基于ASAP標準的發(fā)動機標定診斷系統(tǒng)設計

摘要：采用分層和模塊化思想設計出一種基于ASAP 標準的標定診斷系統(tǒng)。在上位機利用軟
件看門狗技術，解決了標定工具與發(fā)動機電控單元之間的故障快速定位問題。故障時上位機
自動保存標定數(shù)據(jù)，故障修復后自動下發(fā)該標定數(shù)據(jù)，進而防止標定數(shù)據(jù)丟失，避免重復性
的標定工作。并能讀取國外標定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫文件，其可靠性和通用性進一步增強。
關鍵詞：標定系統(tǒng)；發(fā)動機；診斷；ASAP 標準；軟件看門狗

Design of engine calibration diagnosis system based on ASAP standards
Li Yin-guo Cao Geng-yan Cen Ming (Chongqing University of Posts and Telcoms，Chongqing China 400065)
Abstract：A calibration and diagnosis system based on ASAP standards was designed using layer and modularization idea. the malfunction between host computer and ECU was positioned quickly
through the software watchdog technology in the host computer. and the calibrated datas were autosaved into the Caliration tool. After the malfunction was repaired ,these datas were sent to the RAM of ECU. So this can avoid the datas’losing and the calibration’s repetition. Also it can read foreign calibration software’s description file.it’s reliability and universality was strengthened.
Key words：calibration system, Engine, diagnosis, ASAP standards , Software Watchdog
引言
發(fā)動機電子控制單元（ECU）是車用發(fā)動機控制系統(tǒng)的核心，它能夠根據(jù)發(fā)動機的運行
情況來提供最佳空燃比和點火時間，進而使發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和尾氣排放達到最優(yōu)狀
態(tài)[1]。因此開發(fā)一個功能可靠且方便靈活的的標定工具非常重要。它能縮短ECU 的開發(fā)周期，
減小匹配實驗工作量，降低開發(fā)成本，幫助標定員在短時間內(nèi)獲得最佳的標定參數(shù)。
從現(xiàn)有資料來看，國內(nèi)設計的標定系統(tǒng)一般具有標定、監(jiān)測和診斷功能。但其診斷功能
只是對ECU提供的故障信息在上位機顯示。在上位機和ECU之間的故障快速定位和修復方面沒
有介紹，本文設計的標定診斷系統(tǒng)除了具有在線標定、實時監(jiān)測并能讀取ECU中的故障信息
功能外，在標定上位機利用軟件看門狗技術實現(xiàn)了上位機與ECU之間的故障快速定位，并具
有自動保存、加載、回讀比較數(shù)據(jù)等功能。增強了標定系統(tǒng)的可靠性和靈活性。
1 ASAP標準體系結構
ASAP（Arbeitskreis zur Standardisierung von Applikationssystemen）指的是應用系統(tǒng)標準
化組織，為了使車用電子產(chǎn)品在開發(fā)期間所用的工具和方法具有兼容性和可交換性而提出該
國際標準[2]。為了實現(xiàn)對應用系統(tǒng)進行測量、標定和診斷，ASAP工作組根據(jù)MCD(Measurement，
Calibration and Diagnostics)模型將該標準分成ASAP1、ASAP2和ASAP3三個子標準。
ASAP1標準為應用系統(tǒng)和控制設備之間提供接口；ASAP2標準對ECU的內(nèi)部各種參數(shù)、外部
接口信息、通信方法等進行了標準化的描述，按此標準生成的ASAP描述文件是各類控制設備
的數(shù)據(jù)交換平臺；ASAP3標準為自動系統(tǒng)（或用戶）與MCD系統(tǒng)之間提供統(tǒng)一接口，用戶只需
通過調(diào)用MCD系統(tǒng)提供的接口函數(shù)來完成測量、標定和診斷等功能。
2 標定系統(tǒng)整體設計
采用PC機作為上位機，通過USB-CAN通信卡連到發(fā)動機ECU，實現(xiàn)對發(fā)動機ECU的標定、
監(jiān)測、診斷等操作。上位機與ECU之間的通信和數(shù)據(jù)交換平臺分別由ASAP標準中的CCP協(xié)議和ASAP2標準生成的ASAP描述文件（.A2L文件）來實現(xiàn)。上位機標定軟件采用分層和模塊化思
想設計，包括數(shù)據(jù)層、表示層和通信層（如圖1）。其中數(shù)據(jù)層包括初始化子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管
理子系統(tǒng)，初始化子系統(tǒng)主要是完成CAN通信模塊和數(shù)據(jù)的初始化等操作。數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)
主要是完成數(shù)據(jù)的保存、加載、回放和A2L數(shù)據(jù)庫的管理等操作；表示層包括標定監(jiān)測子系
統(tǒng)和診斷子系統(tǒng)，該層主要完成對發(fā)動機ECU的標定、監(jiān)測和診斷等操作；通信層主要是完
成上位機與ECU之間的通信操作。

