在一個穩(wěn)固的基礎(chǔ)上高效的開發(fā)汽車診斷功能

1、在一個穩(wěn)固的基礎(chǔ)上高效的開發(fā)汽車診斷功能引言：Vector Informatik和戴姆勒克萊斯勒公司是兩個總部均設(shè)在德國斯圖加特的公司。近幾年，在過去的合作基礎(chǔ)之上，他們在開發(fā)診斷工具方面擴展了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。如今，Vector和戴姆勒克萊斯勒已經(jīng)合作開發(fā)和定制出機動車診斷領(lǐng)域?qū)Ｓ玫墓ぞ呷鏑ANdela系列。應(yīng)用這些工具剛開始會花費較多精力，但最終的分析結(jié)果證明，它們對品質(zhì)和成本的改善都是非常有效的。為了滿足今后汽車診斷任務(wù)的要求，上世紀(jì)90年代末，戴姆勒克萊斯勒公司為其車輛診斷工具的開發(fā)制定了新的方向。主要目的是讓新工具變得更容易使用和理解，同時診斷的相關(guān)數(shù)據(jù)也要以統(tǒng)一格式描述。只有這樣才

2、能保證診斷工具在所有相關(guān)業(yè)務(wù)單位和合作伙伴 間（包括ECU供應(yīng)商和軟件供應(yīng)商）具備較高的接受度，還能保證診斷相關(guān)數(shù)據(jù)的可重用性。 為了支持這個努力方向，該公司通過它的GSP/TD 中心（診斷和閃存技術(shù)中心）對診斷技術(shù)和方法進(jìn)行強化和集中。該中心全面開發(fā)出新的診斷和閃存概念及其與這些概念相關(guān)聯(lián)的在 公司圍開發(fā)、生產(chǎn)和維護(hù)的實現(xiàn)過程。同時，該中心還對在這些不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域引進(jìn)上述概念、過程和工具提供整個公司圍的支持。診斷功能的通用實現(xiàn)作為診斷功能的合作開發(fā)方，Vector In formatik公司的診斷專家設(shè)計了一種基于單源法則”（Single Source Principle）的工具，即所有診斷功

3、能只用機器可讀L描述文件進(jìn)行一次正式規(guī)格定義，然后所有用戶可普遍使用這些規(guī)格數(shù)據(jù)。戴姆勒克萊斯勒希望在開發(fā)、生產(chǎn)和維護(hù)中繼續(xù)保留其DIOGENES 描述格式及其專有的運行時（run-time）系統(tǒng)CAESAR（戴姆勒克萊斯勒部針對“車用電子系統(tǒng)公共入口”采 用的DC項目名），為此，Vector設(shè)計的CANdela系列診斷工具（可用于診斷不良應(yīng)用的 CAN診斷環(huán)境）具備了集成各OEM專用導(dǎo)出格式所需的靈活性。除了戴姆勒克萊斯勒公司以外，Vector與歐寶和Claas（農(nóng)用設(shè)備生產(chǎn)商）的戰(zhàn)略聯(lián)盟也對這些診斷工具的開發(fā)產(chǎn)生影響。同時，Vector還與菲亞特、福特及其他許多世界級汽車廠商開始建立合作關(guān)

4、系。如今，幾乎所有具備汽車和相關(guān)供應(yīng)產(chǎn)業(yè)的國家都在使用CANdela工具。這些工具在診斷數(shù)據(jù)的采集和編輯以及將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為多種不同格式方面給用戶提供了 重要的支持。通過它們采集的數(shù)據(jù)還能用來自動生成ECU診斷軟件。通過前加載（frontloading） 節(jié)約開發(fā)時間 戴姆勒克萊斯勒公司診斷功能開發(fā)過程的 指導(dǎo)原則就是通過在開發(fā)過程的很早階段 創(chuàng)建一個完備的規(guī)格，來保證獲得的數(shù)據(jù) 庫完整可靠。有了這樣的數(shù)據(jù)庫，就可以 避免在與供應(yīng)商合作時出現(xiàn)誤解和差錯， 也因此免去了大多數(shù)優(yōu)化步驟。一旦戴姆 勒克萊斯勒選定某個開發(fā)項目的ECU供應(yīng)商，其開發(fā)、生產(chǎn)和維護(hù)部門的工程師 就開始與這些ECU供應(yīng)商合作定義

