（交通信息工程及控制专业论文）基于CAN总线的标定系统界面平台设计.pdf

摘要 摘要 发动机电控技术可以充分发挥发动机的潜力，使其动力性、经济性和排放等多方面 性能达到综合最佳状态。在电控系统的应用丌发过程中，为使发动机保持良好的工作性 能，需要对其进行大量的标定试验。随着电控系统功能不断增强，控制对象不断增多， 功能完善且灵活方便的标定系统将起到越来越重要的作用。本文在对国内外标定系统深 入研究的基础上，研制了一套基于c a n 线的通用发动机标定系统。该标定系统采用基 于c a n 线的k w p 2 0 0 0 协议，主要由标定型e c u ，u s b c a n 通信模块和主控p c 机端 的标定平台软件组成。在深入研究基于c a n 线的k w p 2 0 0 0 协议后，对协议的核心内 容和协议开发的流程进行了较为深入的剖析，为了保证系统的通用性，标定型e c u 选 型时综合考虑了对多种型式发动机进行控制时e c u 所需具备的功能。并采用国际通用 的i s 0 1 5 7 6 5 协议作为e c u 和p c 机的通信协议，由于i s 0 1 5 7 6 5 协议基于地址通信， 极大的提高了系统的扩展性和通用性。其中u s b c a n 通信模块负责实现e c u 端c a n 总线与p c 机端u s b 总线之间的高速通信，实现了标定系统与e c u 之间准确、可靠的 数据通讯。 最后，对标定试验的方法做了初步探讨，将课题开发的标定系统在选取的汽油机上 进行试验研究。试验结果表明，使用标定系统标定后的电控发动机在动力性、经济性和 排放等方面具有明显的优势，标定系统获取的控制参数是稳定可靠的。为了使标定平台 软件支持i s 0 1 5 7 6 5 协议，实现标定功能，并改进原软件存在的数据显示单调( 只提供数 值显示方式) 、监控窗口数目有限( 无法动态新建窗口) 等不足之处，本文使用v c + + 6 0 设计标定系统的上位机软件，软件具有友好的人机交互界面，提供了丰富直观的数据 显示方式、操作方便的标定界面和数据的实时存储功能。 关键词：电控发动机；e c u ；标定系统；i s 0 1 5 7 6 5 协议 人迮交通人学i ：学硕十学伊论文 a b s t r a c t t h et e c h n o l o g yo fe l e c t r o n i cc o n t r o lo ne n g i n e sh a sb e e nu s e dt oa c h i e v eg o o d p e r f o r m a n c eo fp o w e r ，f u e le c o n o m yp o w e r t r a i na sw e l la se m i s s i o nr e d u c t i o n i no r d e rt o a t t a i nt h eb e t t e rw o r kp e f o r m a n c e 1 0 t so fc a l i b r a t i o ne x p e r i m e n t sn e e dt ob ed o n ei nt h e p r o g r e s so fa p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n to ft h ee l e c t r o n i cc o n t r o ls y s t e m a st h ef u n c t i o no f t h ee l e c t r o n i cc o n t r o ls y s t e mh a sb e e nc o n t i n u o u s l ys t r e n g t h e n e d t h en u m b e ro fo b ie c t s c o n t r o l l e dh a sb e e ng r a d u a l l yi n c r e a s e d an e wb e t t e rc a l i b r a t i o ns y s t e mi sn e e d e dt om e e tt h e r e q u i r e m e n to ft h ee l e c t r o n i cc o n t r o ld e v e l o p m e n t t h ec a l i b r a t i o ns y s t e mi ss t u d i e df u r t h e r f o rt h i sp u r p o s e ，t h e na g e n e r a lc a l i b r a t i o ns y s t e mo ft h ee l e c t r o n i c a l l yc o n t r o l l e de n g i n eb a s e d o nc a ni sd e v e l o p e d ，w h i c hi sm a i n l yb a s e do nc a nb u sk w p 2 0 0 0 p r o t o c o la n dc o m p o s e d o ft h e e c u u s b c a nc