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創(chuàng )新的ECU測量理念——實(shí)現測量數據速率最大化的同時(shí)對CPU運行時(shí)間的影響最小 隨著(zhù) ECU復雜程度的增加，ECU的數據量越來(lái)越大，測量和標定參數也越來(lái)越多。而先前所采用的測量、標定及Flash刷寫(xiě)的解決方案在數據帶寬上的局限已經(jīng)越加明顯。正是基于這種背景，Robet Bosch公司開(kāi)始尋求更加強大的、具有未來(lái)競爭力的新的測量解決方案，以滿(mǎn)足下一代ECU開(kāi)發(fā)的需求，尤其是新一代大范圍雷達傳感器的開(kāi)發(fā)。 Bosch所研發(fā)的大范圍雷達傳感器LRR3（Long-Range Radar）工作頻率可高達77 GHz，其為汽車(chē)內許多安全系統和駕駛輔助系統提供信號輸入，包括各種版本的安全預測系統（Predictive Safety System, PPS）和自適應巡航控制系統（Adaptive Cruise Control, ACC）。這些汽車(chē)電子行業(yè)中最小的雷達傳感器，自2009年初就被應用于汽車(chē)生產(chǎn)，以其遠程采集范圍可達250米，寬孔徑角可達45°的優(yōu)勢而備受關(guān)注。同時(shí)其價(jià)格優(yōu)勢更使其擁有覆蓋從豪華車(chē)到中端車(chē)以及商用車(chē)非常廣泛的應用領(lǐng)域。然而，Bosch的工程師在進(jìn)行該項研發(fā)過(guò)程中的測量和標定環(huán)節遇到了麻煩。除數據測量和記錄外，標定及Flash刷寫(xiě)等都亟需更高效的解決方案，要求低延遲時(shí)間和極高的數據傳輸速率特性。 從技術(shù)層面來(lái)看，測量系統的模塊化以及使用標準化的PC接口都是必要的。產(chǎn)品ECU樣機的研發(fā)可以使研發(fā)輕松地過(guò)渡到后階段的生產(chǎn)。為了獲取大量的測量信號（多達100,000個(gè)）并保證數據的準確性，數據速率必須至少達到4 MB/s，同時(shí)要確保對處理器運行時(shí)間的影響要盡可能小。 現有的解決方案：低數據速率，高CPU負載 在使用標準化測量和標定協(xié)議CCP或XCP-on-CAN、FlexRay、JTAG或SPI的解決方案時(shí)，集成于ECU中的協(xié)議驅動(dòng)負責周期性讀取、拷貝及上傳測量和標定信號值。由于測量數據量比較大，該驅動(dòng)需要占用的內存資源相應也會(huì )比較大，而ECU的RAM資源卻又非常有限。此外，總線(xiàn)負載也會(huì )隨之增加，這些都將對ECU軟件造成負面的影響。當前的數據測量方案有效速率可覆蓋從基于CAN總線(xiàn)的50 KB/s到基于FlexRay，JTAG及SPI的最大400 KB/s的范圍。 微處理器上的高性能調試接口提供了新的可能的解決方案 Bosch決定與Vector的相關(guān)技術(shù)專(zhuān)家共同合作設計一個(gè)全新的測量及標定系統。測量接口將采用目前越來(lái)越多的中端微處理器都具有的調試用數據跟蹤接口。以標準的Nexus Class 3接口為例，其能以最小的處理器負載向外界傳遞ECU的內部變化的信息。 該方法的基本原理是通過(guò)調試接口從ECU內部獲取數據，然后通過(guò)一根特定的高速線(xiàn)纜將數據傳送給外部的測量適配器。數據的傳輸遵循特定的串行通信協(xié)議，而外部的測量適配器則能通過(guò)標準化的XCP-on-Ethernet協(xié)議將實(shí)際測量數據傳輸至獨立于ECU 的PC機之上的應用程序。 在此項目中，ECU的接口連接到一個(gè)聯(lián)接件(POD)上，結構十分緊湊且易于在ECU上安裝。POD包含獲取和傳送測量數據所需的所有的電子元器件。為了確保正常工作，POD完全可以兼容當前所有ECU的機電工作環(huán)境。例如，POD可安裝在發(fā)動(dòng)機艙的重要位置進(jìn)行工作，這也是Bosch研發(fā)項目很重要的一個(gè)要求。 帶鏡像內存的測量適配器 一根長(cháng)達5米的高速串行連接（High Speed Serial Link, HSSL）線(xiàn)纜可將POD連接至Vector VX1000系統中的VX1110基礎模塊（測量適配器）。該模塊主要由一個(gè)FIFO緩存、DPRAM以及存放在RAM中的XCP驅動(dòng)組成。