INCA與ECU通信故障的原因分析與解決方法

王孝峰

摘要：本文從CCP協議和A2L文件出發，分析了CAN總線負荷較重時，CCP通信數據丟失產生的原因，并有針對性地提出了解決方案。經過實驗驗證，該方案有效解決了通信故障。

關鍵詞：INCA;ECU;ASAM;A2L文件;CCP協議

1 ?故障現象描述

在某型號柴油機的臺架試驗過程中，ECU與INCA軟件的通信出現問題。在INCA軟件執行測量數據顯示時，ECU通信到INCA的測量參數經常出現數據丟失，尤其是電路板ID5，電路板ID2偶爾出現。當出現通信數據丟失后，執行停止測量，然后再次執行測量數據顯示，通信數據有時候會恢復正常，有時候仍舊處于丟失狀態，而且恢復正常的通信數據經過一段時間的運行，仍有可能再次發生丟失。

2 ?INCA與ECU通信原理

INCA通過專用硬件ES592和ECU連接，按照CCP協議（CAN Calibration Protocol）進行通信，CCP協議是一種基于CAN總線的ECU標定協議，它是滿足ASAM標準體系中ASAM MCD-1MCa標準的一種ECU標定協議。CCP協議的設計實現不需要ECU在硬件上有太多的限制，只需要ECU支持CAN總線接口并實現一個基本的CCP驅動，就能實現測量和標定功能。CCP協議支持如下功能：

①能夠對位于ECU合法內存地址中（RAM或ROM）的任意地址的值進行讀取和寫入。

②基于時間周期或事件驅動的工作模式。

③可同時進行數據測量和數據標定。

④可同時對多個ECU進行操作。

⑤Flash編程功能。

⑥即插即用。

⑦設置數據讀寫保護。

CCP協議已經在許多歐美汽車廠商得到應用，采用CCP協議可以快速有效地實現對ECU參數的測量和標定。

本文所述柴油機臺架的通信網絡拓撲如圖1所示。

A2L文件是ASAM MCD-2MC標準規定的ECU內部數據單元描述文件，INCA在對ECU的參數進行測量和標定時，需要從A2L文件中獲取ECU內部數據單元的內存地址、數據類型和字節順序等信息，利用這些信息INCA和ECU對交互的信息就會有一致的認識，從而使INCA準確并友好的將ECU中的信息展現給用戶。因此，A2L文件對INCA測量和標定功能的實現至關重要。

3 ?A2L文件解析

A2L文件的整體結構如圖2所示。

一個A2L文件有且只有一個PROJECT，PROJECT分為兩部分：HEADER和MODULE。HEADER包含了PROJECT的頭信息，MODULE包含了PROJECT的設備信息。MODULE中的成員主要包括以下幾種：

A2ML：描述接口參數格式，對基本的數據結構和特定接口參數進行了描述。

MOD_PAR：設備參數描述，包含了用于管理ECU的數據，比如供應商名、客戶名、客戶編號、CPU類型、ECU的內存分配等，其中最重要的就是ECU的內存分配。

MOD_COMMON：定義設備公共參數，指定了ECU一些公共屬性，比如大小端、數據的對齊方式、FLOAT變量的處理方式等，一個MODULE里也只能出現一次。

IF_DATA：定義接口數據具體參數，定義了測量標定系統與ECU通信的基本信息，主要包括SOURCE模塊、RASTER模塊以及TP_BLOB模塊。SOURCE模塊主要描述DAQ列表以及各DAQ列表中的ODT列表詳細信息;RASTER模塊主要描述相關的事件通道信息;TP_BLOB模塊主要描述CCP協議的基本參數，包括CAN通信速率、DTO的ID號、CRO的ID號、CCP協議版本等。

CHARACTERISTIC：定義標定變量，包含了可以被標定的變量的名字、地址、長度、計算公式、精度、最大最小值等信息，一個MODULE里邊可以出現很多次這樣的塊，也就是說一個ECU可以有很多的標定變量。

MEASUREMENT：定義測量變量，包含了可以被測量的變量的名字、地址、長度、計算公式、精度、最大最小值等信息，一個MODULE里邊可以出現很多次這樣的塊，也就是說一個ECU可以有很多的測量變量。

COMPU_METHOD：定義計算公式，即原始值和物理值之間的轉換關系，這些公式可以被標定變量和測量變量來引用，從而將原始值轉換成便于用戶閱讀和使用的物理值。

RECORD_LAYOUT：定義內存布局，描述數據的存放方式。

4 ?故障分析與解決方法

本文所述ECU的CCP網關集成在電路板ID1上，各電路板采集到的數據需要先經過內部總線通信到電路板ID1的CCP網關，然后按照CCP協議通信到INCA。ECU內CCP協議的工作模式采用DAQ模式。DAQ模式下，INCA首先發送一條請求DAQ命令，ECU收到后，按命令中參數自行配置并組織需要上傳數據，然后按一定周期自主向INCA上傳數據。電路板ID2和ID5的上傳周期有三種：10ms、100ms和250ms。INCA實驗環境中電路板ID2和ID5測量參數的相關信息如表1所示。

由表1可知，電路板ID5的通信數據量比電路板ID2大，這與第一節所描述的通信故障現象相符，可判定是CAN總線負荷較重導致通信數據丟失。基于以上分析，本文提出一個解決方案：修改電路板ID5對應的A2L文件中描述CCP協議的IF_DATA ASAP1B_CCP模塊，這樣可減輕CAN總線的負荷。IF_DATA ASAP1B_CCP模塊如圖3所示。

具體的修改方法是刪除電路板ID5對應的A2L文件中與10ms相關的部分，即刪掉304到323行，這樣極大地減輕了CAN總線負荷。然后將修改后的A2L文件配置到INCA軟件，進入實驗環境，INCA軟件提示將上傳周期10ms的測量參數改為上傳周期為100ms或者250ms。執行測量數據顯示，電路板ID2和電路板ID5的參數通信恢復正常，不再出現數據丟失。

5 ?結束語

本文從CCP協議和A2L文件出發，分析了CAN總線負荷較重時，CCP通信數據丟失產生的原因，并有針對性地提出了解決方案。該方案雖然加大了部分測量參數的上傳周期，但仍能滿足系統的實時性要求，為類似的CCP通信故障提供了簡單易行可靠的解決方案。

參考文獻：

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[2]Association for Standardisation of Automation and Measuring Systems. ASAM MCD-2MC Version 1.6[S].2003.

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