一種基于can總線的小型電控汽油機觸摸式hmi標定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于CAN總線的小型電控汽油機觸摸式HMI標定系統(tǒng)，包括上位機標定軟件和下位機ECU標定模塊兩部分。
技術(shù)背景
[0002]目前基于查表策略的電控發(fā)動機，需要根據(jù)MAP來控制發(fā)動機噴油、點火等運行，這些MAP和控制參數(shù)被存儲在E⑶的Flash當中，E⑶上電之后，將代碼和數(shù)據(jù)從Flash拷貝到RAM中運行。利用標定軟件可以在線調(diào)整RAM中運行的MAP和控制參數(shù)，刷寫Flash數(shù)據(jù)，進而獲得更優(yōu)良的空燃比控制，更精確的噴油點火控制，以提高發(fā)動機性能，降低發(fā)動機排放，滿足日益嚴格的法規(guī)要求。
[0003]國際上具有代表性的標定系統(tǒng)有ETAS公司的INCA軟件，ATI公司的VIS1N軟件，Vector公司的CANape軟件以及dSPACE公司的CalDesk軟件等。但這些軟件都沒有專用的硬件平臺，需要安裝于PC上，在便攜性、安全性和經(jīng)濟性上做出了一定的妥協(xié)。國內(nèi)已申請的相關(guān)專利方面，有北汽福田汽車股份有限公司的一種混合動力汽車的標定系統(tǒng)及標定方法(申請公布號:CN 103162964 A)，深圳市郎仁科技有限公司的手持式柴油機ECU讀取、刷寫和重新標定系統(tǒng)及方法(申請公布號:CN 103885436 A)等。這些發(fā)明專利雖然也都是面向標定系統(tǒng)，但卻不是針對通用小型汽油機的標定系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了完成通用小型汽油機電控系統(tǒng)的標定工作，本發(fā)明提供了一種功能豐富、界面友好的通用小型汽油機觸摸式HMI標定系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于克服現(xiàn)有系統(tǒng)在人機交互方面的不足，現(xiàn)有標定軟件大多為安裝在PC電腦上的應(yīng)用程序。標定系統(tǒng)基于CAN總線，針對小型汽油機電控系統(tǒng)進行了優(yōu)化。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0007]步驟I，建立基于CAN總線的小型電控汽油機觸摸式HMI標定系統(tǒng)，標定系統(tǒng)包括上位機標定軟件和下位機ECU標定模塊兩部分，上位機標定軟件以HMI為載體，下位機為E⑶，通過CAN總線，接口類型為DB9針，實現(xiàn)上位機、下位機間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信任務(wù)，使用CANopen自定義通信和標定協(xié)議；
[0008]步驟2，下位機E⑶上電運行后，程序?qū)⒋a和數(shù)據(jù)分別從PFlash和DFlash拷貝到RAM中運行，并實時采集經(jīng)過硬件和軟件調(diào)節(jié)后的傳感器信號，包括曲軸位置(轉(zhuǎn)速)信號、節(jié)氣門位置(負荷)信號、氧傳感器信號、機體溫度信號、進氣溫度信號和進氣壓力信號;
[0009]步驟3，上位機標定軟件上電開始運行后，通過數(shù)據(jù)管理模塊讀取配置文件，進行初始化設(shè)定，包括定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型、寫入初始數(shù)值以及設(shè)置主程序循環(huán)時間為50ms ;
[0010]步驟4，上位機標定軟件主函數(shù)是一個無限循環(huán)函數(shù)，通過查詢標志位響應(yīng)界面操作，標定軟件界面上的控制按鈕具有通知功能，程序中當對控制按鈕進行操作時，將寫入特定數(shù)值到指定寄存器中，主函數(shù)根據(jù)指定寄存器中不同的數(shù)值來執(zhí)行不同的操作；
[0011]步驟5，通信控制模塊根據(jù)通信協(xié)議將不同的控制命令封裝成CAN報文，發(fā)送到下位機ECU，下位機ECU標定模塊通過CAN驅(qū)動接收控制命令；
[0012]步驟6，下位機ECU協(xié)議控制子模塊根據(jù)通信協(xié)議解析CAN報文，并調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用程序執(zhí)行對應(yīng)的控制命令，程序中設(shè)定“連接/斷開”、“監(jiān)測數(shù)據(jù)”、“請求MAP”、“在線調(diào)試”、“在線標定”控制命令；
[0013]步驟7，步驟6中的“監(jiān)測數(shù)據(jù)”命令決定DAQ模式的開閉，若打開DAQJjWRAM中實時讀取從傳感器輸入ECU的發(fā)動機運行參數(shù)，根據(jù)通信協(xié)議將其封裝成CAN報文發(fā)送；
[0014]步驟8，步驟6中的“請求MAP”命令則根據(jù)對應(yīng)MAP在RAM中的地址讀取實時數(shù)據(jù)信息，同樣根據(jù)通信協(xié)議將其封裝成CAN報文發(fā)送；
[0015]步驟9，步驟6中的“在線調(diào)試”命令將RAM中實時運行的標定MAP和變量修改為目標值；
[0016]步驟10，步驟6中的“在線標定”命令則調(diào)用Flash刷寫函數(shù)將RAM中實時運行的目標MAP和變量刷寫到DFlash的對應(yīng)地址，將修改之后的數(shù)據(jù)固化到E⑶內(nèi)存中；