o m m u n i c a t i o nc o n v e r tm o d u l ea n dt h ec a l i b r a t i o np l a t f o r l t ls o f t w a r e a f t e ra ni n d e p t hs t u d yb a s e do nc a nb u sk w p 2 0 0 0p r o t o c 0 1 t h i sd i s s e r t a t i o nm a d ead e e p a n a l y s i so nt h ec o r ec o n t e n to ft h ea g r e e m e n ta n dt h ep r o c e s sf o rt h ed e v e l o p m e n to f i s 0 1 5 7 6 5p r o t o c 0 1 i no r d e rt oe n s u r et h es y s t e m sv e r s a t i l i t y m a n yk i n d so fe c ua r e c o n s i d e r e d t h ep r o t o c o li s o157 6 5b a s e do na d d r e s sc o m m u n i c a t i o nh a sg r e a t l yi m p r o v e d t h es y s t e m s s c a l a b i l i t ya n dv e r s a t i l i t y a n d t h eu s b c a nm o d u l ea c c o m p l i s h e dt h e l l i g l l s p e e dc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nc a nb u sa n du s b f i n a l l y 。t h i sd i s s e r t a t i o nm a k e sad i s c u s s i o no nt h et e s tm e t h o do fc a l i b r a t i o ns y s t e m ，i n o r d e rt ov e r i f yt h ec a l i b r a t i o ns y s t e mf u n c t i o n t h ec a l i b r a t i o nt e s t sh a v eb e e nd o n ei nt h e s p a r ki g n i t i o ne n g i n e 1 1 1 er e s u l t so ft e s ti n d i c a t et h es y s t e mc a na t t a i ne x p e c t e dt a r g e t i n o r d e rt om a k et h ec a l i b r a t i o np l a t f o t i ns o f t w a r es u p p o r tt h ei s ol57 6 5p r o t o c 0 1 r e a l i z et h e c a l i b r a t i o nf u n c t i o n sa n di m p r o v et h eo r i g i n a ls o f t w a r ew h i c hs h o w e st h ee x i s t e n c eo f s h o r t c o m i n g ss u c ha sm o n o t o n o u sm o n i t o r i n gw i n d o w a n dal i m i t e dn u m b e r t h ec a l i b r a t i o np l a t f o r ms o f i w a r ei s d e s i g n e db yu s i n gv c + + 6 0 s o f t w a r ew i t ha f r i e n d l ym a n m a c h i n ei n t e r f a c e p r o v i d e sar i c hv i s u a ld a t ad i s p l a y u s e r f r i e n d l yi n t e r f a c e a n dc a l i b r a t i o no fr e a l t i m ed a t as t o r a g ef u n c t i o n s k e y w o r d s ：e l e c t r o n i c a l l yc o n t r o l l e dd i e s e le n g i n e s ； e c u ； c a l i b r a t i o ns y s t e m ； i s 0 1 5 7 6 5p r o t o c o l 大连交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解太整塞通太堂有关保护知识产权及保 留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的 知识产权单位属太整交通太堂，本人保证毕业离校后，发表或使用 论文工作成果时署名单位仍然为太连塞通太堂。