CCP 協(xié)議是一種CAN 總線標(biāo)定匹配協(xié)議。本文簡單介紹該協(xié)議的基本原理，以及一種基于該協(xié)議的汽車ECU 標(biāo)定系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。最后，結(jié)合MC9S12DP256 芯片以及μC/OS-II操作系統(tǒng)，詳細(xì)討論了此標(biāo)定系統(tǒng)的CCP 軟件實(shí)現(xiàn)方法。

1 前言

標(biāo)定是指根據(jù)整車的各種性能要求（如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放及輔助功能等），來調(diào)整、優(yōu)化和確定整車上各ECU（包括發(fā)動(dòng)機(jī)和各子系統(tǒng) ECU）的運(yùn)行及控制參數(shù)的控制算法。通過標(biāo)定系統(tǒng)，能夠很方便的讀取 ECU 中的標(biāo)定變量數(shù)據(jù)到標(biāo)定平臺(tái)，并可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯修改，編輯后的數(shù)據(jù)又可以寫入 ECU，從而達(dá)到修改 ECU 中標(biāo)定參數(shù)的目的。功能完善且靈活方便的標(biāo)定軟件對(duì)整個(gè)汽車ECU 控制系統(tǒng)的開發(fā)起到事半功倍的效果。目前，一般的標(biāo)定系統(tǒng)都是采用基于串行口的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，這種通信方式具有很大的局限性，而且通信協(xié)議都不一樣。在這個(gè)ECU 系統(tǒng)中，將采用 CAN 總線的通信方式和CCP（CAN Calibration Protocol）協(xié)議。

2 CCP 協(xié)議簡介

1996 年6 月，歐洲ASAP 項(xiàng)目組發(fā)布了現(xiàn)行的2.0 版，它采用CAN 2.0B（11 位或29位ID）進(jìn)行MCS（measurement and calibration system）與ECU 之間的通信。該協(xié)議具有通用性強(qiáng)，適用范圍廣的特點(diǎn)，無論對(duì)8 位低速帶CAN 的控制器，還是32 位高速帶CAN 的控制器，均可滿足工作要求?；贑CP 協(xié)議的ECU 標(biāo)定采用主-從通信方式，主設(shè)備通過CAN 總線與多個(gè)從設(shè)備相連，其中主設(shè)備是測(cè)量標(biāo)定系統(tǒng)MCS（Measurement CalibrationSystem），從設(shè)備是需要標(biāo)定的ECU。根據(jù)CCP 協(xié)議，主設(shè)備首先與其中一個(gè)從設(shè)備建立邏輯鏈接， 建立邏輯連接后，主、從機(jī)之間所有的數(shù)據(jù)傳遞均由主機(jī)控制，從機(jī)執(zhí)行主機(jī)命令后返回包含命令響應(yīng)值或錯(cuò)誤代碼等信息的報(bào)文。

3 標(biāo)定系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3．1 上位機(jī)部分

友好的人機(jī)頁面對(duì)于標(biāo)定工作的順利進(jìn)行是起決定性作用的，此標(biāo)定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)克服了以往大多數(shù)標(biāo)定系統(tǒng)只能通過鍵盤對(duì)標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的局限性，在標(biāo)定系統(tǒng)中除了表格編輯方式外，還將引入圖形編輯方式。將標(biāo)定變量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，將使標(biāo)定員對(duì)于標(biāo)定變量數(shù)據(jù)比如說修正曲線和 MAP 圖有一個(gè)更直觀了解，并且可以通過鼠標(biāo)拖動(dòng)對(duì)圖形進(jìn)行編輯修改，從而達(dá)到編輯修改標(biāo)定變量數(shù)據(jù)的目的，這樣大大方便了對(duì)于修正曲線和 MAP圖類型標(biāo)定變量的編輯。

在這里我們是采用 Visual C++完成標(biāo)定頁面的設(shè)計(jì)以及與下位機(jī)的通信。該標(biāo)定系統(tǒng)除了具有對(duì) ECU 的標(biāo)定功能外，還引入了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，從而可以很快得到標(biāo)定操作的返回信息。如圖所示，監(jiān)測(cè)界面主要完成各種監(jiān)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收和顯示功能。測(cè)量得到的數(shù)據(jù)以數(shù)字和圖形兩種方式顯示出來，數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)。歷史數(shù)據(jù)可以從文件中讀出來，進(jìn)行離線分析。標(biāo)定界面則是完成標(biāo)定變量數(shù)據(jù)的顯示、編輯修改以及上傳下載功能。根據(jù)變量的不同類型，變量數(shù)據(jù)分別以參量、二維、三維的形式表示。

