關(guān)鍵詞：CCP協(xié)議;A2L解析;AK協(xié)議;AVLpuma臺架

1 前言

近年來，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展汽車電氣化程度越來越高，雖然目前新能源電動車越來越多，但是當下在汽車的產(chǎn)銷量上還是很難與傳統(tǒng)內(nèi)燃機的汽車相抗衡，即便是在動力系統(tǒng)上電機和內(nèi)燃機在電氣化的控制上還是內(nèi)燃機的控制稍顯復雜。這一點在電機和內(nèi)燃機臺架測試開發(fā)階段顯現(xiàn)的更為明顯，在大家熟知的AVLpuma臺架中，不論是臺架測量的參數(shù)還是電子控制單元的標定參數(shù)，還是臺架對動力系統(tǒng)外圍冷卻系統(tǒng)的控制上，內(nèi)燃機的臺架還是比電機的臺架更復雜。

在一款汽油機的開發(fā)階段，臺架的測試是其中最重要的階段之一，在臺架進行ECU標定時國內(nèi)幾乎使用都是EATS的INCA標定軟件，但在開發(fā)階段的樣機耐久考核時也需要隨時監(jiān)控ECU的數(shù)據(jù)變化情況，以便更早的發(fā)現(xiàn)樣機的問題，避免一些無法挽回的損失。而一般試驗室都幾十個臺架全部使用INCA造價將非常高，而且耐久考核只監(jiān)測ECU中的測量參數(shù)不對所考核樣機的ECU進行更改，所以使用INCA多少有些浪費，在與puma臺架通過ASAM-3MC協(xié)議連接時需要設置大量的NormName來實現(xiàn)記錄，過程較為繁瑣而且連接步驟也頗為麻煩。目前國內(nèi)及國外大部份車企及主機廠所用的臺架基本使用AVL公司生產(chǎn)的puma系統(tǒng)，該系統(tǒng)功能強大、穩(wěn)定、可擴展其他應用。

本文以國內(nèi)某知名電噴系統(tǒng)為例，介紹了A2L文件解析及CAN標定協(xié)議通過串口通信CAN協(xié)議采集ECU數(shù)據(jù)再通過AK協(xié)議和編制puma中的MDD配置文件實現(xiàn)與臺架通信的試驗研究。

2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計

2.1 A2L文件的解析

A2L文件是依據(jù)ASAP2標準（表征控制設備之間的接口定義、測量參數(shù)、標定參數(shù)、參數(shù)存儲形式、參數(shù)轉(zhuǎn)換方式的一種通用性定義）制定的，在發(fā)動機開發(fā)初期，大部分電噴廠商在開發(fā)電子控制單元時都會將硬件的參數(shù)信息、接口參數(shù)的信息和各種發(fā)動機測量和標定的信息都會編制在A2L文件內(nèi)[2]。本文對整個A2L文件進行解析時只對文件中MEASUREMENT參數(shù)進行提取如下圖1所示，其他參數(shù)略過，下面以A2L文件中一個參數(shù)為例進行說明。

/begin MEASUREMENT

SPEED

“Filtered Engine speed”

UWORD

VfVIOS_n_EngSpd_DS_Scaling

0

0.000000

0.000000

8191.875000

ECU_ADDRESS 0x60002A54 ? ?DISPLAY_IDENTIFIER VfVIOS_n_EngSpd

/end MEASUREMENT

其中/begin和/end是分界符，MEASUREMENT為關(guān)鍵字，VRPM為該關(guān)鍵字內(nèi)的參數(shù)名，“Filtered Engine speed”該參數(shù)名的注釋，UWORD為該參數(shù)的數(shù)據(jù)類型，VfVIOS_n_EngSpd_DS_Scaling為該參數(shù)的轉(zhuǎn)換標識符用于中間變量的計算等使用，以下依次為該參數(shù)的分辨率、精度、下限值、上限值，ECU_ADDRESS為該參數(shù)在ECU中的存儲地址（可選項），DISPLAY_IDENTIFIER為該參數(shù)的一個替代名稱（可選項），可選項的意思就是該項內(nèi)容可以出現(xiàn)一次或者不出現(xiàn)。