学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查 阅和借阅。 本人授权太整塞通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入 中国科学技术信息研究所中国学位论文全文数据库等相关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 、 又。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名：亿同红 日期：君年月2 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电。子信箱： 导师签名： 嗜讫 日期：幻罐年f 瑚吲日 电话： 邮编： 大连交通大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考 文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得太蓬銮通太堂或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不 实之处，由本人承担一切相关责任。 学位论文作者签名：必圉纪 日期： w , - d g 年2 月2 日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 汽车行业的快速发展在推动社会进步，给人们带来极大便利的同时，也产生了一系 列突出的负面效应，突出表现在对环境的污染和石油能源的利用方面，无疑，越来越多 的车辆给资源和环境带来了巨大的压力。为减少环境污染和节约石油能源，国际组织和 各国政府不仅制定了排放法规来严格控制汽车尾气排放，还颁布了油耗法规用以限制汽 车耗油量。随着时间的推移，这些法规经过不断修改，其标准也越来越严格。发动机电 控技术是降低发动机排气污染，提高其动力性和经济性的一个重要手段，它的研究和开 发越来越受到人们的重视【1 】【2 1 。在应用电控系统对发动机进行控制的同时，为了使发动 机获得较好的动力、经济性能，满足国家的排放法规，保持良好的工作稳定性能，需要 对电控系统与发动机进行调试匹配，对控制参数进行标定和优化。同时，电控系统的标 定对发动机控制策略的编写有指导作用。这些工作需要借助标定系统才能实现【3 1 。 社会发展的需要、排放法规的推动和科学技术的进步、世晃性石油短缺、使用者对 车辆驾驶性、舒适性和安全性的需求日益提高，使电控技术成为改善发动机性能及排放 的主要手段，同时也是汽车上采用电子技术并迅速发展的根本原因。在当前汽车电子技 术的发展中，动力系统的电子控制占有重要地位，它可以实现低油耗、低污染，并提高 汽车的动力性。 发动机乃至整个车辆的工作过程都是非常复杂的动态、非线性、具有相应滞后的混 合时变系统，它们的性能都依赖于大量的机械动力学和热力学参数，很难用准确的数学 模型精确地表达出来。发动机电控系统的控制参数对发动机的性能影响较大。为使发动 机达到最佳的综合性能，必须对电控系统的控制参数进行精确的标定，使发动机按照最 优的控制参数运行。 1 2 课题研究的背景及意义 当今发动机的发展，不仅面临着动力性、燃料消耗、废气排放三方面性能不断提高 的挑战，而且必须满足日趋严格的排放法规，因此利用发动机电控系统来对排放和性能 进行精确控制己成为汽车行业发展的趋势。而发动机e c u 则是电控系统的核心，其内 存储了大量的机械动力学和热力学参数( 诸如：各种m a p 、特征值等) ，这些重要的参数 将最终决定整车的性能。由于发动机的许多指标相互排斥，因此需要通过反复的发动机 台架试验和道路试验，依靠标定系统来对e c u 中的控制参数进行全局优化，并最终 确定这些参数的最佳值【4 】，由于标定系统不直接与电控系统硬件交往，因此具有对各类 大连交通人学l ：学硕+ 学位论文 统的普遍适用性。近几年，国内虽然在此方面已有所研究，但和国外相比，国内所研发 的标定系统大部分协议均为自定义，使得系统在规范性、通用性和产业化上有所欠缺。 基于上述目的，本文研究并开发了全新的标定系统。系统e c u 通讯基于c a n ( c o n t r o l a r e an e t w o r k ) 总线方式，并扩展了k w p 2 0 0 0 ( k e y w o r d2 0 0 0 ) 协议来完成监测、标定和 诊断服务。标定系统可以对e c u 内部的各种m a p 以及动态实时数据进行准确的监测。 同时与传统的手动离线标定相比，系统的在线标定和自动标定功能，极大地减轻了标定 人员的工作量，提高了标定过程的准确性。 从使用的标定珍断协议来看。目前，现场总线有许多种类，几种有影响的总线为： 基金会现场总线，l o nw o r k s ，p r o f i b u s ，c a n ，h a r t 等，由于c a n 总线最初是针 对汽车提出的，故在汽车网络控制领域，可以说c a n 总线占据着霸权的地位。 