刷寫后節點丟失問題分析及改進

馬伯祥，聶澤宇，李志寧，段沖磊，陳樹星，張麗波

（一汽解放商用車開發院，吉林 長春 130011）

為了滿足商用物流車日益增長的功能性及舒適性的需求，控制器更新軟件是一種最常用的方法。目前行業上90%的商用物流車以CAN總線作為主要通信總線，通過診斷指令，實現對控制器的診斷刷寫功能。物流車進行刷寫時，需要目標控制器和非目標控制器均滿足診斷刷寫工作條件，由于控制器診斷實車刷寫環境的復雜性，在控制器刷寫后，可能出現節點丟失問題。本文針對一種刷寫后出現節點丟失的故障狀態進行數據分析，并給出相應解決方法。

1 問題描述

某車型售后反饋問題如下：客戶發現車輛在4S店進行控制器升級后，每次車輛上電后，儀表會持續警報并且故障指示燈閃爍，提示車身控制器BCM節點丟失，建議立即去4S店處理。經4S店對故障進行排查，反饋診斷儀讀取到BCM節點丟失故障。

在整車環境或集成環境中，節點丟失是最嚴重的故障問題之一。實車網絡中節點丟失可能影響車輛安全性能，如：在車輛行駛過程中，發動機控制器的線束接觸不良，則可能導致車輛急停，存在嚴重的安全隱患；在升級發動機控制器過程中，整車控制器節點丟失，發動機未收到實時的駐車制動信號，會導致發動機控制器升級失敗，車輛無法啟動，需等待4S店技術人員現場處理等。

2 問題復驗及結果分析

2.1 測試環境

模擬車身環境，可將被測控制器應用于商用車集成測試系統，以便對問題進行復現，進而分析問題原因。商用車集成測試系統是以實車網絡拓撲及實車功能為原理設計的車輛仿真測試系統，滿足車輛的網絡系統測試和系統功能測試，對各路的CAN總線進行數據監控與數據仿真。

以本文適用的CAN總線為例，分為動力CAN、舒適CAN、底盤CAN、診斷CAN，測試數據在商用車網絡集成測試系統中對應CAN1-CAN4。商用車網絡集成測試系統可對各個域的數據進行監控及數據仿真、功能仿真及驗證等，測試環境示意如圖1所示。

圖1 測試環境示意圖

2.2 工作原理

2.2.1 通信結構

該車型部分結構原理示意如圖2所示，其關鍵點在于：①車身控制器BCM處于診斷CAN和舒適CAN；②車門控制器DCM與舒適CAN相連，通過舒適CAN傳輸通信數據和診斷數據；③診斷儀通過診斷CAN連接網關控制器BCM，并通過BCM將診斷數據路由到舒適CAN。

圖2 車型部分結構原理

2.2.2 刷寫原理

參照協議，在刷寫目標控制器時，其余有診斷功能的控制器應關閉故障記錄功能和通信功能，直到目標控制器刷寫完成。①關閉故障記錄功能：防止其余控制器記錄被刷寫的目標控制器超時故障；②關閉通信功能：避免總線負載過高，或者出現干擾報文等，影響刷寫進程。基于圖2車型部分原理，圖3介紹的是通信指令和診斷指令共用同一物理通道的刷寫原理示意圖。

圖3 診斷刷寫原理示意圖

2.3 測試方向分析

根據刷寫原理及故障碼分析制定如下4個測試方向：①驗證BCM控制器狀態；②驗證DCM控制器狀態；③驗證BCM刷寫過程狀態；④驗證DCM在BCM刷寫過程狀態。

2.4 數據論證

2.4.1 驗證BCM控制器狀態

將問題車輛同批次BCM應用商用車集成測試系統驗證其功能，仿真燈光開關信號、雨刮開關信號等，監測到BCM輸出的燈具打開/關閉信號、雨刮器執行和關閉信號正常輸出。監測BCM總線報文狀態，總線負載正常、報文周期偏離正常。測試結果為：未出現BCM功能異常、報文周期改變或停發報文狀況，排除BCM控制器停發報文導致節點丟失可能性。

2.4.2 驗證DCM控制器狀態

同理驗證DCM功能，仿真車門開關信號、解鎖閉鎖信號、遠程遙控信號，車門執行相關動作，響應總線信號正常。監測DCM總線報文狀態，總線負載正常、報文周期偏離正常。測試結果為：未出現DCM功能異常、報文周期改變或停發報文狀況，未出現DCM誤報其他節點丟失故障，排除因DCM誤報導致記錄BCM節點丟失可能性。

2.4.3 驗證BCM刷寫過程狀態

通過商用車集成測試系統仿真整車網絡環境，用診斷儀進行刷寫BCM，監控BCM刷寫過程前后舒適CAN及診斷CAN通信數據。在刷寫后，進行BCM功能復驗，控制器功能正常；對診斷CAN上的刷寫數據進行分析，診斷服務功能正常，不存在數據丟失、數據篡改等情況，核對數據校驗碼正確；對比刷寫前后BCM的通信數據，所有數據報文均按協議規定周期發送。BCM控制器刷寫前后狀態總結見表1。排除BCM在刷寫過程中出現問題，導致刷寫失敗可能性。

