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創新的ECU測量理念——實現測量數據速率最大化的同時對CPU運行時間的影響最小 隨著 ECU復雜程度的增加，ECU的數據量越來越大，測量和標定參數也越來越多。而先前所采用的測量、標定及Flash刷寫的解決方案在數據帶寬上的局限已經越加明顯。正是基于這種背景，Robet Bosch公司開始尋求更加強大的、具有未來競爭力的新的測量解決方案，以滿足下一代ECU開發的需求，尤其是新一代大范圍雷達傳感器的開發。 Bosch所研發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）。這些汽車電子行業中最小的雷達傳感器，自2009年初就被應用于汽車生產，以其遠程采集范圍可達250米，寬孔徑角可達45°的優勢而備受關注。同時其價格優勢更使其擁有覆蓋從豪華車到中端車以及商用車非常廣泛的應用領域。然而，Bosch的工程師在進行該項研發過程中的測量和標定環節遇到了麻煩。除數據測量和記錄外，標定及Flash刷寫等都亟需更高效的解決方案，要求低延遲時間和極高的數據傳輸速率特性。 從技術層面來看，測量系統的模塊化以及使用標準化的PC接口都是必要的。產品ECU樣機的研發可以使研發輕松地過渡到后階段的生產。為了獲取大量的測量信號（多達100,000個）并保證數據的準確性，數據速率必須至少達到4 MB/s，同時要確保對處理器運行時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議CCP或XCP-on-CAN、FlexRay、JTAG或SPI的解決方案時，集成于ECU中的協議驅動負責周期性讀取、拷貝及上傳測量和標定信號值。由于測量數據量比較大，該驅動需要占用的內存資源相應也會比較大，而ECU的RAM資源卻又非常有限。此外，總線負載也會隨之增加，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的相關技術專家共同合作設計一個全新的測量及標定系統。測量接口將采用目前越來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調試接口從ECU內部獲取數據，然后通過一根特定的高速線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議，而外部的測量適配器則能通過標準化的XCP-on-Ethernet協議將實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的接口連接到一個聯接件(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的機電工作環境。例如，POD可安裝在發動機艙的重要位置進行工作，這也是Bosch研發項目很重要的一個要求。 帶鏡像內存的測量適配器 一根長達5米的高速串行連接（High Speed Serial Link, HSSL）線纜可將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FIFO緩存、DPRAM以及存放在RAM中的XCP驅動組成。用戶可以事先定義兩個ECU內存區域，上位機對這兩個區域內的參數進行寫訪問時，參數可以通過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入DPRAM。從邏輯層面來講，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。這個方法的一個重要特征是所有的測量過程都通過該鏡像內存發生。若要初始化測量數據，只需使ECU將事件序號寫入到測量數據所在的內存地址。此時，FIFO與DPRAM的連接斷開，將內存映射“凍結”在該觸發時間點，這保證了數據在測量時間段內可以保持不變，XCP驅動便可以按協議對數據進行處理。 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誤，即使數據傳輸出現錯誤，重發機制將迅速提供數據包的副本。 從該系統的性能來看該項目是非常有價值的。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，同時可游刃有余地處理100,000個Bosch應用程序參數。時戳的精度可高達1微秒，同時Bypass的周期時間可低至300微秒。 從實驗室仿真到快速原型 這些特性使該系統非常適合于Bosch兩個主要的應用場合。第一個應用場合是實驗室精度為比特的視景仿真，模擬真實的汽車駕駛視景。第二個應用場合是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足LRR開發的所有要求，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，因此能滿足Bosch 項目的所有需求。更重要的是，正是由于兩個公司的良好合作才使得測量、標定和診斷的綜合工具CANape對項目的圓滿完成起到了至關重要的作用。 CANape主要用于優化ECU參數的標定工作。在類似ACC的駕駛輔助系統的開發和標定過程中，CANape的高級多媒體選項可提供更專業的技術支持。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。 其他應用場合及應用前景 標準的XCP-on-Ethernet協議可以適用于VX1000系列的產品，也可用于其它的測量和標定工具。在發動機艙的測量及標定任務中，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可以根據客戶具體需求提供個性化的解決方案。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，適應場合如混動車的ECU研發。 鑒于VX1000系統被汽車行業包括整車廠及供應商在內的廣為認可，未來將不斷地對其進行功能擴展，增加新特性。包括增加支持的處理器種類的計劃。很多知名的半導體生產商也已開始向Vector征求改進處理器結構的建議，以優化其產品的測量功能。 |
