INCA与ECU通信故障的原因分析与解决方法

王孝峰

摘要：本文从CCP协议和A2L文件出发，分析了CAN总线负荷较重时，CCP通信数据丢失产生的原因，并有针对性地提出了解决方案。经过实验验证，该方案有效解决了通信故障。

关键词：INCA;ECU;ASAM;A2L文件;CCP协议

1  故障现象描述

在某型号柴油机的台架试验过程中，ECU与INCA软件的通信出现问题。在INCA软件执行测量数据显示时，ECU通信到INCA的测量参数经常出现数据丢失，尤其是电路板ID5，电路板ID2偶尔出现。当出现通信数据丢失后，执行停止测量，然后再次执行测量数据显示，通信数据有时候会恢复正常，有时候仍旧处于丢失状态，而且恢复正常的通信数据经过一段时间的运行，仍有可能再次发生丢失。

2  INCA与ECU通信原理

INCA通过专用硬件ES592和ECU连接，按照CCP协议（CAN Calibration Protocol）进行通信，CCP协议是一种基于CAN总线的ECU标定协议，它是满足ASAM标准体系中ASAM MCD-1MCa标准的一种ECU标定协议。CCP协议的设计实现不需要ECU在硬件上有太多的限制，只需要ECU支持CAN总线接口并实现一个基本的CCP驱动，就能实现测量和标定功能。CCP协议支持如下功能：

①能够对位于ECU合法内存地址中（RAM或ROM）的任意地址的值进行读取和写入。

②基于时间周期或事件驱动的工作模式。

③可同时进行数据测量和数据标定。

④可同时对多个ECU进行操作。

⑤Flash编程功能。

⑥即插即用。

⑦设置数据读写保护。

CCP協议已经在许多欧美汽车厂商得到应用，采用CCP协议可以快速有效地实现对ECU参数的测量和标定。

本文所述柴油机台架的通信网络拓扑如图1所示。

A2L文件是ASAM MCD-2MC标准规定的ECU内部数据单元描述文件，INCA在对ECU的参数进行测量和标定时，需要从A2L文件中获取ECU内部数据单元的内存地址、数据类型和字节顺序等信息，利用这些信息INCA和ECU对交互的信息就会有一致的认识，从而使INCA准确并友好的将ECU中的信息展现给用户。因此，A2L文件对INCA测量和标定功能的实现至关重要。

3  A2L文件解析

A2L文件的整体结构如图2所示。

一个A2L文件有且只有一个PROJECT，PROJECT分为两部分：HEADER和MODULE。HEADER包含了PROJECT的头信息，MODULE包含了PROJECT的设备信息。MODULE中的成员主要包括以下几种：

A2ML：描述接口参数格式，对基本的数据结构和特定接口参数进行了描述。

MOD_PAR：设备参数描述，包含了用于管理ECU的数据，比如供应商名、客户名、客户编号、CPU类型、ECU的内存分配等，其中最重要的就是ECU的内存分配。

MOD_COMMON：定义设备公共参数，指定了ECU一些公共属性，比如大小端、数据的对齐方式、FLOAT变量的处理方式等，一个MODULE里也只能出现一次。

IF_DATA：定义接口数据具体参数，定义了测量标定系统与ECU通信的基本信息，主要包括SOURCE模块、RASTER模块以及TP_BLOB模块。SOURCE模块主要描述DAQ列表以及各DAQ列表中的ODT列表详细信息;RASTER模块主要描述相关的事件通道信息;TP_BLOB模块主要描述CCP协议的基本参数，包括CAN通信速率、DTO的ID号、CRO的ID号、CCP协议版本等。

CHARACTERISTIC：定义标定变量，包含了可以被标定的变量的名字、地址、长度、计算公式、精度、最大最小值等信息，一个MODULE里边可以出现很多次这样的块，也就是说一个ECU可以有很多的标定变量。

MEASUREMENT：定义测量变量，包含了可以被测量的变量的名字、地址、长度、计算公式、精度、最大最小值等信息，一个MODULE里边可以出现很多次这样的块，也就是说一个ECU可以有很多的测量变量。

COMPU_METHOD：定义计算公式，即原始值和物理值之间的转换关系，这些公式可以被标定变量和测量变量来引用，从而将原始值转换成便于用户阅读和使用的物理值。

RECORD_LAYOUT：定义内存布局，描述数据的存放方式。

4  故障分析与解决方法

本文所述ECU的CCP网关集成在电路板ID1上，各电路板采集到的数据需要先经过内部总线通信到电路板ID1的CCP网关，然后按照CCP协议通信到INCA。ECU内CCP协议的工作模式采用DAQ模式。DAQ模式下，INCA首先发送一条请求DAQ命令，ECU收到后，按命令中参数自行配置并组织需要上传数据，然后按一定周期自主向INCA上传数据。电路板ID2和ID5的上传周期有三种：10ms、100ms和250ms。INCA实验环境中电路板ID2和ID5测量参数的相关信息如表1所示。

由表1可知，电路板ID5的通信数据量比电路板ID2大，这与第一节所描述的通信故障现象相符，可判定是CAN总线负荷较重导致通信数据丢失。基于以上分析，本文提出一个解决方案：修改电路板ID5对应的A2L文件中描述CCP协议的IF_DATA ASAP1B_CCP模块，这样可减轻CAN总线的负荷。IF_DATA ASAP1B_CCP模块如图3所示。

具体的修改方法是删除电路板ID5对应的A2L文件中与10ms相关的部分，即删掉304到323行，这样极大地减轻了CAN总线负荷。然后将修改后的A2L文件配置到INCA软件，进入实验环境，INCA软件提示将上传周期10ms的测量参数改为上传周期为100ms或者250ms。执行测量数据显示，电路板ID2和电路板ID5的参数通信恢复正常，不再出现数据丢失。

5  结束语

本文从CCP协议和A2L文件出发，分析了CAN总线负荷较重时，CCP通信数据丢失产生的原因，并有针对性地提出了解决方案。该方案虽然加大了部分测量参数的上传周期，但仍能满足系统的实时性要求，为类似的CCP通信故障提供了简单易行可靠的解决方案。

参考文献：

[1]ETAS INCA V7.1 Get Started[Z].2013.

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

[3]Association for Standardisation of Automation and Measuring Systems. CAN Calibration Protocol Version 2.1[S].1999.