c a n 总线具有卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，因此，已经在汽车工业、 航空工业、控制安全防护、嵌入式网络和保安系统等领域得到了广泛应用。控制器局域 网c a n 为串行通信协议，能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制。c a n 的应 用范围很广，从高速的网络到低价位的多路配线都可以使用c a n 。c a n 总线是一种单 一的网络总线，其最大的优点是：所有的控制器件都可以挂接在c a n 总线( 只有两根电 线) 上。c a n 总线通信接口中集成了c a n 协议的物理层和数据链路层功能，可完成对 通信数据的整帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检测、优先级判别等项工作。 c a n 采用非破坏总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息出现冲突时，优 先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据， 从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情况下，也不会出现网络 瘫痪的情况| 5 j ( 以太网则可能出现这种情况) 。 标定是一项十分复杂的工作，一方面，发动机的性能表现在多方面，诸如动力性、 燃油经济性和排放性能，进行控制参数的标定必须对各种性能指标的影响进行综合考 虑；另一方面，发动机的各个控制参数之间也存在着相互影响，将各个控制参数单独地 进行选择并不十分科学。标定方法的设计直接影响标定工作的精确性、标定周期、标定 成本。 课题的研究，一方面是为项目开发的汽油、氢气发动机电控系统提供标定试验的平 台，通过试验使电控系统达到最佳控制效果，加快研究样品向市场成品的转化，达到 e c u 批量生产的目的；另一方面，标定系统的通用性设计使得系统可以作为独立的产品 推向市场，指导国内e c u 厂商的设计与优化工作，迸一步降低研发和生产成本，并促 进国内发动机电控技术的发展。 2 第一章绪论 1 3 标定系统的现状和发展趋势 目前，国外车用发动机的电子控制系统无论在硬件还是软件技术上都己经十分成 熟，其产品在系列化、通用化和标准化等方面也取得了很大的进展。在电控系统的标定 过程中，电控发动机的台架匹配标定试验起着举足轻重的作用，它是整个匹配标定试验 的基础，离开它则后继的其他标定匹配工作都无法进行。国外针对电控发动机台架标定 匹配试验专门设计了试验台、试验测试系统等试验设备，并且每种类型的发动机都配以 专用的电控系统，为试验周期长的专项试验做好了准备，具有系列化、通用化、标准化 的特点。诸如发动机喷油压力的监测、供油压力的监测、供油系统的控制、发动机水温 的控制、电控系统的选型、发动机爆震的监测、空燃比的监测、排放的测量等方面【6 】。 发动机标定技术的发展是与电控技术的进步相关的。在发动机电控技术发展初期， 电控系统功能简单，控制参数少，相应的标定试验内容比较简单，只需在固定的工况点 对单一的控制参数优化，工作量很小。此时，一个有丰富经验的标定人员可以在很短的 时间内完成这个过程，随着计算机数据处理速度的提高，使发动机进行实时运行参数的 采集、处理和优化成为可能，产生了各种在线标定、优化的新方法，标定工作的重点也 从手工单节点标定过渡到自动标定，从稳态标定过渡到稳态优化和瞬态标定、优化。通 过程序的实时在线修改、优化发动机标定参数，克服了手工标定工作量大、周期长的缺 点，提高了控制精度。 随着电控系统的功能不断增加，控制参数不断增多，控制方法越来越复杂，使得标 定试验变成了多参数、多约束条件、具有不同优化目标的复杂工程，原有的手工标定己 无法适应新的需求。总体来说，标定技术大致由手工标定到自动标定，离线标定到在线 标定，局部优化到全局优化方向发展。 同国外先迸成熟的标定系统相比，国内目前已有的标定系统还存在以下主要问题： ( 1 ) 标定系统还未实现在线标定 离线标定是指试验和优化分别进行，试验结束后对数据进行分析优化。离线标定很 难发挥优化的功能，如试验设计时无法考虑涉及标定安全的局部约束。而在线标定是把 实验过程和优化计算结合起来，在线对试验结果进行优化计算，并设计新的试验最终得 到最优值。这是发动机电控系统实现自动标定和实时优化的必要前提，但对标定主机的 通信方式和速率提出很高的要求。 ( 2 ) 标定系统还未实现自动标定 人连交通人学1 ：学硕+ 学位论文 目前，国内标定系统在进行台架试验标定时，发动机性能变化的监控需要人工干预 完成。由标定人员对监测到的数据进行判断后，再发出控制参数修改等控制命令，导致 标定结果的质量和试验的再现性都不太理想。 ( 3 ) 标定系统还未实现通用性 国内的标定系统大多是作为电控系统研发的辅助工具出现，只能进行特定型式电控 发动机的标定试验，具有应用局限性。对象发生改变时，标定系统也必须重新开发。 ( 4 ) 标定系统还未采用全局优化思想 局部优化时，优化工作只在特定的发动机运行状态下进行，与其它运行状态无关。 