基于CANoe的轉角傳感器零位標定

唐 鍵，胡艷峰

（陜西汽車控股集團有限公司，陜西 西安 710200）

CANoe做為專業的總線開發測試工具，不但具有強大的總線設計仿真功能，在總線測試、數據分析領域也具有強大的數據處理功能。CANoe的半殘余仿真功能可廣泛應用于測試、標定等方面。本文中將應用CANoe中信號發生器的功能作為標定軟件，對轉角位移傳感器進行零位標定，涉及到總線半殘余仿真、信號發生器、數據記錄與分析等方面的應用。

1 信號發生器功能

CANoe的半殘余仿真功能，可以模擬實際節點發送數據到總線上。除此之外，CANoe還有信號發生器的功能，應用信號發生器功能，可以按需求發送想要發送的數據，并且在CANoe工程運行的情況下，信號發生器可以實現暫停、修改數據、然后重新發送。CANoe中有2個模塊有信號發生器的功能，一是IG（Interactive Generator）模塊，另一個是Signal Generators and Signal Replay（以下簡稱SGSR）模塊。

1.1 IG模塊

IG模塊可以通過配置實現周期發送報文和按鍵發送報文。如圖1所示，在CANoe中的SimulationSetup中，在CAN網絡主干線上點擊右鍵，選擇“Insert Interactive Generator Block”，即可插入IG模塊，雙擊該模塊，可以對IG模塊進行配置，如圖2所示。

IG模塊定義的報文可周期發送，也可以定義按鍵發送，在配置界面中，勾選［Key］選項，并定義一個字母按鍵，當按下按鍵后定義的報文才會發送。此外，IG模塊可以作為GateWay使用，實現2個及多個網段上報文的轉發。

圖1 插入IG模塊

圖2 IG模塊配置界面

1.2 Signal Generators and Signal Replay模塊

Signal Generators可用來定義信號的時序，評價一個ECU的反應，換言之，Signal Generators可以模擬一個工況來測試ECU功能。如圖3所示，CANoe菜單欄View標簽下點擊“Signal Generators and Signal Replay”即可打開SGSR界面。

圖3 SGSR界面

Signal Generators標簽下，使用按鈕［Signal…］和［Variable…］可以添加信號到Signal Generator對話框。在［Active］標簽下，通過打“√”可激活信號發生器功能。把相應信號在Panel面板中與控件關聯后，Panel控件右上角會出現“ ”符號，這表明Panel中該控件是一個信號發生器，如圖4所示。

如圖5所示，Panel面板信號發生器的編輯為鼠標左鍵單擊“ ”后，可以選擇信號發生器的信號類型、編輯信號發生器以及刪除信號發生器。當刪除信號發生器時，該控件僅作為顯示用。

圖4 Panel面板信號發生器

圖5 Panel面板信號發生器的編輯

1.3 IG模塊和Signal Generators的區別

IG模塊，完全規避了CANoe的信號層，IG模塊發出的報文通常在IG模塊中直接給信號賦值；Signal Generators是在CANoe的信號層中傳輸信號值。因為CANoe的信號層需要經過濾波，而IG模塊產生的數據可以直接使用不需要經過濾波，所以IG模塊特別適合應用于快速、臨時的測量場合。

2 數據記錄功能

CANoe具有數據記錄的功能和數據回放功能，多用于故障排查或測試ECU功能。如圖6所示，首先在Measurement Setup中激活數據記錄的Logging模塊，然后在Logging模塊后面的文件夾圖標上單擊右鍵，選擇Logging File Configuration，打開記錄數據的配置界面，界面中可設置記錄數據的格式和記錄的模式。

這里記錄數據的格式有：.blf、.asc、.mdf。數據分析時可以應用CANape工具直接打開記錄的數據 （CANape中要事先添加相應的.DBC文件）。推薦記錄數據格式為.asc，asc格式的數據可以在沒有CANape使用時，用記事本打開。

圖6 設置數據記錄

3 轉角傳感器介紹

3.1 轉角傳感器的應用

轉角傳感器 （SAS）主要用于實現非接觸式的角度檢測，目前應用領域有自適應前照燈系統AFS、電子穩定系統ESP／ESC、電動助力轉向系統EPS以及高級駕駛輔助系統ADAS等。本文中要進行標定的轉角傳感器如圖7所示。該轉角傳感器在電器接頭朝下時逆時針轉動轉角為正值，順時針轉動轉角為負值。

