基于CCP 协议的ECU 标定系统上位机设计

李 丽， 董昌兴， 尹欣欣

（陕西法士特齿轮有限责任公司， 陕西 西安 710077）

1 引言

随着汽车电子技术的发展，标定已经成为开发电子控制单元 （ECU） 的一个重要环节。通过标定系统，可以实时获取ECU内部的变量，还可以对ECU内部的标定变量进行在线标定以优化其控制参数。

目前，CCP （CAN Calibration Protocol） 协议是国际上主流的测量和标定规范，它是一种基于CAN 线的通信协议，是标准化组织ASAP制 定 的 MCD （ MeasurementCalibrationand－Diagnostics） 模 型 中 的一部分，MCD模型定义了ASAP1、ASAP2、ASAP3标准，如图1所示。其中，ASAP1 是应用层和控制设备之间接口的标准，分为1a标准和1b标准，其中1a是物理层和协议层，CCP 就是从属于这个标准的协议［1］。

图1 MCD模型

采用CCP协议可以快速而有效地实现对汽车电控单元的标定，但是符合要求的 CCP 协议的软件部分基本都依赖于国外的专业软件 （比如德国的 VECTOR 公司的CANAPE），国内还没有成熟的基于CCP协议的ECU标定系统，国内厂商在普及CCP协议的过程中，需要高价购买国外公司的相关诊断产品进行标定诊断，同时目前无法同时实现多种协议（UDS、CCP、J1939） 的融合，需要借助于多种软件工具来实现不同协议的功能，研究并掌握CCP的核心技术，有非常重要的意义。

2 CCP协议

CCP协议采用主从式的通信方式［2］，系统中只能有一个主设备，但可以有多个从设备。其中，主设备是上位机，即遵循CCP协议的测量标定系统，从设备是支持CCP协议的ECU，主设备通过CAN线与从设备相连，如图2所示。

图2 CCP通信结构图

CCP协议中，主设备与从设备之间的通信可分为两种，即polling模式和DAQ模式［3］。

1） polling模式，即一问一答模式，主设备先问，从设备回答，两者之间通过不断交互来实现通信和数据交换，这种模式下，主设备和某一从设备建立连接后，每一次通信都是由主设备发送一个命令请求开始的，请求从设备执行某项操作，或请求从设备内部的数据。从设备收到请求命令后，执行相应的操作，并返回一帧消息，提供主设备请求的数据及命令执行情况，使用这种通信方式，标定系统实现起来比较简单，但是效率低。

2） DAQ模式，即一问多答模式，这种模式下，主设备和某一从设备建立连接后，主设备先发送一条DAQ请求，从设备收到请求命令后，按命令中的参数自行配置组织数据，并按照一定周期主动上传。这种模式不需要主设备通过命令逐步控制，所以工作效率比较高，标定系统实现起来比较复杂［4］。

CCP协议遵从CAN总线通信规范，基于CCP的通信均以CAN报文的形式实现，所有收发的数据都打包成最多8字节的报文。报文分为两种，即命令接收对象 （CRO） 和数据传输对象 （DTO），它们各使用一个CAN ID，CAN ID的值可从A2L文件导入。A2L文件是包含ECU中变量信息的文件，包括：变量名称、数据类型、变量的上下限等信息。上位机软件通过解析A2L文件，得到ECU中变量的信息。

CRO是由主设备向从设备发送的消息对象，包括命令代码和命令参数，CCP协议中总共规定了28条CRO，这些命令的不同组合可以实现标定系统的所有功能。DTO则是从设备向主设备返回的消息。主设备和从设备建立逻辑连接后，主设备通过CRO向从设备发送命令和参数，从设备接收命令后执行相应的操作，并将DTO反馈给主设备，完成一次通信［5］。DTO可以分为3种。

1） 命令返回消息，用于反馈CRO命令的执行情况。

2） 事件消息，用于从设备主动向主设备报告其内部发生错误机制。

3） 数据采集消息，用于在DAQ模式下，从设备自行周期性地向主设备发送数据。

3 标定系统

3.1 上位机软件整体框架

图3所示，标定系统由主设备、CAN通信卡和从设备组成，其中主设备采用C#编写标定软件，CAN通信卡采用USBCAN卡，实现USB数据流和CAN数据流的转换。

图3 标定系统总体结构

3.2 CCP 协议栈实现

CCP协议栈作为整个标定系统的核心，其实现流程如图4所示。

图4 CCP协议栈实现流程

1） 启动CAN报文接收器，持续不断地接收CAN线报文。

2） 由CCP驱动器发送CRO指令。

3） CCP驱动器挂起，等待DTO报文。

4） CAN报文接收器接收到DTO报文后，唤醒CCP驱动器，CCP驱动器完成该CCP命令。

5） 根据来自上层应用的CCP指令请求，继续以上操作，来完成相关的CCP指令。

3.3 J1939协议栈实现

J1939协议栈主要用于针对CAN线报文的解析，从而保证标定系统能够同时采集控制器内部数据和CAN线数据。其实现流程如图5所示。

图5 J1939协议栈实现

1） 启动CAN报文接收器，持续不断地接收CAN线报文。

2） 根据接收到的报文ID，判断该报文是否是CCP协议报文或者UDS协议报文，如果是CCP协议报文或者UDS协议报文，则启动对应的报文处理机制，这次报文接收处理终了，否则，启动J1939协议栈进行报文处理。

3） 首先判断该报文是否为多帧报文，如果是，则持续接收该多帧报文的后续数据报文，直到全部接收，将其组合为一个多帧报文，按照DBC定义文件进行信号解析；如果不是多帧报文，则直接按照DBC定义文件进行信号解析。

4） 最后，将解析到的信号进行记录和处理。

4 标定平台功能实现

4.1 设置功能

系统设置页面如图6所示，可以选择USBCAN设备类型，支持周立功USBCAN、广成 科 技 USBCAN、PCAN 等设备，设置CAN线波特率，选择DBC 文 件 以 及 A2L 文件。DBC文件为解析CAN线报文信号用的DBC文件，如果不需要解析CAN线报文信号，也可以不设置DBC文件。 A2L文件为解析控制器内部变量用的A2L文件，用于内部变量的监视和标定量的标定。

图6 系统设置

4.2 数据监测、标定功能

工具栏具备开始数据监视，停止数据监视，保存页面上设置的监测变量，变更内部数据变量的监测方式 （DAQ 和Polling）。

节点树分3部分，观测量和标定量来自于A2L文件中定义的观测量和标定量，dbc文件节点来自于设置页面设置的DBC文件。根据监测需要，可以添加观测量、标定量、DBC信号量到数据显示区域。

数据显示区域显示来自于节点树添加的变量，通过【观测量】、【标定量】和【DBC 文件】tab页，分别显示添加的变量。【图形化】Tab页，以图形显示的方式，显示数据变量的实时变化曲线。图7为系统监测标定页面。

图7 系统监测标定页面

4.3 数据分析功能

数据分析页面如图8所示，可以对采集到的数据文件（*.csv） 进行图形化分析。可以改变变量图形显示的颜色和线条粗细，可以通过工具栏的坐标系变更框来改变多个变量显示的坐标系。

图8 数据分析页面

5 结论

经反复调试，该标定系统实现了ECU内部数据和CAN线数据的监测，以及ECU内部数据的标定，因此，在售后服务工具开发中，能得到很好地应用。