基于CANoe的轉(zhuǎn)角傳感器零位標(biāo)定

唐 鍵，胡艷峰

（陜西汽車控股集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710200）

CANoe做為專業(yè)的總線開(kāi)發(fā)測(cè)試工具，不但具有強(qiáng)大的總線設(shè)計(jì)仿真功能，在總線測(cè)試、數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域也具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。CANoe的半殘余仿真功能可廣泛應(yīng)用于測(cè)試、標(biāo)定等方面。本文中將應(yīng)用CANoe中信號(hào)發(fā)生器的功能作為標(biāo)定軟件，對(duì)轉(zhuǎn)角位移傳感器進(jìn)行零位標(biāo)定，涉及到總線半殘余仿真、信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)記錄與分析等方面的應(yīng)用。

1 信號(hào)發(fā)生器功能

CANoe的半殘余仿真功能，可以模擬實(shí)際節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上。除此之外，CANoe還有信號(hào)發(fā)生器的功能，應(yīng)用信號(hào)發(fā)生器功能，可以按需求發(fā)送想要發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且在CANoe工程運(yùn)行的情況下，信號(hào)發(fā)生器可以實(shí)現(xiàn)暫停、修改數(shù)據(jù)、然后重新發(fā)送。CANoe中有2個(gè)模塊有信號(hào)發(fā)生器的功能，一是IG（Interactive Generator）模塊，另一個(gè)是Signal Generators and Signal Replay（以下簡(jiǎn)稱SGSR）模塊。

1.1 IG模塊

IG模塊可以通過(guò)配置實(shí)現(xiàn)周期發(fā)送報(bào)文和按鍵發(fā)送報(bào)文。如圖1所示，在CANoe中的SimulationSetup中，在CAN網(wǎng)絡(luò)主干線上點(diǎn)擊右鍵，選擇“Insert Interactive Generator Block”，即可插入IG模塊，雙擊該模塊，可以對(duì)IG模塊進(jìn)行配置，如圖2所示。

IG模塊定義的報(bào)文可周期發(fā)送，也可以定義按鍵發(fā)送，在配置界面中，勾選［Key］選項(xiàng)，并定義一個(gè)字母按鍵，當(dāng)按下按鍵后定義的報(bào)文才會(huì)發(fā)送。此外，IG模塊可以作為GateWay使用，實(shí)現(xiàn)2個(gè)及多個(gè)網(wǎng)段上報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)。

圖1 插入IG模塊

圖2 IG模塊配置界面

1.2 Signal Generators and Signal Replay模塊

Signal Generators可用來(lái)定義信號(hào)的時(shí)序，評(píng)價(jià)一個(gè)ECU的反應(yīng)，換言之，Signal Generators可以模擬一個(gè)工況來(lái)測(cè)試ECU功能。如圖3所示，CANoe菜單欄View標(biāo)簽下點(diǎn)擊“Signal Generators and Signal Replay”即可打開(kāi)SGSR界面。

圖3 SGSR界面

Signal Generators標(biāo)簽下，使用按鈕［Signal…］和［Variable…］可以添加信號(hào)到Signal Generator對(duì)話框。在［Active］標(biāo)簽下，通過(guò)打“√”可激活信號(hào)發(fā)生器功能。把相應(yīng)信號(hào)在Panel面板中與控件關(guān)聯(lián)后，Panel控件右上角會(huì)出現(xiàn)“ ”符號(hào)，這表明Panel中該控件是一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，如圖4所示。

如圖5所示，Panel面板信號(hào)發(fā)生器的編輯為鼠標(biāo)左鍵單擊“ ”后，可以選擇信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)類型、編輯信號(hào)發(fā)生器以及刪除信號(hào)發(fā)生器。當(dāng)刪除信號(hào)發(fā)生器時(shí)，該控件僅作為顯示用。