圖 1 標(biāo)定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖

3．2 底層ECU 部分

而底層 ECU 部分，標(biāo)定系統(tǒng)在這里采用的是Freescale 公司的MC9S12DP256，這是一款16 位CPU 及0.25 微米、高速、高性能5.0V FLASH 存儲(chǔ)器技術(shù)的中檔芯片。它具有25MHz的主頻、256K 字節(jié)的FLASH 存儲(chǔ)器、16 通道的8 位A/D 轉(zhuǎn)換器以及多達(dá)5 個(gè)的高速CAN 控制器。其較高的性能價(jià)格比使其非常適合用于一些中高檔汽車電子系列相關(guān)產(chǎn)品。同時(shí)其較簡單的背景開發(fā)模式（BDM）使得開發(fā)成本進(jìn)一步降低，也使得現(xiàn)場(chǎng)開發(fā)與系統(tǒng)升級(jí)變得更加方便。

需要標(biāo)定的變量稱為標(biāo)定參數(shù)，標(biāo)定定義也就是修改駐扎在ECU 內(nèi)存中的變量的內(nèi)容。根據(jù)標(biāo)定參數(shù)所在不同地址空間（ RAM、FLASH 或EEPROM） ， 這里也就有了不同的標(biāo)定方法。RAM EEPROM 標(biāo)定的速度較塊，但RAM 和EEPROM 空間有限，所需的標(biāo)定參數(shù)的數(shù)目也就受到了限制，而FLASH 空間較大，但標(biāo)定的速度相對(duì)較慢。這里考慮選擇芯片的實(shí)際情況，選擇了FLASH 標(biāo)定的方法。當(dāng)標(biāo)定參數(shù)需要存放在FLASH 中時(shí)， 在ECU 上電初始化后， 程序首先將標(biāo)定參數(shù)的初始值復(fù)制到RAM 中， 在標(biāo)定軟件中該段用來存放標(biāo)定參數(shù)的RAM 稱為Calibration RAM。標(biāo)定過程中， 標(biāo)定軟件修改Calibration RAM 中的參數(shù)值。標(biāo)定全部結(jié)束后， 再將該段RAM 中的內(nèi)容復(fù)制回FLASH 中。

4 軟件設(shè)計(jì)

標(biāo)定系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為二個(gè)部分：CAN Driver 和CCP Driver，而這二個(gè)部分都是基于μC/OS-II 這種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上運(yùn)行。由于ECU 這里采用飛思卡爾的MC9S12DP256，因此可以直接應(yīng)用芯片CAN 模塊提供的接口，發(fā)送CAN 數(shù)據(jù)。CCP Driver 是標(biāo)定系統(tǒng)的核心部分，它主要是通過調(diào)用CAN Driver 實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)標(biāo)定軟件的通信，從而進(jìn)行對(duì)ECU的在線標(biāo)定。

4．1 CAN Driver

在這里我們采用的是μC/OS-II 這種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，但在標(biāo)定過程中，我們處理的數(shù)據(jù)量很大，通信速度也很快，CAN 接收到一條消息就產(chǎn)生一次中斷，中斷服務(wù)子程序，每次中斷都要引起一次任務(wù)調(diào)度。CPU 大量的時(shí)間花在任務(wù)切換上，若CPU 還需處理其他事件，則可能出現(xiàn)接收緩沖寄存器接收溢出的錯(cuò)誤，造成數(shù)據(jù)丟失。因此，在這里采用一種基于環(huán)形緩沖區(qū)的方式來實(shí)現(xiàn)CAN Driver。整個(gè)CAN Driver 由中斷處理程序和底層驅(qū)動(dòng)模塊組成。中斷處理程序在每次CAN 控制器完成收發(fā)時(shí)，喚醒驅(qū)動(dòng)程序，進(jìn)行下一步工作，設(shè)備相關(guān)程序通過對(duì)CAN 控制器寄存器的讀寫，完成對(duì)CAN 端口的配置和狀態(tài)檢測(cè)等工作，同時(shí)為設(shè)備無關(guān)軟件和用戶程序提供接口。而底層驅(qū)動(dòng)模塊則主要任務(wù)是結(jié)合收發(fā)消息緩沖區(qū)，為應(yīng)用程序提供了接收和發(fā)送消息的接口函數(shù)。

