项目四任务3：线控转向系统通信协议测试-教学课件

主讲老师：汪俊东线控转向系统通信协议测试项目4：线控转向技术任务4.3《智能汽车线控底盘装调与测试》目录任务导入AssignmentINTRO学习目标LearningobjectivesCONTENTS0102知识准备Backgroundknowledge03任务实施Assignmentimplement课堂总结Classroomsummary0506课堂小测Classroomquiz04PART01任务导入AssignmentINTRO任务导入线控转向是自动驾驶汽车实现路径跟踪与避障避险必要的关键技术，其性能直接影响主动安全与驾乘体验。假设你是某家线控底盘解决方案供应商的测试工程师，需要到现场完成低速无人物流车线控转向系统的调试工作，你应该如何完成任务呢?PART02学习目标Learningobjectives学习目标素质目标通过对线控转向系统的通信协议解析，培养学生的逻辑思维能力；在实操任务中实施6S管理，培养学生6S管理规范意识。

能力目标能根据转向反馈报文协议，独立完成线控转向通信协议可视化测试[A47]；能根据转向控制报文协议，独立完成线控转向通信协议CAN报文测试[A48]。知识目标能用自己的语言解析说明转向控制和转向反馈报文协议[K51]；能简单阐述线控转向通信协议CAN报文测试的流程及方法[K53]。PART03知识准备Backgroundknowledge一、线控转向系统的接口要求2022年12月30日，在中国汽车工程学会的指导下，由百度Apollo和国汽智联牵头，联合多家高校、供应商、主机厂和检测机构共同起草的《自动驾驶乘用车线控底盘性能要求及试验方法》系列团体标准正式发布。作为行业首个线控底盘系列标准，该系列标准规定了自动驾驶乘用车线控转向系统的一般要求、性能要求及试验方法。该系列标准适用于3级及4级自动驾驶乘用车前轮线控转向系统在附着良好路面工况下的开发和测试，其评价数据可来源于车载信息与控制系统。一、线控转向系统的接口要求类型发送节点信号内容(以方向盘控制为例)信号采集精度单位线控转向系统控制信号进入退出自动驾驶请求--方向盘转角0.1°方向盘转角变化率1°/s自动驾驶系统状态--线控转向系统和自动驾驶控制器之间的接口信号见表：一、线控转向系统的接口要求类型发送节点信号内容(以方向盘控制为例)信号采集精度单位线控转向系统反馈信号转向系统工作状态--转向系统故障状态--方向盘转角反馈0.1°方向盘转角变化率反馈1°/s转向接管状态--转向系统力矩反馈0.1Nm转向系统力矩传感器有效位--转向系统最大转角限制0.1°转向系统最大转速限制1°/s线控转向系统和自动驾驶控制器之间的接口信号见表：二、线控转向系统的CAN报文通信协议1.PC向VCU发送的转向控制报文协议（ID：0x501）编码格式：Motorola/ID:0x501/周期:10ms/波特率:500k/帧格式:标准帧/信号方向:(上位机->底层)字节位数据名备注分辨率偏移量物理范围单位Byte0Bit0油门使能0:不使能，1:使能100-1/Bit1制动使能0:不使能，1:使能100-1/Bit2转向使能0:不使能，1:使能100-1/Bit3档位使能0:不使能，1:使能100-1/Bit4灯光使能0:不使能，1:使能100-1/Bit5转向标定(零点标定)0:不标定，1:标定100-1/Bit6电机控制模式0:转速模式，1:扭矩控制模式100-1/Bit7预留/////二、线控转向系统的CAN报文通信协议1.PC向VCU发送的转向控制报文协议（ID：0x501）编码格式：Motorola/ID:0x501/周期:10ms/波特率:500k/帧格式:标准帧/信号方向:(上位机->底层)字节位数据名备注分辨率偏移量物理范围单位Byte1Bit0-Bit7期望车速控制转速模式下100-100km/hByte2Bit0-Bit7期望刹车