電子控制單元ECU針腳可配置功能研究與應用

張國花 劉曉波 許曉夢

（濰柴動力股份有限公司 山東省濰坊市 261061）

在國家大力提倡節能減排的影響下，隨著國四，國六排放標準的出臺，在國家排放要求越來越嚴格的當下，為了降功耗，減少污染物的排放，電子控制單元ECU作為柴油機發動機的電子核心控制器件，在柴油機車輛上是應用越來越廣泛。當前柴油機裝置的車輛也越來越多元化，這樣對電子控制單元ECU的需求越來越多樣化。電子控制單元ECU的軟件功能是依據不同客戶需求進行開發的，但電子控制單元ECU硬件資源有限，無法做到同時滿足所有需求。當前應對此矛盾的方法是開發不同版本的軟件以適應各客戶需求。當前同一電子控制單元ECU產品多版程序，多版數據并存，不同版本的軟件數據日積月累，需要大量的人力、物力進行維護并且極容易發生錯誤。本文提出一種可以解決以上問題的方案，不同的客戶需求在同一版軟件上實現，通過數據標定來滿足不同需求，減少了軟件的版本數量雜亂多造成的隱患問題。

1 設計背景

隨著汽車保有量的不斷增長，資源短缺和環境污染問題特別突出。電子控制單元ECU在柴油機排放及執行器控制方面，有著不可比擬的優點，可以對燃油噴射精確控制，對執行器的故障可以連續監測診斷極大了提高了柴油機的綠色性能及經濟性能。

但是柴油機匹配的車型多元化發展對電子控制單元ECU的功能要求及電子控制單元ECU的硬件支持范圍要求越來越高及多樣化。當前不同廠家開發的滿足客戶的各種需求，需要有不同的硬件平臺，導致采購成本及維護的成本增加，也對后期的產品管理帶來了難度。為了便于管理及降低成本，目前使用的電子控制單元ECU硬件采用的硬件針腳資源盡量多，但是隨著市場上的車型配套選擇越來越多樣化，當前電子控制單元ECU針腳硬件資源仍然難以同時滿足客戶的多樣化需求。當前解決辦法是根據不同的需求，開發不同的軟件版本，導致多版本軟件共存的情況出現。電子控制單元ECU的每一版軟件需要軟件集成、測試、驗證、數據開發等流程執行完畢后才能釋放新的軟件版本，無形中增加了很多人力、物力的支出。更嚴重的是同時進行不同軟件的維護，軟件及數據相互混淆的隱患增大，帶來不可預估的后果。

2 針腳可配置的實現方式

2.1 針腳可配置簡介

本方案使用軟件邏輯方式實現了硬件針腳功能可配置。功能的具體實現方法是，不局限于固定的電子控制單元ECU硬件功能，而是把ECU設計的硬件支持范圍放寬，再對軟件邏輯進行設計，所有的執行器傳感器與電子控制單元ECU的連接使用數據來進行匹配，并不講執行器、傳感器與電子控制單元ECU的具體連接做成固定功能。在數據的可選項內將所有的針腳及功能全部列出，同一版軟件，可以對照不同的需求列表，逐一功能進行配置，生成當前需求號對應的固定數據文件即可實現功能匹配，無需變更軟件版本。

2.2 軟件功能開發流程

電子控制單元ECU作為柴油機的核心控件，軟件邏輯及模型的設計是重中之重，每款車型的配置，功能的開發，都是經過了大量的軟件邏輯設計及功能驗證。當前電子控制單元ECU軟件的開發時間主要消耗在以下方面，軟件功能邏輯開發，軟件集成，內部測試驗證，臺架驗證，整車驗證，軟件內部發布，數據開發，數據驗證，軟件對外發布。對應以上開發流程，不同的需求開發不同功能軟件時，需要重復上述步驟，耗費了大量人力物力，而且，由于開發資源的局限性造成各個需求開發無法同時期完成，延誤市場匹配的交付節點。

圖1：軟件開發流程

表1：軟件發布時功能與針腳對應關系

圖2：電子控制單元ECU針腳配置的流程圖

本文提供的方法可以通過將不同的需求在同一版軟件內實現來解決以上問題。對不同需求進行編號，進行對應編號的數據開發，數據驗證，大大減少了開發時間。具體流程見圖1，開發內容由之前全部流程的重復，變成了最后的三個步驟的分別實現。

2.3 實現方式

首先電子控制單元ECU要在硬件設計時，所有的功能都要做到匹配寬度的冗余量。然后開發軟件架構邏輯，所有的執行器驅動，傳感器的采集，并不依賴于某一個硬件通道，而是硬件通道值全部使用數據來實現。即通過軟件邏輯設計將每個功能所對應的硬件針腳編號設為標定量，標定量的初值根據當前需求進行默認設置，如果后期需求對象的硬件資源需求有變更，只修改發生新變化的功能所映射的標定量的值，無需進行軟件重新開發，即可完成一個需求的匹配開發。