表1 BCM控制器刷寫前后狀態對比

2.4.4 驗證DCM在BCM刷寫過程狀態

同理2.4.3，通過商用車集成測試系統仿真整車網絡環境，用診斷儀進行刷寫BCM，在BCM刷寫后對DCM進行功能測試，DCM功能正常。分析刷寫BCM前后DCM數據，發現在刷寫過程中，舒適CAN上有DCM通信報文，此測試結果與上述2.2.2刷寫原理中規定原則（在刷寫目標控制器時，其余有診斷功能的控制器應關閉故障記錄功能、關閉通信功能，直至目標控制器刷寫完成）不符。針對刷寫過程中拓撲結構內所有控制器的周期報文進行分析，驗證是否有其他控制器恢復通信，得到分析數據如圖4所示，時間戳69~133s時間段為刷寫車身控制器BCM過程，開始刷寫BCM后所有支持診斷功能的控制器停止通信功能，刷寫進行5s，即時間戳為74s時，DCM開啟通信（恢復在舒適CAN發送通信報文）。初步得出結論：在BCM開始刷寫時DCM按協議要求停止通信，在BCM刷寫過程中，DCM恢復通信導致記錄BCM節點丟失故障。

圖4 集成系統中各控制器通信數據分析

查詢DCM在舒適CAN收到的診斷指令數據，如圖5所示。診斷指令包括：控制進入擴展模式指令（02 10 03 00 00 00 00 00）、關閉故障記錄功能指令（02 85 02 00 00 00 00 00）、關閉通信功能指令（03 28 03 03 00 00 00 00），DCM均回復肯定響應，且未收到開啟通信的診斷指令（03 28 00 03 00 00 00 00），進一步得出結論，在BCM刷寫過程中，DCM恢復通信原因與開啟通信的診斷指令無關。

圖5 刷寫BCM過程中DCM收到的診斷數據

通過圖5得知，舒適CAN上無診斷儀在線服務指令數據。查詢診斷CAN數據如圖6所示。診斷CAN上有診斷儀在線服務指令數據，即診斷儀發出診斷儀在線服務指令數據，但是BCM沒有將該指令路由到舒適CAN。問題歸結為：在刷寫BCM時，BCM未將診斷儀在線服務指令數據路由到舒適CAN。

圖6 刷寫過程中診斷CAN診斷儀在線服務指令數據

2.5 結果分析

經上述試驗分析，在診斷儀刷寫BCM時，網關控制器BCM不具備診斷路由功能，即在刷寫過程中不能路由診斷報文。因未收到BCM路由的診斷儀在線指令，DCM退出擴展模式，跳轉到默認模式（根據ISO 14229-1協議）。進入默認模式后DCM恢復了通信功能和診斷功能，未檢測到BCM的通信報文，所以記錄BCM節點丟失故障。

3 問題解決與建議

3.1 問題解決

為解決文中節點丟失問題，考慮到不同網關控制器開發策略不同，給出兩種解決刷寫時節點丟失問題的方案。

1）方案1，控制器在診斷刷寫過程中通過路由方式將診斷指令從診斷CAN路由到舒適CAN：更改控制器刷寫部分底層驅動程序，完善刷寫時的診斷路由功能，實現在控制器刷寫過程中，將診斷儀發送的診斷指令路由到舒適CAN。

2）方案2，控制器在診斷刷寫過程中直接發送診斷儀在線指令到舒適CAN：在控制器進入刷寫流程后，控制器在舒適CAN上周期發送診斷儀在線報文，并在刷寫結束后停止發送診斷儀在線報文。

本車型由于BCM刷寫部分底層驅動程序架構已固定，且更改架構可能影響診斷服務功能的控制器，經方案對比分析，見表2，采用方案2進行問題整改。經驗證，刷寫BCM后，DCM不記錄BCM節點丟失，此問題不再復現。將方案2應用于該車型問題整改，市場客戶及4S店反響良好。

表2 控制器整改方案分析

3.2 改善建議

根據本文測試思路及數據分析，為避免具備網關路由功能的控制器不具備診斷路由功能而造成的節點丟失問題，對設計和測試方面提出如下建議。

1）設計方面，設計部門完善通信協議，要求在診斷刷寫時，網關控制器具有路由診斷指令功能。

2）測試方面，通過加強單件環境測試用例，保證整車環境和集成環境的穩定性。用例如下：①模式切換測試，在XXs內未收到診斷儀在線指令，控制器要切換到默認模式，防止刷寫其他控制器失敗時，該節點丟失；②診斷路由測試，刷寫時檢測控制器滿足停通信報文、網絡管理報文、不停診斷路由報文條件，防止該控制器不路由診斷報文導致其他節點切換默認模式，記錄其他節點丟失。

4 總結

本文通過對診斷刷寫后節點丟失的情況進行分析和改進，對診斷開發及測試驗證提出了建議，對如何處理和防范該問題給出解決措施，并對診斷測試工作及網絡開發工作起到了一定的借鑒意義。