但对于具有相互矛盾性特点的发动机性能指标来说，这种优化方式下的标定结果往往并 不是最优值。 1 4 课题研究的内容 1 4 1 主要研究内容 本课题针对国内已研制的电控发动机标定系统的不足之处，结合新的通用性需求， 对系统做了进一步的改进和重新设计。 课题主要研究内容包括： ( 1 ) 在广泛查阅文献资料的基础上，提出通用标定系统的整体结构设计方案。系统 由标定型e c u ，u s b ( u n i v e r s a ls e r i a lb u s ) c a n ( c o n t r o l l e ra r e an e t w o r k ) 通信模块和主控 p c 机端的标定平台软件三部分组成。 ( 2 ) 系统开发遵循国外普遍采用的m c d ( m e a s u r e m e n tc a i l b r a t i o na n dd i a g n o s t i c ) 标 准模型，具有良好的通用性。目前国内标定系统虽然提出采用国际通用的c a n 标定协 议( c a nc a l i b r a t i o n ，c c p ) 作为标定型e c u 和标定平台软件间通信协议的设想，但仍存 在弊端，本文在此基础上完成了以i s 0 1 5 7 6 5 协议代替原自定义通信协议的研究工作。 ( 3 ) 标定型e c u 的重新设计。硬件方面，采用了m s c a n l 2 模块，对模块的功能 做了简要的概述。并详细的介绍了模块中关于c a n 通信的功能。考虑到标定系统的发 展趋势，通信模块不再支持p c 机端的r s 2 3 2 串口通信功能。课题中使用u s b c a n 部 分的硬件设计的思想未做修改。 ( 4 ) 标定平台软件的设计。为了使标定平台软件支持i s 0 1 5 7 6 5 协议，实现标定功 能，并改进原软件存在的数据显示单调( 只提供数值显示方式) 、监控窗口数目有限( 无法 动态新建窗口) 等不足之处。软件使用v c 十十6 0 丌发，具有友好的人机交互界面。鉴 于标定系统是个庞大而复杂的系统，本文只对标定系统的部分功能给予实现。 4 第一章绪论 ( 5 ) 最后对标定试验的方法做了初步探讨，将课题丌发的标定系统在选取的汽油机 上进行试验研究。对比标定试验前后该汽油机的性能数据，验证标定系统的功能。 1 4 2 论文组织安排 论文共分五章，主要内容概括如下： 第一章：主要介绍了标定系统的基本概念及发展历程趋势，课题研究的背景、目的 和意义，研究的具体内容，以及论文的组织安排。 第二章：研究并开发了标定系统所遵循的协议标准，即基于c a n 的k w p 2 0 0 0 协 议i s o l 5 7 6 5 协议。 第三章：概述了标定系统的硬件平台以及标定的传感器的概述。包括标定型e c u 的硬件总体结构，e c u 的微控制器功能模块，输入输出信号处理模块；以及所标定传感 器的分类、标定方法。 第四章：是本文的重点。包括标定型e c u 的软件设计，通信流程，以及上位机标 定界面的设计以及功能介绍。 第五章：标定系统功能的试验验证部分，介绍了本次试验采用的主要分析方法、标 定试验的主要步骤，并对试验结果进行了分析。 结论与展望：对课题的完成情况进行了总结，展望了以后的工作方向。 火连交通人学t 学硕十学位论文 第二章基于c a n 的k w p 2 0 0 0 协议- - i s 0 15 7 6 5 协议 随着电子技术和计算机技术的发展，越来越多的电子控制单元应用到汽车上。这些 电子装置在保证动力性、经济性、安全性和舒适性的同时，也使汽车电控系统日益复杂， 因此对汽车故障诊断系统的要求也越来越高。作为典型应用，现代汽车电子控制单元基 本上具有故障自诊断功能，它能实时监控汽车内电子控制系统的工作情况，如有异常， 按照特定算法判断故障，并以故障码的形式记录下来。 通常，标定系统采用c a n 标定协议( c a nc a l i b r a t i o n ，c c p ) 作为标定型e c u 和标 定平台软件问通信协议，但本文的创新点是采用了基于c a n 的k w p 2 0 0 0 协议即 i s 0 1 5 7 6 5 协议作为c a n 标定协议，i s o l 5 7 6 5 协议是一种车载诊断协议，通过对故障 诊断的修改来标定系统，是因为基于c a n 的k w p 2 0 0 0 协议无论是在通信还是在诊断 上都拥有着无可比拟的优越性。 2 1 i s o l 5 7 6 5 协议的体系结构表 i s 0 1 5 7 6 5 是针对基于c a n 的汽车故障诊断系统的一般诊断要求制定的。根据开放 系统互连( o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t i o n ，o s i ) 7 层参考模型1 7 j ，i s 0 1 5 7 6 5 将通信系统分为 4 层：应用层、网络层、数据链路层、物理层。