CP入门教程.docx
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1、XCP 入门教程页码1/222023第一章 XCP 协议首先使用在汽车“把握”相关的产品开发中,测量/校准阶段的通用协议“XCP”。像是汽车或一般工业设备的与“把握”相关的产品开发中,存在着被称为“校准”或“适配”、“匹配”的过程图1。在这个过程是将执行数字化把握的“电子把握单元ECU:Electronic Control Unit”、作为把握对象的执行器Actuator等“把握装置Control Device”和用于获得把握指标的“传感器Sensor”处于连接状态,并优化整体把握以符合需求定义的工作。具体来说,像是为了优化而转变 ECU 中的把握乘数和把握因素参数,或者访问 ECU 以确认变
2、更后的结果的工作。这里的访问 ECU 的协议被称为“测量/校准协议”。通过规定出作为访问侧的测量/校准工具和作为被访问侧的 ECU 之间的协议,即使是使用不同的微把握器或在不同的物理访问环境, 也可以使用一样的协议进展测量/校准。本文中,在介绍测量/校准和说明校准协议的必要性的同时,也说明白用于测量和校准的通用协议“XCPUniversal Calibration Protocol”的优点和协议内容。最终将介绍其趋势和在基于模型开发中的具体案例,以及在混合动力汽车(HV:Hybrid Vehicle)和电动汽车(EV:Electric Vehicle)的开发中使用 XCP 的应用例如。本文的主
3、角 XCP 是一种测量/校准工具和 ECU 软件之间的通信协议,可以访问要校准的参数和内部测量值。它也是一种通用协议,可以用在工具和软件之间的任何通信介质上,比方把握器局域网CAN:Controller Area Network、FlexRay 和以太网等图 4。1 of 22实际上,只需在连接到车载网络的 ECU 中集成 CCP 驱动程序,就有了对支持 CAN 的 ECU进展测量/校准的可能性。XCP 入门教程页码2/221.1 什么是 ASAM?CCP 和 XCP 由名为“自动化与测量系统标准化协会ASAM:Association for Standardizationof Automat
4、ion and Measuring Systems ”的协会进展的标准化。ASAM 正在标准汽车和工业设备相关的开发平台。另外,标准化的内容可以在 ASAM 网站上查看。CCP 和 XCP 是由 ASAM 旗下的名为“汽车电子AE:Automotive Electronics”的工作组进展标准化,并被安排到 “MCD”领域。名称 MCD 来源于 “Measurement”、“Calibration”和“Diagnostic”的首字母。1.2 ASAM 中 CCP / XCP 的定位ASAM 的标准标准文档的标准 AE 类别中,有称为“ASAM MCD-1 XCP”的标准文档,这是 XCP 的标
5、准文件。同样的,CCP 是以“ASAM MCD-1 CCP”的名义存在。图 5 显示了 CCP/XCP在整个 MCD 标准中的位置。XCP 入门教程页码3/22CCP/XCP 是测量/校准系统的工具侧与 ECU 的通信协议,“ASAM MCD-2 MC”是包含以下三种内容的数据库文件的标准。(1) CCP/XCP 的通信设置信息使用 CAN 的状况下,CAN 的波特率和消息 ID 等(2) 测量值信息测定对象的地址、大小以及物理值变换系数等。(3) 参数信息校准参数的地址、大小以及物理值变换系数等。也就是说,CCP / XCP 是规定的协议本身,协议的设置和测量/校准的对象信息是在另外的数据库
6、文件,工具基于数据库文件,使用 CCP/XCP 来访问 ECU。补充:图 5 中的“ASAM ASAP 3”是用于从外部来把握测量/校准系统的接口标准。1.3 XCP 的好处接下来,将介绍 XCP 的主要优点。(1) 可以对全部 ECU,进展统一的测量/校准XCP 考虑了各个 ECU 中使用的微把握器的字节序Endian和可用的 ROM/RAM 容量的差异,即使网络的通信介质不同也可以使用一样的协议。这使得对全部的 ECU,可以只使用XCP 来做测量/校准。(2) 测量/校准使用的是经过验证的协议XCP 在 CCP 的实绩的根底上,包含对 ECU 进展测量/校准的需求规格。而且,全部的协议都公
7、布在 ASAM 网站上,任何人都可以使用它。在某些状况下,一些工具制造商免费供给页码4/22XCP 入门教程了在 ECU 侧运行的协议处理软件和驱动程序。(3) 可以在 ECU 的运行中同步进展测量一般的 ECU 会以预定的把握周期重复执行,基于来自传感器等的外部信息或别的处理过程的输入进展处理,再输出到别的处理过程或外部装置;或者依据输入因素的现象,来触发特定处理过程。使用 XCP,可以在这些过程中同步测量输入/输出的数据图 6。假设仅需要进展测量/校准,那么使用车载网络上其它协议,例如用于车辆诊断的协议也是可以的,但是在校准过程中对把握的同步测量是不行或缺的。能够做这种对把握的同步测量,就