圖4 Panel面板信號(hào)發(fā)生器

圖5 Panel面板信號(hào)發(fā)生器的編輯

1.3 IG模塊和Signal Generators的區(qū)別

IG模塊，完全規(guī)避了CANoe的信號(hào)層，IG模塊發(fā)出的報(bào)文通常在IG模塊中直接給信號(hào)賦值；Signal Generators是在CANoe的信號(hào)層中傳輸信號(hào)值。因?yàn)镃ANoe的信號(hào)層需要經(jīng)過(guò)濾波，而IG模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以直接使用不需要經(jīng)過(guò)濾波，所以IG模塊特別適合應(yīng)用于快速、臨時(shí)的測(cè)量場(chǎng)合。

2 數(shù)據(jù)記錄功能

CANoe具有數(shù)據(jù)記錄的功能和數(shù)據(jù)回放功能，多用于故障排查或測(cè)試ECU功能。如圖6所示，首先在Measurement Setup中激活數(shù)據(jù)記錄的Logging模塊，然后在Logging模塊后面的文件夾圖標(biāo)上單擊右鍵，選擇Logging File Configuration，打開(kāi)記錄數(shù)據(jù)的配置界面，界面中可設(shè)置記錄數(shù)據(jù)的格式和記錄的模式。

這里記錄數(shù)據(jù)的格式有：.blf、.asc、.mdf。數(shù)據(jù)分析時(shí)可以應(yīng)用CANape工具直接打開(kāi)記錄的數(shù)據(jù) （CANape中要事先添加相應(yīng)的.DBC文件）。推薦記錄數(shù)據(jù)格式為.asc，asc格式的數(shù)據(jù)可以在沒(méi)有CANape使用時(shí)，用記事本打開(kāi)。

圖6 設(shè)置數(shù)據(jù)記錄

3 轉(zhuǎn)角傳感器介紹

3.1 轉(zhuǎn)角傳感器的應(yīng)用

轉(zhuǎn)角傳感器 （SAS）主要用于實(shí)現(xiàn)非接觸式的角度檢測(cè)，目前應(yīng)用領(lǐng)域有自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)AFS、電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP／ESC、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS以及高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS等。本文中要進(jìn)行標(biāo)定的轉(zhuǎn)角傳感器如圖7所示。該轉(zhuǎn)角傳感器在電器接頭朝下時(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)角為正值，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)角為負(fù)值。

3.2 轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)列表

標(biāo)定轉(zhuǎn)角傳感器需要關(guān)注的信號(hào)見(jiàn)表1。

圖7 轉(zhuǎn)角傳感器

表1 轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)列表

轉(zhuǎn)角傳感器零位標(biāo)定的基本過(guò)程是：首先發(fā)送標(biāo)定第1幀報(bào)文SAS_CFG（ID為0x18 EF E4 0B），將傳感器處于未標(biāo)定狀態(tài)，并激活編程模式，使得傳感器可以接收并相應(yīng)標(biāo)定設(shè)備的標(biāo)定信號(hào)。然后再次發(fā)送標(biāo)定報(bào)文SAS_CFG（ID為0x18 EF E4 0B）（根據(jù)標(biāo)定手冊(cè)，發(fā)送的標(biāo)定報(bào)文為同一報(bào)文，ID相同，但數(shù)據(jù)域不完全相同），標(biāo)定傳感器當(dāng)前位置為轉(zhuǎn)角0rad位置，此時(shí)傳感器處于已標(biāo)定狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)入常規(guī)模式。

這里要特別注意的是MessageCheckSum信號(hào)，當(dāng)MessageCheckSum計(jì)算不正確的時(shí)候，標(biāo)定工作是無(wú)法完成的。MessageCheckSum信號(hào)spn為3690，查詢SAE J1939-71，獲得MessageCheckSum計(jì)算方法如下：

Checksum=（Byte1+Byte2+Byte3+Byte4+Byte5+Byte6+Byte7+message counter&0x0F+message ID low byte+message ID mid low byte+message ID mid high byte+message ID high byte）。

Checksum=（（Checksum>>4）+Checksum）&0x0F。

3.3 轉(zhuǎn)角傳感器的標(biāo)定

由于在裝車過(guò)程中，不可避免地會(huì)使得SAS的零位偏移，因此在車輛運(yùn)行前，SAS的零位標(biāo)定工作是必不可少的一環(huán)。