5、ECU 的診斷功能。CANdelaStudio友好的用戶輸入界面和需求工程工具，使供應(yīng)商和ECU開發(fā)商們 能用一種正式的描述方式來創(chuàng)建診斷規(guī) 格。提出這種描述方式的基礎(chǔ)就是形成所 謂的模板，模板中包含了對診斷協(xié)議的要 求以及汽車模型的具體要求和數(shù)據(jù)。 GSP/TDE 部門作為診斷和閃存技術(shù)中心 一個面向開發(fā)的部門，根據(jù)戴姆勒克萊斯 勒公司的部標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則來協(xié)調(diào)和檢查參數(shù) 配置，然后從這種正式描述自動生成微軟 Word格式的規(guī)格。戴姆勒克萊斯勒正是這 樣保證了不同供應(yīng)商生產(chǎn)的ECU都能同樣地滿足所有要求。無論一個新的ECU樣 品什么時候送達(dá)公司，都能立即清楚的確 定其診斷規(guī)格級別。戴姆勒克萊斯勒通

6、過將 CANdelaStudio 中的ECU描述導(dǎo)出得到 公司部的DIOGENES 格式的數(shù)據(jù)，見圖1。DIOGENES 格式的數(shù)據(jù)又轉(zhuǎn)換為 CBF 這種優(yōu)化的運行時二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式 （CAESAR 二進(jìn)制格式），然后再用這些二 進(jìn)制數(shù)據(jù)來確定測試儀的參數(shù)。只要ECU中的診斷功能有一次改動，CANdela文件中就會描述一個新的變量，因此公司能夠 立即為最新的ECU樣品準(zhǔn)備好定制的測試環(huán)境。Vector公司開發(fā)的工具 CANoe （見圖2）、 CANape Graph 和CANdito 中還具備診 斷測試儀功能。只要 ECU規(guī)格存在，用戶就能利用這些工具測試ECU樣品。隨著汽車中的電子功能持續(xù)增多

7、，對這些功能進(jìn)行診斷的能力也變得日益重要。將診斷軟件的開發(fā)挪至開發(fā)階段的早期進(jìn)行（即所謂“前加載”）就能避CU軟件中出現(xiàn)最后時刻才匆忙開發(fā)出的次質(zhì)量診斷功能。開發(fā)質(zhì)量在戴姆勒克萊斯勒公司的開發(fā)過程中，CANdela的地位已經(jīng)不可動搖。采用這一工具的目的是使ECU供應(yīng)商不但要負(fù)責(zé)開發(fā)診斷功能，而且還要提供相關(guān)的正式描述。在這個 過程中 ECU 供應(yīng)商除了使用部的 DC 診斷開發(fā)測試儀來實現(xiàn)和驗證數(shù)據(jù)描述之外， 還可依 靠 Vector 公司這些已經(jīng)驗證的工具來開發(fā)高品質(zhì)的 ECU 及其描述文件。這樣做的目的是 使得 ECU 供應(yīng)商在向戴姆勒克萊斯勒提交新的 ECU 樣品之前全面測試其診斷功能。為

8、了進(jìn)一步提高軟件質(zhì)量，戴姆勒克萊斯勒已要求供應(yīng)商采用標(biāo)準(zhǔn)軟件組件來實現(xiàn)ECU 診斷功能。 這些標(biāo)準(zhǔn)軟件組件可以利用 Vector 的 ECU 診斷軟件組件 CANdesc(CAN 嵌入式診斷軟件組件 )從 CANdela 數(shù)據(jù)自動生成。有了這些自動生成的組件， ECU 生產(chǎn)商 和 OEM 廠商就能在整個產(chǎn)品的診斷協(xié)議實現(xiàn)上達(dá)到一致。在 ECU 供應(yīng)商實現(xiàn)并測試了 ECU 的軟件后，戴姆勒克萊斯勒會根據(jù)診斷描述進(jìn)行所 有診斷服 務(wù)的測 試。戴姆 勒克萊 斯勒的 工程師 從 CANdela 中將相關(guān)參 數(shù)導(dǎo)出 為 DIOGENES 格式，然后，這些數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)換為對運行時優(yōu)化的 CAESAR 二進(jìn)制格