2.4 方案詳解

通過整理目前不同硬件資源需求，對不同的需求進行分析及歸類，根據需求選擇合適的電子控制單元ECU硬件平臺進行產品開發。

分析當前的電子控制單元ECU的硬件資源，根據電子控制單元ECU的硬件資源劃分不同的硬件資源屬性。分別為模擬信號采集，數字信號輸入，數字信號輸出，頻率信號采集，頻率信號輸出，以及各種類型的驅動針腳。通過軟件邏輯將所有硬件功能需求全部開發進入軟件，將全部功能做到可以通過數據標定，實現當前需求的實際功能。

為保證功能的有效性，硬件資源針腳的可配置范圍僅限于同一類別內。類別分類如下：所有的模擬采集歸為一類，所有的數字信號輸入歸為一類，所有的數字信號輸出歸為一類，所有的頻率輸入歸為一類，所有的頻率輸出歸為一類，特殊的驅動針腳歸為一類。這樣的方式可以在對不同的客戶功能進行數據固化時，數據操作人員便于操作，降低出錯概率。

在軟件發布后，數據開發人員根據不同需求的不同功能，開發不同對應需求編號的數據文件，實現同一版軟件實現所有需求的目的。

2.5 具體流程

軟件邏輯設計的執行傳感器的與電子控制單元ECU的通道匹配，具體以針腳標定量數據模式顯示，針腳標定量顯示舉例如表1所示。

數據開發人員根據不同的功能需求依次進行需求編號，核對當前默認配置數據是否符合當前需求，不能滿足的需求時，選擇需要配置的針腳號，其他當前功能需求列表用不到的功能，將其對應的針腳標定量設置為“NOT_USE”，生成數據文件并固化進行專用的訂貨號編號。見圖2，軟件發布時功能與針腳對應關系。

在后續的軟件升級過程時，沒有新功能需求的前提下，不需要更新數據文件，也無需維護。如果有新的功能需求提出，只需要更新對應的訂貨號數據文件即可。

在進行數據功能驗證時，需要將當前訂貨號的功能數據文件刷寫進電子控制單元ECU內部，才能進行對應的功能開啟，實時標定并不能進行當前功能的開啟。

具體實施流程如圖2。

具體的使用方式，依據上述配置流程圖的舉例說明：當某需求編號對應的針腳PIN_101功能是配置在了油門踏板1信號采集上，但是默認針腳數據是配置在了油門踏板2信號采集上，選擇油門踏板1對應的功能變量選擇PIN_101，油門踏板2選擇“NOT_USE”或者其他需求針腳，刷寫數據文件到電子控制單元ECU內部，下個駕駛循環，油門踏板1信號就會根據當前的數據進行對應的功能信號采集。

相較于不同針腳需求及執行器需求，軟件版本相同，不同的只是數據，這樣對于軟件的維護，節省了大量的開發、驗證時間，也降低了軟件版本混淆可能性。

2.6 注意事項

電子控制單元ECU的硬件范圍支持模式較寬泛，可以實現具體功能與通道號的靈魂選擇，但是需要額外注意的是，數據維護人員要確認針腳功能的數據的準確性及可靠性，不允許同一針腳配置不同軟件功能的數據產出。對于每一款針腳功能的數據，在數據開發完固化之前要進行充分的功能測試。

對于每一款針腳的功能選擇，要嚴格按照硬件的真實情況配置。例如不允許電壓型模擬采集通道配置到電阻類針腳上，這種情況下的傳感器信號采集準確度不可信，驅動針腳也要根據執行器的不同情況選擇合理驅動能力針腳，否則執行器不能正常工作，對電子控制單元ECU也會造成一定損壞。具體的配置方法，要根據電子控制單元ECU配備的針腳可配置方案指導文檔進行數據開發。

3 性能分析

此方案由維護不同軟件版本、不同的數據，改成了維護同一版本的不同數據。節省了大量的開發時間、驗證時間，也減少了軟件錯刷的隱患，非常適用于目前市場上的多元化需求。

4 結論

（1）此方案可以將電子控制單元ECU的匹配開發由維護不同軟件版本，升級成維護同一版本的不同數據。

（2）此方案節省了大量的開發時間、驗證時間，也降低了軟件版本匹配錯誤的隱患。

（3）由于數據文件的靈活性，此方案可以非常快速有效靈活的匹配不同客戶需求，非常適用于目前市場上的多元化需求。