用戶(hù)可以事先定義兩個(gè)ECU內存區域，上位機對這兩個(gè)區域內的參數進(jìn)行寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，參數可以通過(guò)HSSL連接器和調試接口上傳至基礎模塊中的FIFO緩沖器，然后參數值被修改并寫(xiě)入DPRAM。從邏輯層面來(lái)講，既然該數據與存儲于ECU的數據相同，那么DPRAM總是對ECU內存區域中當前值的鏡像。這個(gè)方法的一個(gè)重要特征是所有的測量過(guò)程都通過(guò)該鏡像內存發(fā)生。若要初始化測量數據，只需使ECU將事件序號寫(xiě)入到測量數據所在的內存地址。此時(shí)，FIFO與DPRAM的連接斷開(kāi)，將內存映射“凍結”在該觸發(fā)時(shí)間點(diǎn)，這保證了數據在測量時(shí)間段內可以保持不變，XCP驅動(dòng)便可以按協(xié)議對數據進(jìn)行處理。 VX1100和PC上的測量、標定工具之間遵循XCP-on- Ethernet測量和標定協(xié)議，傳輸速率可高達5 MB/s。穩定性好、耐高溫的HSSL電纜可以確保引擎艙內數據傳輸無(wú)誤，即使數據傳輸出現錯誤，重發(fā)機制將迅速提供數據包的副本。 從該系統的性能來(lái)看該項目是非常有價(jià)值的。VX1000測量系統令人印象最深刻的是其測量數據的速率可高達5 MB/s，標定速率可達到約1 MB/s，同時(shí)可游刃有余地處理100,000個(gè)Bosch應用程序參數。時(shí)戳的精度可高達1微秒，同時(shí)Bypass的周期時(shí)間可低至300微秒。 從實(shí)驗室仿真到快速原型 這些特性使該系統非常適合于Bosch兩個(gè)主要的應用場(chǎng)合。第一個(gè)應用場(chǎng)合是實(shí)驗室精度為比特的視景仿真，模擬真實(shí)的汽車(chē)駕駛視景。第二個(gè)應用場(chǎng)合是bypass，用于運行和測試ECU擴展的新功能。 上述測量系統完全可以滿(mǎn)足LRR開(kāi)發(fā)的所有要求，Bosch的其他項目也正在應用該測量系統。和傳統的測量方法相比，使用VX1000解決方案能使測量性能提高10-100倍。數據測量對CPU的負載可以降至低于1%，影響遠小于傳統測量方法。VX1000系統的模塊化結構可以確保其在其它的項目中的可重用性，甚至可以應用于不同的微控制器，從而有效節約成本。 對數據測量速率有較高要求的系統的最好解決方案 VX1000系統作為Vector高性能測量與標定工具，可以完善Vector的產(chǎn)品鏈。由于它能夠達到前所未有的高數據測量速率，因此能滿(mǎn)足Bosch 項目的所有需求。更重要的是，正是由于兩個(gè)公司的良好合作才使得測量、標定和診斷的綜合工具CANape對項目的圓滿(mǎn)完成起到了至關(guān)重要的作用。 CANape主要用于優(yōu)化ECU參數的標定工作。在類(lèi)似ACC的駕駛輔助系統的開(kāi)發(fā)和標定過(guò)程中，CANape的高級多媒體選項可提供更專(zhuān)業(yè)的技術(shù)支持。此外，它還可以將系統檢測到的目標以視頻方式同步顯示在CANape的圖像窗口中，從而可以保證目標識別算法驗證的可靠性。 其他應用場(chǎng)合及應用前景 標準的XCP-on-Ethernet協(xié)議可以適用于VX1000系列的產(chǎn)品，也可用于其它的測量和標定工具。在發(fā)動(dòng)機艙的測量及標定任務(wù)中，VX1000并不一定能直接使用，惡劣的工作條件和緊湊的安裝空間使得VX1000與ECU的連接必須做適應性修改。對此，按照不同的項目要求，Vector可以根據客戶(hù)具體需求提供個(gè)性化的解決方案。當前，VX1000除了支持Freescale PowerPC處理器系列外，還支持TI公司生產(chǎn)的TMS570系列的處理器，以及廣泛應用于EMS帶DAP接口的Infineon TriCore系列處理器。采用DAP接口的解決方案通過(guò)可插拔的mini-PC-board與ECU相連，其測量和標定速率可以達到50微秒，適應場(chǎng)合如混動(dòng)車(chē)的ECU研發(fā)。 鑒于VX1000系統被汽車(chē)行業(yè)包括整車(chē)廠(chǎng)及供應商在內的廣為認可，未來(lái)將不斷地對其進(jìn)行功能擴展，增加新特性。包括增加支持的處理器種類(lèi)的計劃。很多知名的半導體生產(chǎn)商也已開(kāi)始向Vector征求改進(jìn)處理器結構的建議，以?xún)?yōu)化其產(chǎn)品的測量功能。 |