9、式，并被 送入到汽車 OEM 廠商專有的測試工具中去，如圖 3 所示。現(xiàn)在梅賽德斯奔馳汽車公司在開發(fā)幾乎所有基于 CAN 的 ECU 時都采用這種方式。 Smart 和三菱發(fā)動機公司 (MMC) 也在使用 CANdela 與 DIOGENES 結(jié)合的方式。其他諸 如克萊斯勒、 Freightliner 、底特律柴油機公司 ( Detroit Diesel) 和三菱扶桑 (Mitsubishi Fuso) 等品牌也已開始了這方面的項目。ODX 診斷數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化交換格式ODX 是一個由自動化及測量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ASAM) 咨詢實體制定的國際標(biāo)準(zhǔn)， 2006 年底該標(biāo)準(zhǔn)將以 ISO 標(biāo)準(zhǔn) (IS

10、O 22901-1) 形式發(fā)布最終版本。該標(biāo)準(zhǔn)支持汽車 OEM 廠商 和供應(yīng)商使用不同的測試工具。在現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)中以數(shù)據(jù)驅(qū)動的 ECU 互連通信系統(tǒng)中， 工程師們已不再是孤立地開發(fā) 診斷軟件。因此， CANdela 的 XML 數(shù)據(jù)庫中單獨的數(shù)據(jù)和描述模塊被設(shè)計為可重用的模 塊。 CANdela 中今后還會添加 ODX 導(dǎo)入功能，從而允許它使用來自其他來源的診斷數(shù)據(jù)。戴姆勒克萊斯勒接下來還準(zhǔn)備用標(biāo)準(zhǔn)的開放式診斷交換 (ODX) 數(shù)據(jù)格式代替其專有的 DIOGENES 格式作為診斷功能的正式描述格式。通過向CANdela 中導(dǎo)入和導(dǎo)出 ODX 數(shù)據(jù)，該公司將能保證診斷數(shù)據(jù)描述具備一致性并且在診斷

11、過程中具有魯棒性。 如今， 在與一 家競爭者的聯(lián)合開發(fā)中，戴姆勒克萊斯勒已經(jīng)開始第一次應(yīng)用這種數(shù)據(jù)格式。從 2004 年底開始， CANdela 中已經(jīng)集成了 ODX 導(dǎo)出功能。這就使每個汽車 OEM 廠商和供應(yīng)商都能從他們自己專用的診斷數(shù)據(jù)格式平滑過渡到標(biāo)準(zhǔn)化的交換數(shù)據(jù)格式。 而對 計算機屏幕前或測試平臺前的用戶而言，操作過程沒有發(fā)生任何改變。優(yōu)化診斷開發(fā)過程Vector 高度重視診斷軟件， 因而仍在繼續(xù)擴展 CANdela 產(chǎn)品系列。 這是因為在供應(yīng)商 處進(jìn)行診斷和閃存功能的早期整合與可靠驗證的重要性將會繼續(xù)增長。 同時自動化的環(huán)路硬 件測試(hardware-in-the-loop)也呈

12、增多趨勢。此外，Vector 的 CANoe、CANape Graph 、CANdito 和 CANdelaStudio 產(chǎn)品均已支持新的 UDS 診斷協(xié)議 (ISO14229) 。奔馳汽車也 會從其下一代 C 級產(chǎn)品開始，在所有改動車型中相繼引入該協(xié)議，用以代替現(xiàn)在還在使用 的 KWP2000 協(xié)議。采用了 CANdelaStudio 工具后，奔馳公司的工程師們輸入數(shù)據(jù)的速度比過去快了 6-7 倍， 見圖 4。但要想對整個開發(fā)過程中節(jié)約的時間下個定論是極其困難的，因為開發(fā)過程本身也在不斷進(jìn)行自我調(diào)整。然而有一點十分清楚，那就是如今的診斷功能往往在B 樣點處就完全開發(fā)就緒， 而過去最早也要在

