基于CAN總線的車輛配置的設計

喻露

江鈴控股有限公司 江西省南昌市 330030

1 引言

汽車電子控制技術的陸續創新，消費者對車型配置要求也越來越高，為滿足不同的消費者需求，主機廠生產的同一款車均有不同配置。但由于同一電子控制單元（常稱為控制器）的功能因不同配置存在差異，目前主機廠管控同一控制器的不同配置的方法是使用不同的圖號來區分，這就給物料管理、下線生產和售后都帶來極大的不便，本文通過EOL（全稱是End of Line，即下線設備）設備將整車輛配置信息直接刷寫入某個通用控制器（所有車型都有該控制器）后，由該控制器以CAN報文形式把配置信息周期性的廣播出來。總線上其他控制器收到配置信息后，自動調整內部相應軟件從而與現有的車輛配置匹配。

圖1 數據幀格式

2 CAN總線介紹

CAN全稱是Controller Area Network，即控制器局域網，CAN[1]總線技術應用越來越廣泛，CAN協議已經被大多數主機廠所采用。CAN總線有如下優點：

（1）在總線空閑時，總線網絡上任何一個控制器節點都可以主動向總線上發送數據，而不分主從節點，這樣的數據信息通信方式表現的更為靈活。

（2）CAN[2]總線在進行數據信息傳遞時選用雙絞線，雙絞線是兩根線纜纏繞在一起，如果要在系統上增加新的通用控制器，可以隨時將新增加的通用控制器節點通過雙絞線連接在CAN上，而且連接在總線上的其他單元的軟硬件和應用層程序都不需要變更，因此選用CAN總線可以減少整車上的線束、整車系統擴充更容易、后續的整車車型更靈活。

（3）CAN總線上的信息是廣播發送，任何總線上的節點都可以接收網絡上的信息

（4）CAN總線[3-4]上采用短幀結構，每一幀具有對傳送的數據進行錯誤檢測以及針對錯誤幀進行重新發送的功能，這樣就降低了網絡上的傳輸數據的出錯率。CAN總線上傳遞使用最多的是數據幀，數據幀主要由7個段組成，分別是：幀起始、仲裁段、控制段、數據段、CRC段、ACK段、幀結束。CAN數據幀格式如圖1所示。

3 UDS介紹

UDS[5]全稱是Unified diagnostic services，即統一診斷服務，在 CAN總線應用日益廣泛的基礎上，其在整車廠和零部件廠商應用也得到推廣，UDS服務有很多，在使用基于CAN總線的車輛配置的方法時會涉及到以下UDS服務：

3.1 診斷會話模式—10服務

診斷會話模式包含三種模式，分別是10 01默認會話模式，10 02編程會話模式，10 03擴展會話這三種模式。其中默認會話模式不需要任何診斷應用程序的超時處理；編程會話模式允許支持ECU內存編程的所有需要的診斷服務；擴展會話模式可以用來支持對ECU控制變量進行調整所需的所有診斷服務，也可用來使能一些服務。

圖2 下線車輛配置流程圖

3.2 安全訪問—27服務

安全訪問涉及到“種子”和“密鑰”兩個概念，安全訪問的過程主要有兩步：第一步，診斷工具發送“請求種子”服務報文給ECU，ECU發送一個種子進行響應；第二步，診斷工具通過發送包含密鑰的種子服務來請求比較密鑰，ECU需將此密鑰與內部存儲或計算的密鑰進行比較，如果兩數相符，則表示安全訪問通過，ECU解鎖。

3.3 寫入數據—2E服務

根據標識符寫入數據服務允許測試工具將數據寫入由數據標識符指定的內部存儲單元。

（4）讀取數據—22服務

此服務允許診斷工具讀取數據標識符對應的數據記錄。ECU通過肯定響應報文發送數據記錄值。記錄值的格式和定義由供應商定義。記錄值要求包括模擬輸入和輸出信號，數字輸入和輸出信號，ECU支持的內部數據和系統的狀態。

（5）讀取故障碼—19服務

下線設備發送給服務給通用控制器后，通用控制器會將其內部的故障碼反饋出來，這樣便于檢查通用控制器的故障情況。

（6）清除故障碼—14服務

清除診斷信息服務用于清除一個或多個ECU存儲器中的診斷信息。

4 車輛配置流程

在車輛下線生產的過程中，EOL設備通過UDS診斷服務將車輛配置信息寫入通用控制器內，由該控制器把車輛信息通過CAN報文的方式廣播出來，具體流程如下：

整車電源置為ON檔，將EOL設備與整車OBD 診斷接口連接，設備掃描車輛VIN碼，此時EOL通過10服務與整車電控模塊建立診斷連接。通過SID 27安全驗證服務與通用控制器通用控制器完成握手驗證后，通過2E服務將整車配置信息寫入通用控制器的EEPROM中，再通過22服務讀取通用控制器通用控制器中的配置信息，確認與寫入的配置信息是否一致，如配置信息一致則表明成功寫入車型配型，后通過14服務執行清除故障碼的操作。整個操作過程中，通用控制器都必須是肯定響應才可以繼續下一步操作，若反饋否定響應，則表明配置失敗，屆時EOL設備會顯示配置失敗，則需要重新執行配置或檢查線路。

下線設備給通用控制器成功寫入配置信息后，通用控制器將以周期性的報文將配置信息發送到在總線上，各其它控制器收到該報文后自動調整內部相應的軟件與現有的車輛配置匹配。如若后續需要更改車輛配置，則刷寫該通用控制器的車輛配置信息就可以。使用CAN通信車輛配置方法的優點是可以避免其他控制器在出廠的時候燒錄軟件，目前該方法已經在工程實際應用中得以應用，并取得了很好的效果。

5 結語

CAN總線技術已經被廣泛應用，大多數控制器供應商在開發軟件的時候都會使用UDS診斷協議，在 EOL 下線設備中UDS診斷協議的應用十分重要，結合CAN網絡的和UDS診斷協議的各自獨特優勢，本文提出了一種基于CAN總線的車輛配置的設計方法，工程實踐表明，該方法減少了主機廠零件的管理成本，提高了生產效率。未來該方法對于整車生產制造EOL 下線設備有著重要的意義。