增强的标定o b d 诊断规范与o s i 模型 的关系见下表2 1 表2 1 增强的标定o b d 诊断规范与o s i 模型的关系 t a b l e2 1e n h a n c e da n dl e g i s l a t e do b d d i a g n o s t i cs p e c i f i c a t i o n sa p p l i c a b l et ot h eo s il a y e r s o s i 模型车辆生产商增强诊断标定o b d 诊断 诊断应用用户白定义 l s 0 1 5 0 3 1 5 应用层 l s 0 1 5 7 6 5 3i s 0 1 5 0 3 1 5 表述层 n an a 会话层 l s o l 5 7 6 5 3n a 传输层 n an a 网络层 i s 0 15 7 6 5 2i s 0 15 7 6 5 4 数据链路层 l s 0 1 18 9 1 1i s 0 15 7 6 4 物理层片j 户自定义 i s 0 15 7 6 5 4 在i s 0 1 5 7 6 5 通信模型中，应用层是根据i s 0 1 4 2 2 9 1 和i s 0 1 5 0 3 1 5 标准中诊断服务 的内容定义的。并兼容了一些汽车厂商规范中定义的诊断服务，具有测试、检查、监控、 诊断管理等功能。网络层是根据i s 0 1 5 7 6 5 2 定义的，是用来执行客户端和服务器之间 6 第：章基于c a n 的k w p 2 0 0 0 协议1 s 0 1 5 7 6 5 协议 的应用层和诊断终端管理定时的。网络层主要为应用层提供服务及实现不同结点网络层 间的数据通信( 诊断设备与e c u 之问) ，为数据通信提供了分段、传送流控制帧和重组等 处理方法。数据链路层和物理层的定义完全符合i s 0 11 8 9 8 规范。 在i s 0 1 5 7 6 5 的结构中，每层都为上层提供服务接口，上层通过访问这些服务接口 实现与底层的信息交互。网络层是高层与底层之间的连接桥梁，它通过向应用层提供服 务接口获得诊断服务数据，通过内部处理将诊断数据转换成符合c a n 网络通信的数据 格式。最后通过数据链路层提供的服务接口发送数据。由于i s 0 1 5 7 6 5 具有完善的网络 层技术，因此它不仅适用于诊断系统，还可以满足其它c a n 网络系统的要求。 2 2 应用和会话层 2 2 1 应用层服务和协议 i s 0 1 5 7 6 5 的这部分使用是i s 0 1 2 2 9 1 定义的应用层服务用于客户执行如检测、检查、 监控、诊断或车辆服务的编程，以及i s 0 1 4 2 2 9 1 定义的应用层协议【8 1 。 2 2 2 客户和服务器定时设备要求 客户和服务器要求的定时设备在默认和非默认终端完成，定时条件应遵循表2 2 和 表2 3 。 表2 2 默认终端定时设备要求 t a b l e2 2t i m e rr e s o u r c er e q u i r e m e n t sd u d n gd e f a u l t s e s s i o n 定时参数客户服务器 每一个逻辑通信信道都要求一个 n a p 2 c a nc l i e m 单一定时器如每一个点对点的通 信要求一个单独的通信信道 对于增强响应定时则需要一个可选择定时器 p 2 c 札s c r v e r n a 以便确保随后的带有响应码7 8 h e x 的消极响 应信息被优先传送到p 2 * c a ns 洲。的终端 p 3 c a np h y s i c a l 每一个逻辑物理通信信道都要求 n a 一个单一定时器 p 3 c a n f u n c t i o n “ 每一个逻辑功能通信信道都要求 n a 一个单一定时器 在非默认终端，表2 3 中提供的附加定时设备要求应适用于客户端和服务器。 7 人连交通人学1 ：学硕十学伊论文 表2 31 卜默认终端的附加定时设备要求 t a b l e2 3a d d i t i o n a lt i m e rr e s o u r c e sr e q u i r e m e n t sd u r i n gn o n - d e f a u l t s e s s i o n 定时参数客户服务器 当使明周期性传送，功能寻址检测器( 3 e ) h e x 要求信息保持服务器在非默认终端 时，使用单一定时器 $ 3 0 l e n t n a 对丁点对点通信信道当使用连续传送物理 寻址检测器( 3 e ) h e x 要求信，皂保持单一 服务器在1 f 默认终端时要求使刚单一定时 器以防其它诊断要求信息丢失 服务器端使川单一定时器，冈为在一个 s 3 s e r v e r n a 服务器端一次只有一个诊断终端有效 2 2 3 定时参数 图2 1 介绍了应用层和会话层定时参数以及客户和服务器是如何控制参数的。 - - - - - i 一 应片j 应用层 网络层 数据链路层 - _ 物理层 诊断应用 一卜一- 卞一- i s o l 4 2 2 9 1 联合诊断服务 第一部分：规范和条件 i s o i5 7 6 5 3 基3 - c a n 的诊断第一部分： 联合诊断服务( u d s ) 的执行 上t i s o i5 7 6 2 基于c a n 的诊断 第二部分：网络层服务 一卜乍一 i s 0 118 9 8 1 控制局域网( c a n ) 第一部分：数据链路层和物理信号传输 一- 一年 片j 户定义( 如i s 0 11 8 9 8 2 ，1 s 0 11 8 9 8 3 ) i - 物理媒质 _ 一- - _ _ - _ _ - - _ _ _ - - _ - - - _ _ - - 图2 1o s i 模型中基于c a n 联合诊断服务的执行 f i g 2 1i m p l e m e n t a t i o no fu d so nc a n i no s im o d e l 8 第二章基于c a n 的k w p 2 0 0 0 协议一i s o 15 7 6 5 协议 各部分之间的联系与区别如下： 物理通信介于 1 ) 默认预约( 使用终端) 时间和 2 ) 非默认预约( 使用终端) 时间一终端控制请求 功能通信介于 1 ) 默认预约( 使用终端) 时间和 2 ) 非默认预约( 使用终端) 时间一终端控制请求 对于所有情况，服务器请求一个经由消极响应信息，包括响应码7 8 h e x 的增强型响 应时间窗口应该被考虑。 ( 1 ) 应用层定时参数 表2 4 默认终端应用层定时参数定义 t a b l e2 4a p p l i c a t i o nl a y e rt i m i n gp a r a m e t e rd e f i n i t i o n sf o rt h ed e f a u l t s e s s i o n 定时参数描述类型最小值最人值 p 2 c a nc l i e n t 在请求信息成功传送斤客户端暂时定时器重p 2 c a n c h c m m a x 休息等待下一个请求信息的开始载值 + p 2 c a n n a ( 多帧的n u s d a t a f i r s t f r a m e i n d 或者单帧信息的n u s d a t a i n d ) p 2 木c a nc l j c n l在接收到响应码7 8 h e x 消极响应信定时器重 p 2 车c a nc l i e h i _ m 积 息之后客户增强暂时休息等待下一载值+ a p 2 c a n r s p 响应信息的开始( 多帧信息的 n a n u s d a t a f i r s t f r a m e i n d 或者单帧 信息的n u s d a t a i n d p 2 c a n - s e m 在接收到请求信息之后服务器以响性能要求 05 0 m s 应信息启动的性能要求 p 2 幸c a ns e 嘣在传送完响应码7 8 h e x 的消极响应性能要求 信息之后服务器以响应信息开始的 05 0 0 m s 性能要求 参数a p 2 c a n 考虑了任意系统网络独立设计的延迟，比如包括由网关和总线带宽加 上一个安全容限( 最坏的情形是百分之五十) 。基于系统的设计，最糟糕的情形( 从客 户端到服务器的再从服务器到客户端一个来回所必需的时间) 受以下几个方面影响： 1 ) 系统包含的网关数量。 2 ) c a n 帧传送的时间( 波特率) 。 3 ) c a n 总线的效率。 9 人连交通人学i ：学硕十学位论文 4 ) c a n 设备驱动器执行方法( 轮流对中断检测) 和网络层的进程时间。 a p 2 c a n 的值由两部分时| 日j 组成包括发送请求到地址服务器的时间和发送响应到客 户端的时问： a p 2 - c a n = a p 2 c a n _ r e q + p 2 c a n _ r s p r ，) 1 、 、， ( 2 ) 会话层时间参数定义 当非默认终端的诊断终端被启动时，请求诊断的操作由会话层定时参数来完成，会 话层定时参数如表2 5 所示。 表2 5 会话层定时参数定义 t a b l e2 5s e s s i o nl a y e rt i m i n gp a r a m e t e rd e f i n i t i o n s 定时参描述类型推荐的一t it 间时间 数问时间m s m s 由客户传送的h j 来保持诊断终端而1 卜默认终定时器重载 s 3 c l i 硎 端有效功能寻址监测器当前( 3 e ) 请求信息在值 2 0 0 0 m s4 0 0 0 m s 多重服务器的时间或物理传送给单一服务器 请求信息的最大时间 s 3 s 。m 在没接收任何诊断请求信息时服务器用米保定时器重载 n a 5 0 0 0 m s 持诊断终端而非默认终端的时间值 另外，当服务器跃迁到非默认终端时，为了完成某一性能或补偿可能在非默认诊断 终端期间受到的限制，服务器可能改变它的应用层定时参数p 2 c a ns 。，和p 2 * c a ns 。，。 对于非默认诊断终端，当请求响应进行传输时，响应在诊断终端控制积极响应信息中被 报告。在没有响应被请求用于传输时，客户必须提前知道可用的定时参数。当客户功能 性地启动一个非默认终端时，它将适用于响应服务器的定时参数。 2 2 4 定时参数的相信描述 ( 1 ) 物理通信 默认预约( 使用终端) 时间内物理通信。 带有增强响应定时预约( 使用终端) 时间的物理通信。 非默认预约( 使用终端) 时间的物理通信 1 ) 功能寻址检测( 3 e ) 信息。 2 ) 物理寻址( t e s t e r p r e s e n t ) 。 ( 2 ) 功能通信 默认预约( 使用终端) 时间的功能通信。 1 0 第二章基于c a n 的k w p 2 0 0 0 协议一i s o 15 7 6 5 协议 在默认预约( 使用终端) 时间带有增强响应定时的功能通信。 