3.2 轉角傳感器信號列表

標定轉角傳感器需要關注的信號見表1。

圖7 轉角傳感器

表1 轉角傳感器信號列表

轉角傳感器零位標定的基本過程是：首先發送標定第1幀報文SAS_CFG（ID為0x18 EF E4 0B），將傳感器處于未標定狀態，并激活編程模式，使得傳感器可以接收并相應標定設備的標定信號。然后再次發送標定報文SAS_CFG（ID為0x18 EF E4 0B）（根據標定手冊，發送的標定報文為同一報文，ID相同，但數據域不完全相同），標定傳感器當前位置為轉角0rad位置，此時傳感器處于已標定狀態，同時進入常規模式。

這里要特別注意的是MessageCheckSum信號，當MessageCheckSum計算不正確的時候，標定工作是無法完成的。MessageCheckSum信號spn為3690，查詢SAE J1939-71，獲得MessageCheckSum計算方法如下：

Checksum=（Byte1+Byte2+Byte3+Byte4+Byte5+Byte6+Byte7+message counter&0x0F+message ID low byte+message ID mid low byte+message ID mid high byte+message ID high byte）。

Checksum=（（Checksum>>4）+Checksum）&0x0F。

3.3 轉角傳感器的標定

由于在裝車過程中，不可避免地會使得SAS的零位偏移，因此在車輛運行前，SAS的零位標定工作是必不可少的一環。

3.3.1 標定工程建立

首先，應用CANoe建立SAS標定的工程配置文件SAS－CAL.cfg，建立SASCAL.dbc文件，之后建立網絡架構 （包含SAS和IG兩個節點），如圖8所示，應用IG模塊做為標定工具對SAS進行標定。

圖8 SAS標定網絡架構

3.3.2 IG模塊配置

如圖9所示，配置IG模塊。將數據庫中的標定報文添加到IG模塊中，并設置按下鍵［t］時才發送標定報文。這樣當第1次按［t］時，第1幀報文SAS_CFG發出；然后修改標定報文SAS_CFG的數據域，再次按［t］時，標定報文SAS_CFG再次發出。

圖9 配置IG模塊

3.3.3 標定過程

1）首先連接好硬件，CANoe作為發送節點，SAS作為接收節點。同時設置CANoe記錄數據，記錄整個標定過程。

2）運行CANoe程序。然后按下鍵［t］，標定工具發送第1幀標定報文SAS_CFG （ID為0x18 EF E4 0B），使得傳感器處于未標定狀態，并激活編程模式。由圖10 Trace窗口SAS反饋的信號可看出，傳感器已處于未標定狀態，編程模式已激活。

3）按照標定手冊，修改標定報文SAS_CFG的數據域，再次按下鍵［t］，再次發送標定報文SAS_CFG （ID為0x18 EF E4 0B），將轉角傳感器標定至零位，同時轉角傳感器處于已標定狀態，進入常規模式。由圖11 Trace窗口SAS反饋的信號可看出，傳感器已標定至零位，處于已標定狀態，并進入常規模式。

4）將SAS電器接頭朝下，先逆時針轉動，然后順時針轉動，此時SAS發送數據并被CANoe記錄。

圖10 傳感器已處于未標定狀態，進入編程模式

圖11 傳感器已標定至零位，處于已標定狀態，進入常規模式

5）停止運行CANoe。

4 數據分析

將CANoe記錄的數據，用CANape打開，查看轉角信號反饋的值。傳感器已標定后，電氣接頭朝下默認向左轉動是正值，向右轉動是負值，如圖12所示。

圖12 轉動傳感器數值表現

5 結束語

本文介紹了CANoe中的信號發生器模塊功能，并應用IG模塊實現了轉角傳感器的零位標定。一般情況，零位標定工作應該由SAS供應商使用專用標定工具來進行，但在試制車或問題排查中，供應商有可能不能快速到位，因此本文給出了一種應急方案。CANoe的功能非常強大，需要我們在工作中逐漸開發。本文就信號發生器的使用拋磚引玉，希望對相關人員能有一定的幫助。