本文對于A2L文件中的接口數(shù)據(jù)（ECU與采集系統(tǒng)通信的配置信息）可以在采集系統(tǒng)的界面直接輸入，該采集系統(tǒng)未對標定等關(guān)鍵字進行調(diào)用，參考文獻2中對A2L文件進行了全方位的解析，這里不做過多介紹。

2.2 CCP協(xié)議

CCP協(xié)議[1]（CAN Calibration Protocol）即CAN標定協(xié)議屬于CAN通信的應用層協(xié)議，采用主從通信的方式，該協(xié)議主要用于對汽車動力的電子控制單元進行標定，同時可進行電子控制單元內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。

本文讀取ECU中的數(shù)據(jù)通過C#按照圖2中的流程圖進行代碼編輯即可實時采集ECU反饋的報文，再將反饋的報文進行解析顯示到窗口上。圖中為本文用到的每個指令代碼及功能說明如表1中所示。

文中提到的DAQ為數(shù)據(jù)采集即從ECU中定義一個程序和從設備到主設備之間的信號發(fā)送，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速讀取，ODT為對象描述符表即用于接收數(shù)據(jù)組的變量元素列表，這里面選取上面SPEED的測量參數(shù)來說明采集和解析的過程。

依據(jù)圖2中的流程發(fā)送數(shù)據(jù)07D0 15 07 00 00 01 00 00 00（15為命令代碼、07為命令計數(shù)器、00為DAQ列表數(shù)目為0、00為對象描述表ODT數(shù)目為0、01為單元數(shù)目在ODT里面位置），07D0 16 08 02 00 60 00 2A 54（16為命令代碼、08為命令計數(shù)器，后四位為SPEED的DAQ單元的地址）給ECU（電子控制單元）的數(shù)據(jù)，其中07D0為數(shù)據(jù)ID，發(fā)送命令代碼06的數(shù)據(jù)開始采集后數(shù)據(jù)（07D5 00 EC 13 72 27 00 00 00）將周期返回，根據(jù)返回的報文和SPEED參數(shù)在A2L中的描述可以計算出此時轉(zhuǎn)速為873rpm。

3 puma臺架通信設計

3.1 AK協(xié)議

AK協(xié)議[14]源于德國汽車工業(yè)協(xié)會，通過串口通信來實現(xiàn)各種外部設備與主控系統(tǒng)進行信息交互，本文涉及的主控系統(tǒng)為AVL公司的PUMA系統(tǒng)，在該系統(tǒng)內(nèi)很多的外部設備都利用其特有的AK協(xié)議進行通信，例如AVL735、AVL442、AVL753C等。下面針對AVLpuma系統(tǒng)進行AK協(xié)議的進一步解讀。

AK協(xié)議是建立在RS232接口上的一種通信形式，基于主從原則，所有命令和數(shù)據(jù)以ASCII格式傳輸。命令定義為四字符功能代碼。它們可以分為三組：控制命令（從“S”開始，如SREM）、查詢命令（以“A”開頭，例如ASTZ）、調(diào)整命令（從“E”開始，例如ESOL）系統(tǒng)接收一個命令后就發(fā)送響應的數(shù)據(jù)。

如果命令行不是以開頭，或者函數(shù)代碼是未知，系統(tǒng)響應如下為< STX>？？？？n 。如果控制/調(diào)整命令被正確接收，則不顯示數(shù)據(jù)塊。如果無法執(zhí)行控制/調(diào)整命令，則拒絕的原因?qū)@示在數(shù)據(jù)塊中如下表4。

3.2 CDH的設計

CDH（可配置設備處理程序）是AVL PUMA中的一個開放的子系統(tǒng)，CDH的設計是通過AK協(xié)議集成外部設備的必經(jīng)之路。集成AVL公司滿足AK協(xié)議的外部設備很容易，但是將其他的外部設備（滿足AK協(xié)議）集成到AVLpuma系統(tǒng)里是一項很難的工作，這里需要AVL公司授權(quán)許可證并支付一筆高額的費用。

3.2.1 新建設備描述文件

先定義要與AVLPuma 集成的測量設備，您可以集成預配置的設備或新設備。對話框中MDD文件的名稱將是你定義的設備名稱。

3.2.2 連接類型設計

在該步驟中設置協(xié)議類型為AK協(xié)議，連接形式為RS232。

3.2.3 設備變量的設置

輸入變量通過報文、序列、腳本和全局條件來控制設備，輸出變量將相應的測量值從設備傳輸?shù)阶詣踊到y(tǒng)，通過這些輸入輸出變量來控制系統(tǒng)的各種功能。