在非默认预约( 使用终端) 时间内的功能通信。 ( 3 ) 客户请求信息间的最小时间 客户之间请求信息传送的最小时间间隔是必要的，为了允许选择服务器端驱动服务 数据的判读。基于它的通常功能，一个服务器可能处理带有某一调度率的诊断请求信息 ( 如1 0 m s ) 用于诊断服务数据判读调度的时间应该小于执行请求p 2 c a n s e r v e r 以便可 以满足服务请求。 请求信息问的最小时间定时参数被分成如下两部分： p 3 c a nf u n c t i o n a l ：这个时间参数适用于任何功能寻址请求信息。因为它可以被理解 成为如果服务器不能支持请求数据时服务器就不能被请求响应功能寻址请求信息的情 形。 p 3 c a np h v 。i c a i ：这个定时参数适用于任何物理寻址请求信息，此处没有响应请求 被服务器传送( 假设p o s r s p m s g l n d i c a t i o n b i t = t r u e ) 。 在物理通信的情况下，响应被服务器请求，客户可以在完成接收最后一个响应信息 后立即传送下一个请求，因为服务器已经完整地响应请求，这就意味着，请求被服务器 完整地操作。 为了控制通信过程中可能出现问题，最小时问p 3 c a np h i 。a l 和p 3 c a nf u n e t i o n a l 应介于 物理或功能寻址请求信息的结束和新物理或功能寻址请求信息之间，由客户自己按如下 定义： 对于物理寻址服务器p 3 c a np h v 。i 。l 的值和p 2 c a ns 。盯m a x 的值是一样的。定时适用于 任何物理寻址请求信息在任何诊断预约( 使用终端) 时间和在没有服务请求响应的情形 下。 每当无请求响应的物理寻址请求信息在总线上被成功传送时，p 3 c a np h y 。i 。a l 定时器在 客户端被启动，这在客户端由nu s d a t a c o n 显示。当客户想要在前一个请求被完整执 行后发送一个新的物理寻址请求信息时，在p 3 c a n 定时器不再有效的情形下physical 客户想要发送物理寻址请求信息是唯一允许的，在p 3 c a np h j c a l 仍然有效的情形下，同 时在客户想要传送一个新的物理寻址请求信息时那么传送将被延迟直到p 3 c a np h v 。i 。i 暂 停休息为止。 对于任何功能寻址请求信息在任何诊断预约( 使用终端) 时间( 默认和非默认) 。 p 3 c a nf u n 。t i a l 的值将是所有功能寻址服务器p 2 c a ns e r v 盯m a x 的最大值。 每当无请求响应或响应请求的功能寻址请求信息在总线上被成功传送时， p 3 c a nf u n e t i 伽a l 定时器在客户端被启动，这在客户端由n 二u s d a t a c o n 显示。当客户想要 大连交通人学i 学硕+ 学何论文 在前一个请求被完整执行后发送一个新的功能寻址请求信息时，那么，在p 3 c a nf u n 。i o n 。l 定时器不再有效的情形下客户想要发送功能寻址请求信息是唯一允许的。同时客户想要 传送一个新的功能寻址请求信息时，在p 3 c a nf u n 。i o n 。l 仍然有效的情形下，传送将被延迟 直到p 3 c a nf u n 。t i o n 。l 计时暂停休息。 对于服务器的请求将以在p 2 c a ns 。，内的响应消息开始，这就意味着服务器的诊断 数据判读率将低于p 2 c a ns 。，m a x 。 ( 4 ) 自发响应消息 自发响应消息是那些被服务器传送的基于或者是周期调度程序或一个设定触发，比 如d t c 状态转换或者数据标识符值变换。 任何自发传送响应信息不会重置服务器端s 3 s 。嗍定时器。这就避免了服务器端诊断 终端保持有效获得响应，适用于周期信息传送有效或服务器端定时触发事件被配置的情 形即事件之间的时间间隔小于s 3 s e 。，s 3 s 。，定时器仅在被传送的响应信息是处理一个 请求信息，和传送最后响应信息的直接结果( 如显示到一个程序或者多个周期数据标识 符的请求被成功执行的初始积极响应) 被重启。 2 3 网络层接口 i s 0 1 5 7 6 5 的这一部分使用i s 0 1 5 7 6 5 2 定义的用于传送和接收诊断信息网络层服 务。这部分将应用层协议数据单元( ap d u ) 映射到网络层协议数据单元( np d u ) 。 2 3 1 数据流控制np c i 参数定义 客户不会使用f 1 f 9 h e x 的值作为s t m i n 参数。如果被车辆生产者要求这些s t m i n 参数值应得到服务器的支持。 2 3 2 用于信息传送的从ap d u 到np d u 的映射 用于请求诊断服务请求响应的传送的应用层协议数据单元定义的参数被映射到如 表2 6 所示的网络层协议数据单元用于客户服务器信息的传送。 网络层确认信息( nu s d a t a c o n ) 的成功传送领先于应用层，因为在应用层时需要 启动那些动作，这些动作在请求响应信息传送后应该被立即执行( e c u 重启、比特率 变换等) 。 2 3 3 用于信息接收的从np d u 到ap d u 的映射 用于信息接收所定义的