13、C 樣點處 (甚至更晚 )才有診斷功能可用。 這都?xì)w功于采用了 對用戶友好的診斷描述， 以及在開發(fā)早期就完成了診斷功能的實現(xiàn)。 這帶來的好處是能進(jìn)行 更加深入的測試，從而進(jìn)一步改善網(wǎng)絡(luò)中相互連接的 ECU 質(zhì)量。在 CANdelaStudio 中，診斷數(shù)據(jù)采用半自動翻譯 (例如譯為英、法、意大利或日語)方式，從而保證了即使開發(fā)網(wǎng)點遍布全球，他們之間也能保持一致的工作進(jìn)度。在閃存環(huán)境中實現(xiàn) CANdelaCANdela 產(chǎn)品系列中包含一個用來描述閃存數(shù)據(jù)的 CANdelaFlash 編輯器，見圖 5 。 實際需要燒錄的軟件， 即十六進(jìn)制或二進(jìn)制代碼， 必須附加其他信息。 其中一些信息是對被 燒錄

14、軟件的描述， 例如軟件的版本和代碼段大小。 還有一些則是元件編號等與燒錄過程相關(guān) 的信息。由于大多數(shù)與燒錄過程相關(guān)的信息都是對應(yīng)具體 OEM 廠商的，因此我們采用了 CANdelaFlash 模板來表示這些單獨的特性。在設(shè)計 CANdelaFlash 的用戶界面時， 設(shè)計師們特別注意了將輸入設(shè)計得簡便而友好。 因此，CANdelaFlash 和CANdelaStudio具有相似的外觀和用戶接口原理。很容易得到并以各種方式應(yīng)用 CANdelaStudio 采集的與閃存相關(guān)的診斷數(shù)據(jù)。戴姆勒克萊斯勒公司將 CANdelaFlash 中的數(shù)據(jù)描述導(dǎo)出后，得到其部稱為 ECU MEM/FLADEN 的

15、 XML 格式數(shù)據(jù)。 然后將其轉(zhuǎn)換為優(yōu)化的運行時二進(jìn)制格式 CFF(CAESAR Flash Format) ，燒錄到 ECU 中。今后，戴姆勒克萊斯勒將采用 ODX 標(biāo) 準(zhǔn)化數(shù)據(jù)格式來描述閃存數(shù)據(jù)，以代替公司部現(xiàn)在使用的ECU MEM/FLADEN 格式。如今的 CANdelaFlash 已經(jīng)能夠支持將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為 ODX 格式，下一版 CANdelaFlash 中還將增加 ODX 格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能。這樣， ECU 供應(yīng)商和戴姆勒克萊斯勒之間就能用 ODX 格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這有助于在開發(fā)早期對閃存數(shù)據(jù)進(jìn)行完整描述。與診斷的情況類 似，燒錄時也需要在開發(fā)過程早期對閃存數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。 這些數(shù)據(jù)

16、被用來根據(jù)閃存規(guī)格檢查 ECU 是否可以被診斷功能燒錄。前景展望采用 ODX 這種統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)使診斷數(shù)據(jù)能夠得到重用， 也就是說后續(xù)項目能夠訪問之前的 一些質(zhì)量方面成熟的診斷實現(xiàn)和描述。 將來，硬件接口 (ISO 22900-2 MVCI Part 2：D-PDUAPI) 、診斷數(shù)據(jù)模型 (ISO 22901-1 ODX Part 1 ：數(shù)據(jù)模型規(guī) )以及運行時系統(tǒng)和測試應(yīng)用 (ISO/CD 22900-3 MVCI Part 3：D-Server API) 之間的接口都將實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，從而使設(shè)計師們能夠為預(yù)期系統(tǒng)組合最好的硬件，并為各種用途結(jié)合最佳應(yīng)用。診斷功能已經(jīng)在 CANdela 和 DIOG

17、ENES 的應(yīng)用中逐漸普及起來， 這為我們描繪了一 幅美好的藍(lán)圖： 例如，幾年后是否可能實現(xiàn)這樣的場景： 自動向診斷中心發(fā)送錯誤報告，由 診斷中心對故障進(jìn)行評估， 從而確定需要怎樣修理， 并與故障位置附近最近的服務(wù)中心聯(lián)系， 同時定購需要更換的部件。參考文獻(xiàn)： (Online)1 The ODX FormatCommittee Draft of ISO/CD 22901-1 ODX Part 1: Data model specificationASAM (Association for Standardization of Automation and Measuring Systems, )2 Vector Congress 2002, Stimmler, R?tzDiagnostic Process for Future Requirements3 SAE Wor