圖1 標定診斷系統(tǒng)的總體框架圖
由ASAP編輯器生成的A2l數(shù)據(jù)庫是整個標定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換平臺，因此在系統(tǒng)運行開始
首先導入A2L文件，然后調(diào)用CAN通信模塊提供的接口庫函數(shù)完成CAN通信模塊初始化等操作，
建立連接后可對多個ECU進行標定和監(jiān)測。故障診斷（ECU故障信息上傳顯示和標定系統(tǒng)的故
障診斷）貫穿于標定和監(jiān)測的整個過程中（如圖2）。

圖2 上位機主流程圖 圖3 標定數(shù)據(jù)初始化流程圖
2.1 初始化子系統(tǒng)的設計
在此子系統(tǒng)中包括USB-CAN模塊的初始化、標定參數(shù)的初始化和DAQ參數(shù)的初始化配置。
上位機通過調(diào)用CAN通信模塊的相關接口庫函數(shù)依次進行下列初始化操作：打開CAN通信模
塊、選中與ECU連接的CAN口、配置各CAN口相關參數(shù)（驗收碼、屏蔽碼、定時器、濾波器、
模式等）、啟動CAN通信設備等。標定參數(shù)的初始化有兩種方式：一種是從ECU的RAM區(qū)讀取標
定數(shù)據(jù)到上位機標定窗口，另一種是從上位機的標定數(shù)據(jù)文件中加載到程序中進行標定數(shù)據(jù)
的初始化（如圖3）。在監(jiān)測參數(shù)上傳之前，對需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行DAQ配置，不同上傳周期
的監(jiān)測數(shù)據(jù)配置到不同的DAQ表中，這需要上位機發(fā)送DAQ配置命令和START_STOP命令要求
ECU中的DAQ處理機配置并開啟不同DAQ表進行上傳并顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)。在標定系統(tǒng)運行期間，
通過開啟或關閉某個DAQ表，可以實時監(jiān)測到所開啟DAQ表的數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的設計
在此子系統(tǒng)中，主要包括A2L數(shù)據(jù)庫的管理、數(shù)據(jù)的保存、打印、回放和比較等功能。
A2l數(shù)據(jù)庫是整個標定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換平臺，它記錄了控制器內(nèi)部的各種參數(shù)、外部接
口信息、通信方法等詳細信息。因此對其管理尤為重要。在通訊協(xié)議中采用地址結合數(shù)據(jù)段
長度的方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的下載和修改。上位機程序負責查詢A2L數(shù)據(jù)庫以獲得控制參數(shù)的地址
和數(shù)據(jù)段長度等信息[3]，A2L數(shù)據(jù)庫的使用減輕了ECU對大量標定變量的定義和存儲的負擔，
縮短占用微處理器的運算時間。當ECU中的參數(shù)信息改變時，只需用ASAP數(shù)據(jù)庫編輯器對原
有A2L文件的改動部分進行刷新。標定系統(tǒng)只需在新的A2L文件下對ECU進行標定、監(jiān)測等操
作。因此，當ECU有關信息的改變時不會對標定軟件的代碼做任何改動，同時也避免因標定
軟件內(nèi)部代碼的局部改動所帶來的隱患[4]，增加了標定系統(tǒng)的靈活性。
為了便于對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行離線分析比較，該系統(tǒng)具有保存監(jiān)測數(shù)據(jù)并對其進行離線
分析、波形回放和打印功能。
2.3 診斷子系統(tǒng)的設計
在此子系統(tǒng)中，除了讀取ECU中的故障信息外，在標定上位機利用軟件看門狗技術實現(xiàn)
了標定系統(tǒng)的故障快速定位，大大減少故障查找時間。故障時及時地將已標定數(shù)據(jù)進行保存，
避免因標定數(shù)據(jù)的丟失而進行重復性地標定工作，提高了標定系統(tǒng)的可靠性（如圖4、圖5）。