[0017]步驟11，上位機標定軟件通過通信控制模塊接收CAN報文，根據(jù)通信協(xié)議進行解析并在軟件界面上顯示或報警，程序中設(shè)定反饋信息主要有故障碼、監(jiān)測數(shù)據(jù)和MAP數(shù)據(jù)。
[0018]進一步，所述步驟I中HMI的操作界面是觸摸式顯示屏，采用Kinco公司組態(tài)編輯軟件進行設(shè)計；實時監(jiān)視運行參數(shù)、故障診斷通信、在線標定以及數(shù)據(jù)保存。
[0019]進一步，所述步驟4中所述標定軟件界面主要包括監(jiān)視窗口、傳感器標定、基本噴油脈寬標定、基本點火提前角標定、故障診斷以及PID整定窗口，監(jiān)視窗口作為主界面，通過數(shù)值顯示、棒圖、表盤等元件實時顯示轉(zhuǎn)速、負荷、氧濃度、機體溫度、進氣溫度、進氣壓力等發(fā)動機運行參數(shù)；可以打開傳感器標定、基本噴油脈寬標定、基本點火提前角標定等窗
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[0020]進一步，所述步驟10中Flash刷寫函數(shù)主要實現(xiàn)對DFlash的擦寫，F(xiàn)lash的擦除與寫入遵循以下步驟:
[0021]SI，F(xiàn)lash初始化操作，對FCLKDIV(Flash時鐘分頻寄存器)進行設(shè)置，以產(chǎn)生一個目標頻率IMHz的內(nèi)部Flash時鐘FCLK ；
[0022]S2，讀取FSTAT (Flash狀態(tài)寄存器)，查詢其中的CCIF (命令完成中斷標志位)，等待Flash操作完成；
[0023]S3，對FSTAT (Flash狀態(tài)寄存器)中的ACCERR(錯誤標志位)進行清除，并FPV1L位寫保護；
[0024]S4，寫FCCOBIX (Flash命令對象索引寄存器)，以設(shè)置FCCOB (Flash命令對象寄存器)中寫入數(shù)據(jù)的意義；
[0025]S5，寫FCCOB (Flash命令對象寄存器)，根據(jù)FCCOBIX (Flash命令對象索引寄存器)的設(shè)置，分別寫入對應(yīng)的命令、地址或數(shù)據(jù)；
[0026]S6，置FSTAT (Flash狀態(tài)寄存器)后開始執(zhí)行Flash擦寫命令。
[0027]進一步，所述步驟10還包括，通過對prm文件進行修改操作，將MAP等標定量放置于0x0400起始的DFlash內(nèi)存塊中；通過對DFlash的擦寫，實現(xiàn)將在線標定完成后的MAP數(shù)據(jù)固化到ECU內(nèi)存中。
[0028]本發(fā)明具有以下技術(shù)功能和特點:
[0029](I)實時顯示發(fā)動機運行參數(shù)。標定系統(tǒng)實時采集來自電子控制單元(ECU)傳感器的數(shù)據(jù)，在監(jiān)視界面以圖形、表格或數(shù)字的形式顯示發(fā)動機工作狀態(tài)，作為標定時的依據(jù)。
[0030](2)故障診斷(OBD)通信。根據(jù)制定的通信協(xié)議，在線監(jiān)視傳感器、執(zhí)行器數(shù)據(jù)以及發(fā)動機運行參數(shù)，接收來自電子控制單元(ECU)故障診斷模塊的故障碼，查詢診斷數(shù)據(jù)庫并報告相應(yīng)故障。
[0031](3)在線標定。標定軟件向電子控制單元(E⑶)發(fā)送不同的控制命令，在線調(diào)整RAM中的MAP、PID等數(shù)據(jù)，使發(fā)動機按照不同的參數(shù)運行，并將它們刷寫至DFlash中，以使下次發(fā)動機啟動時再次調(diào)用這些運行參數(shù)。
[0032](4)歷史數(shù)據(jù)保存。根據(jù)標定結(jié)果，記錄參數(shù)并存儲到外部U盤，以便后期進行處理和分析。
【附圖說明】
[0033]圖1 為上位機 Kinco MT4414TE-CAN ；
[0034]圖2為主界面監(jiān)視窗口 ；
[0035]圖3為故障診斷窗口 ；
[0036]圖4為HMI標定軟件通信控制模塊程序流程圖；
[0037]圖5為標定系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0038]圖6為CAN總線收發(fā)器原理圖；
[0039]圖7為標定系統(tǒng)總體架構(gòu)；
[0040]圖8為標定系統(tǒng)軟件流程圖。
【具體實施方式】
[0041]本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案完成:
[0042]標定系統(tǒng)開發(fā)內(nèi)容包括上位機標定軟件和下位機ECU標定模塊兩部分，在小型汽油機電控系統(tǒng)軟硬件平臺上，通過上、下位機的“橋梁” 一一CAN總線，實現(xiàn)各節(jié)點間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信任務(wù)。上位機標定軟件以觸摸式人機交互設(shè)備(HMI)為載體進行開發(fā)，包含前臺界面、數(shù)據(jù)管理和通信控制三個子模塊。其中，標定界面提供人機交互訪問并響應(yīng)用戶操作，數(shù)據(jù)管理優(yōu)化全局變量并建立工程文件，通信控制合理組織、發(fā)送與接收數(shù)據(jù)，是實現(xiàn)通信協(xié)議的重點環(huán)節(jié)。下位機E⑶主芯片選用