基于CAN总线的车辆配置的设计

喻露

江铃控股有限公司 江西省南昌市 330030

1 引言

汽车电子控制技术的陆续创新，消费者对车型配置要求也越来越高，为满足不同的消费者需求，主机厂生产的同一款车均有不同配置。但由于同一电子控制单元（常称为控制器）的功能因不同配置存在差异，目前主机厂管控同一控制器的不同配置的方法是使用不同的图号来区分，这就给物料管理、下线生产和售后都带来极大的不便，本文通过EOL（全称是End of Line，即下线设备）设备将整车辆配置信息直接刷写入某个通用控制器（所有车型都有该控制器）后，由该控制器以CAN报文形式把配置信息周期性的广播出来。总线上其他控制器收到配置信息后，自动调整内部相应软件从而与现有的车辆配置匹配。

图1 数据帧格式

2 CAN总线介绍

CAN全称是Controller Area Network，即控制器局域网，CAN[1]总线技术应用越来越广泛，CAN协议已经被大多数主机厂所采用。CAN总线有如下优点：

（1）在总线空闲时，总线网络上任何一个控制器节点都可以主动向总线上发送数据，而不分主从节点，这样的数据信息通信方式表现的更为灵活。

（2）CAN[2]总线在进行数据信息传递时选用双绞线，双绞线是两根线缆缠绕在一起，如果要在系统上增加新的通用控制器，可以随时将新增加的通用控制器节点通过双绞线连接在CAN上，而且连接在总线上的其他单元的软硬件和应用层程序都不需要变更，因此选用CAN总线可以减少整车上的线束、整车系统扩充更容易、后续的整车车型更灵活。

（3）CAN总线上的信息是广播发送，任何总线上的节点都可以接收网络上的信息

（4）CAN总线[3-4]上采用短帧结构，每一帧具有对传送的数据进行错误检测以及针对错误帧进行重新发送的功能，这样就降低了网络上的传输数据的出错率。CAN总线上传递使用最多的是数据帧，数据帧主要由7个段组成，分别是：帧起始、仲裁段、控制段、数据段、CRC段、ACK段、帧结束。CAN数据帧格式如图1所示。

3 UDS介绍

UDS[5]全称是Unified diagnostic services，即统一诊断服务，在 CAN总线应用日益广泛的基础上，其在整车厂和零部件厂商应用也得到推广，UDS服务有很多，在使用基于CAN总线的车辆配置的方法时会涉及到以下UDS服务：

3.1 诊断会话模式—10服务

诊断会话模式包含三种模式，分别是10 01默认会话模式，10 02编程会话模式，10 03扩展会话这三种模式。其中默认会话模式不需要任何诊断应用程序的超时处理；编程会话模式允许支持ECU内存编程的所有需要的诊断服务；扩展会话模式可以用来支持对ECU控制变量进行调整所需的所有诊断服务，也可用来使能一些服务。

图2 下线车辆配置流程图

3.2 安全访问—27服务

安全访问涉及到“种子”和“密钥”两个概念，安全访问的过程主要有两步：第一步，诊断工具发送“请求种子”服务报文给ECU，ECU发送一个种子进行响应；第二步，诊断工具通过发送包含密钥的种子服务来请求比较密钥，ECU需将此密钥与内部存储或计算的密钥进行比较，如果两数相符，则表示安全访问通过，ECU解锁。

3.3 写入数据—2E服务

根据标识符写入数据服务允许测试工具将数据写入由数据标识符指定的内部存储单元。

（4）读取数据—22服务

此服务允许诊断工具读取数据标识符对应的数据记录。ECU通过肯定响应报文发送数据记录值。记录值的格式和定义由供应商定义。记录值要求包括模拟输入和输出信号，数字输入和输出信号，ECU支持的内部数据和系统的状态。

（5）读取故障码—19服务

下线设备发送给服务给通用控制器后，通用控制器会将其内部的故障码反馈出来，这样便于检查通用控制器的故障情况。

（6）清除故障码—14服务

清除诊断信息服务用于清除一个或多个ECU存储器中的诊断信息。

4 车辆配置流程

在车辆下线生产的过程中，EOL设备通过UDS诊断服务将车辆配置信息写入通用控制器内，由该控制器把车辆信息通过CAN报文的方式广播出来，具体流程如下：

整车电源置为ON档，将EOL设备与整车OBD 诊断接口连接，设备扫描车辆VIN码，此时EOL通过10服务与整车电控模块建立诊断连接。通过SID 27安全验证服务与通用控制器通用控制器完成握手验证后，通过2E服务将整车配置信息写入通用控制器的EEPROM中，再通过22服务读取通用控制器通用控制器中的配置信息，确认与写入的配置信息是否一致，如配置信息一致则表明成功写入车型配型，后通过14服务执行清除故障码的操作。整个操作过程中，通用控制器都必须是肯定响应才可以继续下一步操作，若反馈否定响应，则表明配置失败，届时EOL设备会显示配置失败，则需要重新执行配置或检查线路。

下线设备给通用控制器成功写入配置信息后，通用控制器将以周期性的报文将配置信息发送到在总线上，各其它控制器收到该报文后自动调整内部相应的软件与现有的车辆配置匹配。如若后续需要更改车辆配置，则刷写该通用控制器的车辆配置信息就可以。使用CAN通信车辆配置方法的优点是可以避免其他控制器在出厂的时候烧录软件，目前该方法已经在工程实际应用中得以应用，并取得了很好的效果。

5 结语

CAN总线技术已经被广泛应用，大多数控制器供应商在开发软件的时候都会使用UDS诊断协议，在 EOL 下线设备中UDS诊断协议的应用十分重要，结合CAN网络的和UDS诊断协议的各自独特优势，本文提出了一种基于CAN总线的车辆配置的设计方法，工程实践表明，该方法减少了主机厂零件的管理成本，提高了生产效率。未来该方法对于整车生产制造EOL 下线设备有着重要的意义。