8、是 XCP 的价值所在了。1.4 各个 XCP 网络的例如XCP 在不同网络上使用一样的协议,实际上每个网络的数据包构造等都是标准化的。这被称为“传输层标准”。以这个规章,将运行在其上的各个网络的名字前,附加上XCP。例如,在CAN 上运行的XCP 是“XCP on CAN”。最终,列举出 XCP 的网络例如表 2。4 of 22页码5/22XCP 入门教程其次章 XCP 协议的通信的构造和功能接下来,将会说明“通用校准协议XCP:Universal Calibration Protocol”协议具体是如何通信的,以及 XCP 的功能和协议内容。2.1 主从方式在 XCP 中,测量/校准的工具
9、侧是“XCP 主结点”,被测量的 ECU 侧是“XCP 从结点”,采用所谓的“主从通信方式”。这种通信方式中,必定是从主结点发送命令来开头,从结点在接收到后,再向主结点发送应答,以这样的挨次进展通信。如图7 所示,1 个网络上主结点必定只有一个,而从结点可以有多个。图 7:使用 XCP 的网络例如在这个状况下,主结点向每个从结点发送命令,并接收从结点返回的应答图 8。图 8:一主多从的通信例如5 of 22页码6/22XCP 入门教程通过这种通讯方式,车载网络上连接一个测量/校准工具= XCP 主结点后,可以通过XCP 协议访问作为测量对象的各个 ECU= XCP 从结点。2.2 网络和传输方
10、式在网络上,只要能区分“从主结点发送到从结点”和“从从结点发送到主结点”,这两种类型的通信,就能够使用 XCP。在“XCP on CAN”的状况下,是通过用两个 CAN ID,“从主结点发送到从结点的 ID”和“从结点发送到主结点的 ID”进展区分。在网络上使用区分的通信并传输一些内容时,XCP 使用了三种传输模式图 9。图 9:XCP 的传输模式对于传输模式而言,可以在主结点侧和从结点侧,分别打算使用哪种模式。例如,主结点为“块传输模式”,从结点为“标准模式”,这样的使用方式也是可行的。因此,尽管主结点的工具侧的性能强大,但是当从结点的 ECU 只能使用有限的资源时,也可以实现简化的传输模式
11、。2.3 CTO/DTO在 XCP 中,除了主结点和从结点之间的传输方向的差异之外,要传输的内容还被分为“与XCP 本身的把握相关的通信”和“与数据相关的通信”两种类型,以及定义在每个网络上传输的报文的格式。作为比照,前者被称为“命令传送对象CTO:Command Transfer Object”,后者被称为“数据传送对象DTO:Data Transfer Object”。2.3.1 CTO:Command Transfer Object 的缩写CTO 是与 XCP 自身的把握命令和应答等相关的对象。把握命令从主结点发送,对命令的6 of 22页码7/22XCP 入门教程应答是从从结点发送。2
12、.3.2 DTO:Data Transfer Object 的缩写DTO 是与同步从结点ECU猎取数据测量结果以及进展数据变更相关联的对象。同步数据变更被称为“鼓舞Stimulation”,但由于是测量/校准以外的功能,因此省略具体说明详情请参照 XCP 标准文件。图 10 呈现了,从 XCP 标准文件的“Part2 1.1.1 The XCP Packet Types”章节中,抽取的XCP主结点与从结点之间的 CTO 和 DTO 的关系。2.4 报文格式和 PID如上所述,CTO 和 DTO 是不同报文格式图 11,可以分别设置主从设备的最大报文长度。MAX_CTO:CTO 的最大报文长度字
13、节 MAX_DTO:DTO 的最大报文长度字节7 of 22图 11:CTO 和 DTO 的报文构造XCP 入门教程页码8/22全部的 XCP 报文都在这个最大报文长度内,命令和响应等内容都在一个报文中完成的。而且在报文格式中,每个字段按两种类型安排给 CTO 和 DTO 报文。此外,报文的第一个字节是被称为“PID”的标识符,是被用来区分是怎样的报文。主结点对从结点进展 XCP 把握时使用“命令CMD”,此时的 PID 在“0xC0”到“0xFF”的范围内。从结点对这个命令返回确定应答的状况下,使用“应答RES”,此时 PID 变为“0xFF”图 12。图 12:报文的标识符PID除了测量/