（1）中斷處理程序

中斷級(jí)程序的程序流程圖如圖 2 所示。首先根據(jù)不同的中斷類別進(jìn)入不同的中斷級(jí)程序。若為接收完成中斷，則清除中斷源，將接收到的消息放入接收緩沖區(qū)；將該消息存入接收緩沖區(qū)存入指針?biāo)赶虻牡刂?，將該指針向下移?dòng)，接收緩沖區(qū)計(jì)數(shù)器加1，并發(fā)出信號(hào)量通知應(yīng)用程序有新的消息已經(jīng)接收到，若有任務(wù)正在等待CAN 上的新消息，則該任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)等待OS 的調(diào)度。

圖2 中斷級(jí)程序的程序流程圖

若為發(fā)送完成中斷，則將發(fā)送緩沖區(qū)的待發(fā)送消息讀出；將有待發(fā)送消息且優(yōu)先級(jí)最高的一個(gè)中讀取最舊的消息，發(fā)送緩沖區(qū)計(jì)數(shù)器減1，發(fā)出信號(hào)量通知應(yīng)用程序有一個(gè)消息被發(fā)出，并匯報(bào)當(dāng)前發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)；還應(yīng)判斷是否為最后一個(gè)待發(fā)送的消息，若不是，則清除中斷源并將消息發(fā)送到總線上，若是最后一個(gè)，則禁止發(fā)送完成中斷后發(fā)送該消息，將這個(gè)發(fā)送完成中斷保留到應(yīng)用程序下一次發(fā)送消息的時(shí)候允許并產(chǎn)生。

（2）底層驅(qū)動(dòng)模塊

底層驅(qū)動(dòng)模塊主要是為應(yīng)用程序提供了接收和發(fā)送消息的接口函數(shù)。當(dāng)接收消息時(shí)，如圖3 實(shí)線所示，應(yīng)用程序在信號(hào)量處等待；收到一個(gè)消息后，ISR從串行端口讀入消息，將其存入環(huán)狀緩沖區(qū)。然后ISR 發(fā)出信號(hào)量，通知在等待串口數(shù)據(jù)的任務(wù)已收到一個(gè)消息。等待任務(wù)收到信號(hào)量后，進(jìn)入就緒狀態(tài)，準(zhǔn)備被OS 調(diào)度器激活。當(dāng)內(nèi)核調(diào)度該任務(wù)運(yùn)行時(shí)，該任務(wù)從環(huán)狀緩沖區(qū)中取出消息，完成接收消息的過程。

圖3 緩沖區(qū)接收發(fā)送消息

發(fā)送消息的方法如圖3 虛線所示。當(dāng)發(fā)送環(huán)狀緩沖區(qū)已滿時(shí)，信號(hào)量作為指示，暫停發(fā)送任務(wù)。為發(fā)送消息，任務(wù)等待信號(hào)量。如果環(huán)狀緩沖區(qū)未滿，則任務(wù)繼續(xù)向環(huán)狀緩沖區(qū)存儲(chǔ)欲發(fā)送的消息。如果存儲(chǔ)的消息是緩沖區(qū)的第一個(gè)字節(jié)，則發(fā)送中斷允許，中斷程序準(zhǔn)備啟動(dòng)。CAN 發(fā)送ISR 從環(huán)行緩沖區(qū)中取出最舊的消息，同時(shí)發(fā)送信號(hào)量，通知發(fā)送任務(wù)，表明環(huán)狀緩沖區(qū)有空間接收另外的消息。接著ISR 將消息從CAN 端口發(fā)送到總線上。

4．2 CCP Driver

基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的CCP Driver，標(biāo)定系統(tǒng)在這里是通過Command 處理機(jī)和DAQ 處理機(jī)兩部分來實(shí)現(xiàn)的。

Command 處理機(jī)由一個(gè)系統(tǒng)任務(wù)來完成。該任務(wù)在OS 初始化后就啟動(dòng)運(yùn)行，識(shí)別CAN 網(wǎng)絡(luò)上的CCP 主設(shè)備發(fā)送給該從設(shè)備的會(huì)話命令。根據(jù)命令做相應(yīng)動(dòng)作，并回送命令應(yīng)答，完成會(huì)話。DAQ 處理機(jī)由1～n 個(gè)系統(tǒng)任務(wù)來完成。本項(xiàng)目支持對(duì)不同時(shí)間要求的監(jiān)視參數(shù)設(shè)定不同的DAQ 周期，不同時(shí)間要求的監(jiān)視參數(shù)填入不同的DAQ_List，每個(gè)DAQ_List 由一個(gè)任務(wù)完成周期發(fā)送。