压力/100-127barByte3Bit0-Bit7期望转向角度高字节左负右正1-10240-960°Byte4Bit0-Bit7期望转向角度低字节左负右正1-10240-960°Byte5Bit0-Bit7期望油门开度扭矩控制模式下100-100%二、线控转向系统的CAN报文通信协议1.PC向VCU发送的转向控制报文协议（ID：0x501）编码格式：Motorola/ID:0x501/周期:10ms/波特率:500k/帧格式:标准帧/信号方向:(上位机->底层)字节位数据名备注分辨率偏移量物理范围单位Byte6Bit0-Bit1转向灯控制0:关闭，1:左转，2:右转100-2/Bit2-Bit3预留/////Bit4刹车灯控制1:开启，0:关闭100-1/Bit5-Bit7预留/////Byte7Bit0-Bit1期望档位1:R，2:N，3:D101-3/Bit2-Bit7预留/////二、线控转向系统的CAN报文通信协议2.VCU向PC发送的转向反馈报文协议（ID：0x502）编码格式：Motorola/ID:0x502/周期:10ms/波特率:500k/帧格式:标准帧/信号方向:(底层->上位机)字节位数据名备注分辨率偏移量物理范围单位Byte0Bit0实际转向控制模式0:人工模式1:自动驾驶100-1/Bit1实际左转向灯0:开启1：关闭100-1/Bit2实际右转向灯0:开启1：关闭100-1/Bit3-Bit4实际车辆状态0:手动驾驶，1:遥控驾驶，2:自动驾驶，3:紧急制动100-3/Bit5-Bit6实际档位0x01:R，0x02:N，0x03:D101-3/Bit7实际刹车灯0:开启1：关闭100-1/二、线控转向系统的CAN报文通信协议2.VCU向PC发送的转向反馈报文协议（ID：0x502）编码格式：Motorola/ID:0x502/周期:10ms/波特率:500k/帧格式:标准帧/信号方向:(底层->上位机)字节位数据名备注分辨率偏移量物理范围单位Byte1Bit0-Bit7实际转向角度高字节左负右正1-10240-960°Byte2Bit0-Bit7实际转向角度低字节左负右正1-10240-960°Byte3Bit0-Bit7实际车速电机转换100-100km/hByte4Bit0-Bit7实际刹车压力/100-127barByte5Bit0-Bit7预留/////二、线控转向系统的CAN报文通信协议2.VCU向PC发送的转向反馈报文协议（ID：0x502）编码格式：Motorola/ID:0x502/周期:10ms/波特率:500k/帧格式:标准帧/信号方向:(底层->上位机)字节位数据名备注分辨率偏移量物理范围单位Byte6Bit0CAN0接收PC0x501报文超时0:正常，1:超时100-1/Bit1CAN0接收RMC0x201报文超时0:正常，1:超时100-1/Bit2CAN1接收RMC0x301报文超时0:正常，1:超时100-1/Bit3CAN1接收RMC0x302报文超时0:正常，1:超时100-1/Bit4CAN1接收RMC0x303报文超时0:正常，1:超时100-1/Bit5CAN1接收EBS0x289报文超时0:正常，1:超时100-1/Bit6CAN1接收EPS0x18f报文超时0:正常，1:超时100-1/Bit7CAN2接收BMS0x18ff28f4报文超时0:正常，1:超时100-1/二、线控转向系统的CAN报文通信协议2.VCU向PC发送的转向反馈报文协议（ID：0x502）编码格式：Motorola/ID:0x502/周期:10ms/波特率:500k/帧格式:标准帧/信号方向:(底层->上位机)字节位数据名备注分辨率偏移量物理范围单位Byte7Bit0CAN1接收MOTO310报文超时0:正常，1:超时100-1/Bit1CAN1接收MOTO311报文超时0:正常，1:超时100-1/Bit2