3.2.4 報文

報文是定義一個讀-寫的元素對;即一條消息發(fā)送到設備（發(fā)送文本），一條消息從設備（接收文本）讀取，所以必須定義發(fā)送文本或接收文本。一個MDD文件包括一個報文列表，每個報文唯一的標識就是其名稱，每個名稱都有對應的描述，發(fā)送給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的報文為<02> ALEV K0<03> ，這里有三種響應方式分別是無響應、等待響應和等待及分析響應，本文選擇的是第三種等待及分析響應，這個報文功能就是將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的電噴參數(shù)傳遞給AVLpuma系統(tǒng)，該本文的響應為<02> ALEV #DA01# #DA02# #DA03# #DA04# #DA05# #DA06# #DA07# #DA08# #DA09# #DA10# #DA11# #DA12# #DA13# #DA14# #DA15# <03>。

3.2.5 腳本

在腳本中，可以定義各種通用子例程/函數(shù)。借助這些不同的功能來控制測量裝置。腳本可以通過序列或任何其他腳本調(diào)用，這些腳本可以支持復雜的驅(qū)動程序功能，也可以幫助集成其他設備，通過vbscript的強大功能，也可以提供數(shù)學計算、復雜驗證或算法。

3.2.6 序列

序列是CDH設計的核心部分，它是設備驅(qū)動程序執(zhí)行的主體。

序列也是由名稱定義，序列由CDP或PUMA觸發(fā)，由起始塊、循環(huán)塊和結(jié)束塊組成，所有塊都是可選的。起始塊包含塊條目命令列表，這些命令可以是報文、硬編碼函數(shù)、腳本子例程/函數(shù)或條件。開始塊在開始時執(zhí)行一次，循環(huán)塊還包括報文、硬編碼函數(shù)、腳本子程序/函數(shù)或條件，它是以定義的頻率循環(huán)執(zhí)行，并在定義的結(jié)束條件變?yōu)檎鏁r結(jié)束，結(jié)束塊是在完成OK和完成NotOK時執(zhí)行的序列。

3.2.7 全局條件

全局條件適用于所有腳本和序列，無論什么時候定義，都會執(zhí)行所有腳本和序列，由于性能原因，全局條件僅適用于輸出通道。

4 聯(lián)合調(diào)試

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過本文的AK協(xié)議與AVLpuma臺架相連，將ECU中的參數(shù)變量通過采集系統(tǒng)采集后傳輸?shù)脚_架中并隨著臺架上的測量參數(shù)一起被記錄下來。圖3為聯(lián)合調(diào)試現(xiàn)場圖。

聯(lián)合調(diào)試選取的是一款12TGDI型三缸發(fā)動機Delphi電噴系統(tǒng)，圖中的工況及具體參數(shù)見下表5所示。

其余參數(shù)為ECU中獨有的變量，例如點火角AVG等等，表5中AVLpuma參數(shù)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)參數(shù)稍有差別，原因在于二個參數(shù)是不同部位的不同傳感器采集出來的，所以會存在一定的誤差。

5 結(jié)束語

使用C#開發(fā)語言利用WinForm友好的界面（圖3下半部分）設計的ECU數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，基于CAN總線，采用CCP協(xié)議及AK協(xié)議開發(fā)了一套適用于發(fā)動機開發(fā)的試驗參數(shù)監(jiān)控平臺。

該平臺在Delphi系統(tǒng)的12TGDI發(fā)動機臺架試驗中得到了廣泛的應用，試驗結(jié)果表明：該平臺可以可以移植到所有電噴廠家匹配的所有發(fā)動機臺架試驗中。

通過該監(jiān)控平臺可以對所有產(chǎn)品開發(fā)過程中的臺架試驗數(shù)據(jù)和電噴參數(shù)數(shù)據(jù)有序的結(jié)合在一起，有利于提高發(fā)動機產(chǎn)品開發(fā)的進度、提高產(chǎn)品試驗過程中的故障診斷能力、方便試驗人員對電噴參數(shù)調(diào)整和即時優(yōu)化，降低試驗開發(fā)設備投入成本，可以隨時通過二次開發(fā)來達到試驗目的，最重要的是可與AVLpuma臺架無條件集成[14]。

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