Command 處理機(jī)在收到主設(shè)備要求啟動(dòng)某DAQ_List 命令時(shí)， 調(diào)用OS 函數(shù)OSTaskCreate（）啟動(dòng)相應(yīng)的任務(wù)，該任務(wù)每完成一次發(fā)送就調(diào)用OS 函數(shù)OSTimeDlyHMSM（ ）掛起一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是主設(shè)備對(duì)這個(gè)DAQ_List 要求的發(fā)送周期。在收到主設(shè)備要求停止某DAQ_List 命令時(shí)，調(diào)用OS 函數(shù)OSTaskDel（ ）函數(shù)刪除該任務(wù)。

（1）Command 處理機(jī)

Command 處理機(jī)主要是獲取并解讀主設(shè)備的CCP 命令，并執(zhí)行該命令；命令執(zhí)行完成后，向主設(shè)備發(fā)送應(yīng)答；若執(zhí)行時(shí)出錯(cuò)，應(yīng)答中向主設(shè)備報(bào)錯(cuò)；若主設(shè)備命令要求對(duì)DAQ進(jìn)行操作，則將該操作傳達(dá)給DAQ 處理機(jī)，由DAQ 處理機(jī)完成DAQ 操作。

Command 處理機(jī)由一個(gè)RTOS 任務(wù)來完成，其示意性代碼如下，GetMsg 函數(shù)為CAN 驅(qū)動(dòng)程序的接收消息函數(shù)，調(diào)用此函數(shù)則等待獲取CAN 端口接收到的消息幀。一旦接收到新的消息幀則函數(shù)返回，用戶可通過&msg_command 獲取該消息幀的內(nèi)容。

void task （void * data） {

for（ ; ; ） {

GetMsg（&msg_command）; //等待并獲取一個(gè)CCP 命令

CCP_Command （&msg_command）; //將命令送給CCP 命令處理函數(shù)

}

}

（2）DAQ 處理機(jī)

DAQ 處理機(jī)的任務(wù)是根據(jù)主設(shè)備的需要，定時(shí)向CAN 總線上發(fā)送DAQ 數(shù)據(jù)。它由啟動(dòng)從設(shè)備的DAQ 發(fā)送、停止從設(shè)備的DAQ 發(fā)送、執(zhí)行DAQ 循環(huán)發(fā)送的任務(wù)3 個(gè)部分構(gòu)成。

啟動(dòng)或停止從設(shè)備的 DAQ 發(fā)送，由Command 處理機(jī)調(diào)用函數(shù)Start_DAQ （DAQ List

number ，）和Stop_DAQ （DAQ List number）來完成，該函數(shù)啟動(dòng)或停止相應(yīng)的DAQ 發(fā)送任務(wù)，

其示意性代碼如下：

Start_DAQ（INT8U DAQ_List_num） { //啟動(dòng)第n 個(gè)DAQ_List

DAQ_List［n］.Started = 1;

DAQ_List［n］.Prepared = 1;

OSTaskCreate （第n 個(gè)DAQ_List 的任務(wù)）; //調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)，創(chuàng)建DAQ 發(fā)送任務(wù)，

并使任務(wù)進(jìn)入調(diào)度

}}

Stop_DAQ（INT8U DAQ_List_num） { //停止第n 個(gè)DAQ_List

DAQ_List［n］.Started = 0;

DAQ_List［n］.Prepared = 0;

OSTaskDel （第n 個(gè)DAQ_List 的任務(wù)）; //調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)，刪除DAQ 發(fā)送任務(wù)

}

執(zhí)行DAQ 循環(huán)發(fā)送的任務(wù)，需要按照ODT 設(shè)置把DAQ 數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN 總線上，同時(shí)需要按照DAQ 周期要求循環(huán)執(zhí)行，該任務(wù)示意性代碼如下：

void DAQ_task （ ） {

for（ ; ; ） {

CCP.Upload（0）; //根據(jù)ODT 設(shè)置把DAQ 數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN 總線上

OSTimeDlyHMSM（Period）; //調(diào)用RTOS 函數(shù)，等待一個(gè)周期的時(shí)間

}

}

5 結(jié)束語

經(jīng)過多次反復(fù)不斷的實(shí)際調(diào)試，此 CCP 軟件程序在系統(tǒng)上運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了基于MC9S12DP256 上的FLASH 區(qū)的標(biāo)定。

這種采用環(huán)形緩沖區(qū)以及結(jié)合實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的 CCP 軟件程序設(shè)計(jì)，有效的避免在ECU標(biāo)定過程中數(shù)據(jù)的丟失，并可以對(duì)多個(gè)ECU 同時(shí)進(jìn)行在線標(biāo)定，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

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