转向自检失败0:正常，1:超时100-1/Bit3

制动自检失败0:正常，1:超时100-1/Bit4

自检超时10s仍未成功0:正常，1:超时100-1/Bit5CAN1接收MOTO312报文超时0:正常，1:超时100-1/Bit6-Bit7预留/////PART04课堂小测Classroomquiz一、判断题1.统一线控转向系统的通讯协议可以增加主机厂与供应商间的协议适配难度。（

）2.《自动驾驶乘用车线控底盘性能要求及试验方法》规定了每个信号定义对应的冗余信号。（

）××二、选择题1.在《自动驾驶乘用车线控底盘性能要求及试验方法》中，规定方向盘转角变化的信号采集精度为（

）。0.01°B.0.1°C.1°D.10°2.PC向VCU发送的转向控制报文协议中，控制期望转向角度的字节为（

）。A.Byte0-Byte1B.Byte1-Byte2C.Byte3-Byte4D.Byte5-Byte6CCPART05任务实施Assignmentimplement1.工具设备清单一、实施准备分类名称数量图例实训设备线控底盘1套测试电脑1套CAN分析仪1套千斤顶1台1.工具设备清单一、实施准备分类名称数量图例防护用品工作服1套安全帽1个工作手套1双辅助材料无纺布1张2.检查设备（1）穿戴好工作手套和安全帽，将工具设备等摆放在工位上。（2）检查线控底盘外观是否正常，内部零件是否齐全，线束连接是否正常。（3）用千斤顶举升线控底盘后轮，使后轮离地。（4）检查测试电脑外观是否正常。（5）连接CAN分析仪外观是否正常无破损。一、实施准备CAN分析仪3.连接设备（1）将车辆外接CAN0接口连接到CAN分析仪CAN1通道。一、实施准备连接CAN分析仪3.连接设备（2）通过拨码开关，将CAN1的终端电阻R1拨到ON的位置，接入终端电阻。（3）使用USB连接线将CAN分析仪连接到电脑。一、实施准备接入终端电阻4.启动设备（1）按下车辆的电源开关，启动车辆。一、实施准备启动车辆4.启动设备（2）长按遥控器的电源键（左右各一个，同时长按3秒），启动遥控器。一、实施准备启动遥控器4.启动设备（3）将遥控器最右侧SWD拨杆开关往下拨动，进入遥控驾驶模式。（4）按下测试电脑的电源开关，启动测试电脑。一、实施准备进入遥控驾驶模式1.在上位机进行线控转向控制测试（1）双击打开桌面上的“无人驾驶上位机”图标，打开软件。二、线控转向通信协议可视化测试上位机二、线控转向通信协议可视化测试上位机操作界面1.在上位机进行线控转向控制测试（2）在“连接/启动/停止”界面，单击“连接”，再单击“启动CAN”，进入观测模式。切换为控制模式1.在上位机进行线控转向控制测试（3）在“连接/启动/停止”界面，点击“观测模式”，切换到“控制模式”。二、线控转向通信协议可视化测试遥控器“遥控/自动模式切换开关”自动驾驶模式1.在上位机进行线控转向控制测试（4）按下遥控器后面的“遥控/自动模式切换开关”，进入自动驾驶模式，此时车辆双闪灯闪亮。二、线控转向通信协议可视化测试进行车辆使能设置1.在上位机进行线控转向控制测试（5）在“车辆使能”界面，点击“转向未使能”，切换到“转向已使能”状态；点击“灯光未使能”，切换到“灯光使能”状态。二、线控转向通信协议可视化测试进行车辆使能设置1.在上位机进行线控转向控制测试（6）在“横向”操作界面，设置步长为5，点击“红色向左箭头”，设置方向盘转向期望角度为左转30度，在上位机查看转向反馈角度为-30，灯光反馈为左转向灯亮，车轮成功向左转动。二、线控转向通信协议可视化测试截取的转向反馈报文2.截取VCU向PC发送的转向反馈报文在CAN报文发送和接收界面，查看并截取帧ID为502的转向反馈报文，截取到的报文为：9503E2000000000C。二、线控转向通信协议可视化测试将截取到的十六进制报文转换成二进制：3.解析VCU向PC发送的转向反馈报文HEXBIN95100101010300000011E2111000100000000000000000000000000000000C00001100二、线控转向通信协议可视化测试将截取到的十六进制报文转换成二进制：3.解析VCU向PC发送的转向反馈报文HEXBIN95100101010300000011E2111000100000000000000000000000000000000C00001100转向正常工作左转向灯开启右转向灯关闭自动驾驶模式实际档位为N档实际刹车灯关闭二、线控转向通信协议可视化测试将截取到的十六进制报文转换成二进制：3.解析VCU向PC发送的转向反馈报文HEXBIN95100101010300000011E2111000100000000000000000000000000000000C000011000x03E2换算成十进制值为994根据公式可得：-30=994*1+（-1024），实际的物理值为30，因为方向盘方向为左负右正，因此可得方向盘向左转了30°。