俞 燚

某重卡診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

俞 燚

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章以某重型卡車(chē)的診斷系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為例，描述了整車(chē)診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程、設(shè)計(jì)方案和測(cè)試驗(yàn)證等方面，為其他車(chē)型開(kāi)發(fā)提供經(jīng)驗(yàn)。

診斷；V型開(kāi)發(fā)；診斷測(cè)試

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-22-03

前言

近年來(lái)，汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展速度十分迅猛，車(chē)內(nèi)電控單元系統(tǒng)數(shù)量不斷提高，網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越復(fù)雜。復(fù)雜度的提高使得全面而有效的故障診斷變得比以往任何時(shí)候都更加重要。汽車(chē)的電子控制單元大約有30%～40%的內(nèi)存被用于故障診斷，診斷服務(wù)也越來(lái)越豐富，各種服務(wù)子功能也越來(lái)越細(xì)化。診斷系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的合理性將越來(lái)越成為各大汽車(chē)廠商關(guān)注的重點(diǎn)。本文將以某重卡車(chē)型為例從開(kāi)發(fā)流程、設(shè)計(jì)方案、測(cè)試驗(yàn)證等幾個(gè)方面來(lái)淺析下診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

1 診斷開(kāi)發(fā)流程

車(chē)輛的開(kāi)發(fā)過(guò)程一般都遵守V型開(kāi)發(fā)模式，診斷作為車(chē)輛開(kāi)發(fā)的一個(gè)子系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)流程也同樣符合V型開(kāi)發(fā)模型。診斷開(kāi)發(fā)貫穿于ECU開(kāi)發(fā)的始終，包括前期的需求規(guī)范制定、ECU供應(yīng)商診斷軟件開(kāi)發(fā)和后期測(cè)試驗(yàn)證。模型如下圖所示：

圖1

前期的需求分析主要工作是診斷功能的設(shè)計(jì)，診斷協(xié)議及服務(wù)的確定，包括總體的診斷功能需求描述，以及針對(duì)單個(gè)ECU的具體需求規(guī)范等。實(shí)現(xiàn)階段主要是由ECU供應(yīng)商開(kāi)展ECU軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)需求規(guī)范中的所有診斷功能。后期測(cè)試驗(yàn)證包括ECU級(jí)單節(jié)點(diǎn)診斷測(cè)試以及系統(tǒng)級(jí)診斷功能驗(yàn)證。一般主機(jī)廠目前診斷開(kāi)發(fā)和測(cè)試過(guò)程使用的工具鏈都是基于Vector公司的，主要工具為CANoe、CANdito和CANape，可以將診斷需求和診斷測(cè)試無(wú)縫連接。

2 診斷需求設(shè)計(jì)

2.1 需求分析

根據(jù)某重卡整車(chē)配置表，整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括車(chē)身控制器（BCM）、組合儀表（ICM）、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）、車(chē)門(mén)控制器（DCM）、緩速器（RCM）、車(chē)道偏離系統(tǒng)（LDW）、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TMPS）和行車(chē)記錄儀（TCO）等模塊。其中ABS、EMS和RCM為成熟產(chǎn)品，其通信協(xié)議遵守SAE J1939標(biāo)準(zhǔn)，即整車(chē)通信速率為250Kbps，采用29位CAN標(biāo)示符；診斷協(xié)議遵守J1939在線診斷。對(duì)于其他新開(kāi)發(fā)的節(jié)點(diǎn)，我們要求全面實(shí)施UDSonCAN診斷（ISO14229），保證總線上的每個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)，最終都能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立通過(guò)診斷儀進(jìn)行診斷和刷寫(xiě)，最大化地發(fā)揮出診斷對(duì)于整車(chē)開(kāi)發(fā)的意義。

具體的診斷協(xié)議規(guī)劃如下：

表1

2.2 診斷需求規(guī)范設(shè)計(jì)

診斷需求規(guī)范設(shè)計(jì)分為系統(tǒng)診斷需求制定和部件診斷需求制定兩個(gè)階段。在系統(tǒng)診斷需求制定階段，需要制定平臺(tái)診斷需求規(guī)范和bootloader需求規(guī)范。診斷需求規(guī)范中包括傳輸層約束，應(yīng)用層約束，診斷服務(wù)約束，OEM標(biāo)準(zhǔn)化的診斷數(shù)據(jù)（故障碼，數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)符）等。Bootloader需求規(guī)范定義了下載流程，源文件需求，安全機(jī)制等內(nèi)容。兩份平臺(tái)需求規(guī)范集中體現(xiàn)了整車(chē)廠對(duì)供應(yīng)商對(duì)診斷開(kāi)發(fā)的整體要求，有任何偏離項(xiàng)都需要與整車(chē)廠溝通確認(rèn)。

表2

為提升整車(chē)的可維修性，發(fā)揮診斷服務(wù)的最大優(yōu)勢(shì)，在平臺(tái)需求規(guī)范中對(duì)所有控制器提出基礎(chǔ)診斷要求：必須具備故障診斷和在線刷寫(xiě)的功能。