14、校准的同步数据交换之外,全部其它的都是通过主结点发送命令,从结点将返回确定应答来完成的。在此,以 XCP on CAN 为例来说明,其中主结点发送到从结点的 CAN ID是“1”,从结点发送到主结点的 CAN ID 是“2”。在这种状况下,XCP 通信按以下挨次执行。8 of 22页码9/22XCP 入门教程主结点发送的 CAN ID 为“1”,其中第一个字节指定为“0xFF”,其次个字节指定为“命令参数”。从结点接收第 1 行的连接命令,并通过 PID 识别该命令。从结点发送的 CAN ID 为“2”,其中第一个字节指定为“0xFF”,其次个字节开头指定为“应答值”。主结点接收第 3 行的应
15、答命令。图 13 显示了实际通信的跟踪结果。第 1 行的“0xFF”是命令“CONNECT”,从而在主结点和从结点之间建立规律连接,并接收后续命令。2.5 访问测量/校准对象XCP 地址与一般的微把握器中的地址几乎一样,但 XCP 使用了 32 位的 XCP 地址和 8 位XCP 的测量/校准,是通过对 ECU 内部的软件的访问来实现的。具体而言,针对要测量/ 校准的对象的内存区间,通过指定对应的“XCP 地址”的方式进展访问。的扩展地址。也就是说,主结点对从结点的访问,可以有 32 + 8 = 40位的地址空间。这个地址与 XCP 的实际 ECU 内存不需要完全匹配,其字节序Endian也可
16、以针对每个从结点来选择。因此,在车载网络上可以连接到多个 ECU,即使存在不同的地址空间16 位,32 位,或者不同的地址字节序,主结点都可以经过适当处理,使得全部的都可以测量/校准。2.6 异步测量XCP 除了同步测量,还可以做异步测量。异步测量是使用主结点发送的命令,通过指定的 XCP 地址来提取从结点的 ECU 内部的数据,并通过从结点的应答将该数据传送给主结点, 如此循环往复来实现的。为了取出数据,使用 PID 为“0xF4”的命令“SHORT_UPLOAD”。这个命令和应答的格式如下所述。SHORT_UPLOAD 命令:CTO 0 字节位置,指定为 PID“0xF4”CTO 1 字节
17、位置,指定为取出字节数。最大为 MAX_CTO 1 字节9 of 22页码10/22XCP 入门教程CTO 2 字节位置,保存字段CTO 3 字节位置,指定为要读出的 8 位扩展地址CTO 47 字节位置,指定为要读出的 32 位地址SHORT_UPLOAD 应答:CTO 0 字节位置,指定为 PID“0xFF”CTO 1MAX_CTO 字节位置,指定为取出的数据图14 是主结点使用“SHORT_UPLOAD”,在XCP 扩展地址为“0”、XCP 地址为“0x00124A5C”的位置,每 100ms 取出 4 字节的过程的跟踪结果。2.7 同步测量在上述异步测量的状况下,主结点打算了测量时间。
18、为了使测量与 ECU 的把握相匹配, 有必要由 ECU 确定测量时机,并在数据取出来后由从结点发送到主结点。这种数据通信是通过 DTO 来完成的。主结点在进展同步测量之前,通过命令指定要取出的数据的 XCP 地址,从结点在等到同步测量开头命令后,使用 DTO 发送到主结点。因此,在同步测量的状况下,不是通过命令和应答的组合,而是通过测量周期或大事,由从结点发送 DTO 报文到主结点。图 15 呈现了,由“START_STOP_SYNCH”命令开头的测量同步,从结点持续地将测量数据通过 DTO 报文发出,直到收到“START_STOP_SYNCH”命令才停顿的实际的跟踪结果。10 of 22页码
19、11/22XCP 入门教程图 15:同步测量的开头和停顿以下是对同期测量中,对 ECU 的把握应用程序的测量时机,主结点和从结点的任务分割的说明。2.7.1 ECU 的把握应用程序当到达测量的把握周期,或者大事发生时,进展处理并通知到 XCP 从结点。2.7.2 主结点确定要同步测量的内存及其测量周期,指定同步测量的 XCP 地址,并使用命令启动和停止同步测量。2.7.3 从结点它治理从主结点指定的同步测量的 XCP 地址。然后,从检测的开头同步测量后,直到停止之前,会依据上述 ECU 的把握应用程序传达的被治理的 XCP 地址,从取出内存值并发送DTO 报文。2.7.4 XCP 与同步测量相
20、关的术语和概念关于同步测量,在 XCP 标准文档中使用了各种术语。这里我们解释一下主要的术语和概念。2.7.4.1 元素Element通过 XCP 地址来指定的一个测量对象的内存。2.7.4.2 对象描述表ODT:Object Description Table归并元素的测量内存,在一个 DTO 报文中聚拢最多的可发送的内存的表。2.7.4.3 ODT 条目Entry为创立 ODT 的元素的测量对象的 XCP 地址。2.7.4.4 DAQ 列表List这是一个 ODT 的集合。这打算了在一个同步测量的周期或者大事触发时要测量的内存数量。ODT 与一个 DTO 报文相关联,由 MAX_DTO -
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