3.3.1 標(biāo)定工程建立

首先，應(yīng)用CANoe建立SAS標(biāo)定的工程配置文件SAS－CAL.cfg，建立SASCAL.dbc文件，之后建立網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) （包含SAS和IG兩個(gè)節(jié)點(diǎn)），如圖8所示，應(yīng)用IG模塊做為標(biāo)定工具對(duì)SAS進(jìn)行標(biāo)定。

圖8 SAS標(biāo)定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3.3.2 IG模塊配置

如圖9所示，配置IG模塊。將數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)定報(bào)文添加到IG模塊中，并設(shè)置按下鍵［t］時(shí)才發(fā)送標(biāo)定報(bào)文。這樣當(dāng)?shù)?次按［t］時(shí)，第1幀報(bào)文SAS_CFG發(fā)出；然后修改標(biāo)定報(bào)文SAS_CFG的數(shù)據(jù)域，再次按［t］時(shí)，標(biāo)定報(bào)文SAS_CFG再次發(fā)出。

圖9 配置IG模塊

3.3.3 標(biāo)定過(guò)程

1）首先連接好硬件，CANoe作為發(fā)送節(jié)點(diǎn)，SAS作為接收節(jié)點(diǎn)。同時(shí)設(shè)置CANoe記錄數(shù)據(jù)，記錄整個(gè)標(biāo)定過(guò)程。

2）運(yùn)行CANoe程序。然后按下鍵［t］，標(biāo)定工具發(fā)送第1幀標(biāo)定報(bào)文SAS_CFG （ID為0x18 EF E4 0B），使得傳感器處于未標(biāo)定狀態(tài)，并激活編程模式。由圖10 Trace窗口SAS反饋的信號(hào)可看出，傳感器已處于未標(biāo)定狀態(tài)，編程模式已激活。

3）按照標(biāo)定手冊(cè)，修改標(biāo)定報(bào)文SAS_CFG的數(shù)據(jù)域，再次按下鍵［t］，再次發(fā)送標(biāo)定報(bào)文SAS_CFG （ID為0x18 EF E4 0B），將轉(zhuǎn)角傳感器標(biāo)定至零位，同時(shí)轉(zhuǎn)角傳感器處于已標(biāo)定狀態(tài)，進(jìn)入常規(guī)模式。由圖11 Trace窗口SAS反饋的信號(hào)可看出，傳感器已標(biāo)定至零位，處于已標(biāo)定狀態(tài)，并進(jìn)入常規(guī)模式。

4）將SAS電器接頭朝下，先逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，然后順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)SAS發(fā)送數(shù)據(jù)并被CANoe記錄。

圖10 傳感器已處于未標(biāo)定狀態(tài)，進(jìn)入編程模式

圖11 傳感器已標(biāo)定至零位，處于已標(biāo)定狀態(tài)，進(jìn)入常規(guī)模式

5）停止運(yùn)行CANoe。

4 數(shù)據(jù)分析

將CANoe記錄的數(shù)據(jù)，用CANape打開(kāi)，查看轉(zhuǎn)角信號(hào)反饋的值。傳感器已標(biāo)定后，電氣接頭朝下默認(rèn)向左轉(zhuǎn)動(dòng)是正值，向右轉(zhuǎn)動(dòng)是負(fù)值，如圖12所示。

圖12 轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器數(shù)值表現(xiàn)

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了CANoe中的信號(hào)發(fā)生器模塊功能，并應(yīng)用IG模塊實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)角傳感器的零位標(biāo)定。一般情況，零位標(biāo)定工作應(yīng)該由SAS供應(yīng)商使用專用標(biāo)定工具來(lái)進(jìn)行，但在試制車或問(wèn)題排查中，供應(yīng)商有可能不能快速到位，因此本文給出了一種應(yīng)急方案。CANoe的功能非常強(qiáng)大，需要我們?cè)诠ぷ髦兄饾u開(kāi)發(fā)。本文就信號(hào)發(fā)生器的使用拋磚引玉，希望對(duì)相關(guān)人員能有一定的幫助。