部件級(jí)診斷需求規(guī)范是各部件根據(jù)自身功能需求，基于平臺(tái)規(guī)范的細(xì)化。部件診斷規(guī)范需要制定診斷服務(wù)具體內(nèi)容，包括故障診斷具體內(nèi)容，數(shù)據(jù)流讀寫(xiě)內(nèi)容，輸入輸出控制定義，例程控制定義等，并結(jié)合自身的功能，基于整車(chē)EER架構(gòu)功能定義規(guī)劃診斷對(duì)象、策略、故障處理機(jī)制。

根據(jù)UDS規(guī)范中的服務(wù)，制定一款基于Excel的標(biāo)準(zhǔn)格式的診斷調(diào)查問(wèn)卷。通過(guò)診斷調(diào)查問(wèn)卷對(duì)零部件供應(yīng)商進(jìn)行調(diào)查，多輪溝通后，了解供應(yīng)商的當(dāng)前診斷實(shí)現(xiàn)狀態(tài)、技術(shù)問(wèn)題和項(xiàng)目信息，基于架構(gòu)定義和產(chǎn)品的功能最終確定相應(yīng)ECU部件的診斷需求規(guī)范。診斷調(diào)查問(wèn)卷的模版如下：

表3

3 診斷測(cè)試驗(yàn)證

為了驗(yàn)證診斷開(kāi)發(fā)的質(zhì)量，滿足車(chē)輛診斷需求，在ECU診斷開(kāi)發(fā)完成后需要根據(jù)測(cè)試規(guī)范對(duì)診斷進(jìn)行多輪測(cè)試。測(cè)試規(guī)范定義了每一測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試步驟和通過(guò)條件等。測(cè)試內(nèi)容包含診斷協(xié)議測(cè)試，bootloader測(cè)試和診斷功能測(cè)試。為了保證測(cè)試的全面性，每一類(lèi)型測(cè)試都必須進(jìn)行單部件，臺(tái)架/實(shí)車(chē)測(cè)試，驗(yàn)證各條件下診斷滿足要求。

3.1 診斷協(xié)議測(cè)試

診斷協(xié)議測(cè)試包括傳輸層測(cè)試，應(yīng)用層測(cè)試和診斷服務(wù)測(cè)試。測(cè)試用例是基于部件診斷需求生成的。目前常用的測(cè)試軟件為Vector公司的CANoeOption.Diva。之前基于Excel標(biāo)準(zhǔn)診斷調(diào)查問(wèn)卷可通過(guò)Sure軟件轉(zhuǎn)化為ODX格式，通過(guò)diva可生成自動(dòng)化測(cè)試用例，測(cè)試效率高，用例覆蓋度廣。測(cè)試報(bào)告的形式可以根據(jù)需求為XML，HTML和轉(zhuǎn)換而成的Excel格式。

圖2

3.2 Bootloader測(cè)試

Bootloader測(cè)試用例是基于平臺(tái)的Bootloader需求規(guī)范，利用Vector工具鏈中的CANoe軟件和CAPL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的正向和逆向測(cè)試。測(cè)試內(nèi)容包括bootloader流程測(cè)試，可靠性測(cè)試，安全性測(cè)試和完整性測(cè)試。測(cè)試完成后還能通過(guò)CANoe自動(dòng)生成Excel版本的測(cè)試報(bào)告。

圖3

3.3 診斷數(shù)據(jù)一致性測(cè)試

診斷數(shù)據(jù)一致性測(cè)試主要是為了驗(yàn)證ECU的診斷功能實(shí)現(xiàn)是否正確，內(nèi)容包括部件診斷需求報(bào)告中的DTC一致性驗(yàn)證，數(shù)據(jù)流測(cè)試，輸入輸出控制測(cè)試，例程控制測(cè)試（除bootloader相關(guān)）。由于該測(cè)試項(xiàng)對(duì)硬件環(huán)境有要求，需要控制器接入開(kāi)關(guān)負(fù)載等，所以該測(cè)試是基于臺(tái)架或者實(shí)車(chē)來(lái)開(kāi)展的。根據(jù)ECU的功能和診斷需求進(jìn)行測(cè)試用例的分解，對(duì)每個(gè)輸入輸出量進(jìn)行故障狀態(tài)模擬，逐一手動(dòng)測(cè)試驗(yàn)證。最后輸出基于測(cè)試規(guī)范（excel版）手動(dòng)創(chuàng)建的excel版報(bào)告。

圖4

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著整車(chē)智能化的不斷提升，商用車(chē)廠商對(duì)于診斷的覆蓋率和有效性也將越來(lái)越關(guān)注。通過(guò)本文可以初步了解車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程，作為汽車(chē)診斷工程師開(kāi)發(fā)參考。

[1] SO 14229-1∶Road vehicles - Unified diagnostic services (UDS) - Part 1∶Specification and requirements (2006).

[2] 劉麗麗.車(chē)輛通用故障診斷協(xié)議的研究與開(kāi)發(fā).

Development and application of diagnosis system on the heavy truck

Yu Yi
( Anhui Jianghuai Automobile group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601 )

In the paper, a heavy truck is taken as an example to describe the development process, design scheme and test verification of the vehicle diagnosis system.

diagnosis; V type development; diagnosis test

U462.1

A

1671-7988 (2017)16-22-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.009

俞燚，女，工程師，就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，從事電器設(shè)計(jì)工作，研究方向?yàn)檐?chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。