二、线控转向通信协议可视化测试（4）根据报文解析可得，实际转向控制模式为自动驾驶模式，方向盘向左转了30°，与实际操作相符。（5）操作完成后，关闭上位机软件。3.解析VCU向PC发送的转向反馈报文二、线控转向通信协议可视化测试三、线控转向通信协议CAN报文测试任务要求：使用CAN测试工具设置方向盘转向角度为右转45°。1.解析PC向VCU发送的转向控制报文字节计算过程数据Byte0Byte0的bit2用来设置转向使能，当bit2=1时，转向使能为使能模式；Byte0的bit5用来设置零点标定，当bit5=0时，零点标定为不标定模式；其他位与转向系统无关，默认为0；故Byte0=0x040x04Byte1Byte1用来设置期望车速，与转向系统无关，默认为Byte1=0x000x00Byte2Byte2用来设置期望刹车压力，与转向系统无关，默认为Byte2=0x000x00三、线控转向通信协议CAN报文测试任务要求：使用CAN测试工具设置方向盘转向角度为右转45°。字节计算过程数据Byte3-Byte4Byte3-Byte4用来设置方向盘旋转的角度，根据信号传输数据的值与信号实际的物理值转换公式可得：45=1069*1+（-1024），信号传输数据的值为1069，数值1069换算成两字节16进制数为0x042D，由于Byte3为高字节，Byte4为低字节，则Byte3=0x04，Byte4=0x2D，因此Byte3-Byte4=0x042D。0x042D1.解析PC向VCU发送的转向控制报文三、线控转向通信协议CAN报文测试任务要求：使用CAN测试工具设置方向盘转向角度为右转45°。字节计算过程数据Byte5Byte5用来设置期望油门开度，与转向系统无关，默认为Byte5=0x000x00Byte6Byte6用来设置期望转向灯控制、电磁刹控制、刹车灯控制，与转向控制无关，默认为Byte6=0x000x00Byte7Byte7用来设置期望档位，与转向系统无关，默认为Byte7=0x000x00因此，得到转向系统方向盘转向角度为右转45°的CAN报文为：040000042D000000。1.解析PC向VCU发送的转向控制报文三、线控转向通信协议CAN报文测试2.使用PC向VCU发送转向控制报文（1）在遥控模式下按下遥控器背面右边按钮时，进入自动驾驶模式。（2）在测试电脑桌面上双击“GCANTools”CAN测试软件图标，打开CAN测试软件。CAN测试软件三、线控转向通信协议CAN报文测试（3）选择设备类型为“USBCAN-V5”，点击“打开设备”，选择波特率为：500，点击“确定”，进入操作界面。GCANTools主界面添加设备操作界面2.使用PC向VCU发送转向控制报文三、线控转向通信协议CAN报文测试（4）在显示界面，单击“显示模式”，在弹出的窗口界面选择“统计模式”，设置统计显示规则保留默认显示规则，单击“确定”。修改显示模式2.使用PC向VCU发送转向控制报文三、线控转向通信协议CAN报文测试（5）在发送界面，帧ID修改为：501，数据（HEX）修改为：040000042D000000。输入发送报文2.使用PC向VCU发送转向控制报文三、线控转向通信协议CAN报文测试正确选择发送内容（6）发送方式选择“正常发送”，帧类型选择“数据帧”，帧格式选择“标准帧”，发送次数为100次（发送次数可随意选择），每次发送间隔为10ms，设置完成后，单击“发送”。（7）报文发送成功之后，查看车辆前轮成功向右转动。2.使用PC向VCU发送转向控制报文三、线控转向通信协议CAN报文测试3.解析VCU向PC发送的转向反馈报文报文发送成功（1）在显示界面，可以查看到帧ID为501的报文显示发送成功。三、线控转向通信协议CAN报文测试报文发送成功（2）截取VCU向PC发送的转向反馈报文为：97042D000000000C。3.解析VCU向PC发送的转向反馈报文三、线控转向通信协议CAN报文测试字节数据解析内容Byte00x97Byte0用于反馈实际转向控制模式、左右转向灯、实际车辆状态、实际档位，实际刹车灯；0x97转换成二进制为：10010111；字节Byte0的bit0=1，bit1=1，bit2=1，bit4-bit3=10，bit6-bit5=00，bit7=1；解析其所代表的含义：实际转向控制模式为转向正常工作，左右转向灯为关闭状态，实际车辆状态为自动驾驶模式，实际档位为N档，实际刹车灯为关闭状态。3.解析VCU向PC发送的转向反馈报文（3）解析VCU向PC发送的转向反馈报文步骤见表：三、线控转向通信协议CAN报文测试字节数据解析内容Byte10x04Byte1~Byte2用于反馈方向盘实际转向角度，0x042D换算成十进制值为1069；根据信号传输数据的值与信号实际的物理值转换公式可得：45=1069*1+（-1024），实际的物理值为45；因为方向盘方向为左负右正，因此可得方向盘向右转了45°。Byte20x2D3.解析VCU向PC发送的转向反馈报文（3）解析VCU