CN114942150A - 一种方向盘转角传感器can总线报文仿真方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法和装置。包括以下步骤：步骤一、调用底盘转向系统输出方向盘转角；步骤二、根据步骤一输出的方向盘转角和方向盘转角传感器数据库文件即SAS Database的布局设计得出方向盘转角、方向盘转角方向、方向盘转角速度、方向盘转角速度方向；再加上方向盘转角标定状态和报文计数器，配合报文校验算法，得出报文校验，组成完整的SAS报文内容；步骤三、通过CAN板卡输出SAS总线报文给电控单元；步骤四、电控单元接收SAS总线报文。本发明具有图形化、可视化的优点，工作人员不需要具有传统编程经验即可上手进行调试和测试。

Description

一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法和装置

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法和装置。

背景技术

汽车方向盘转角传感器SAS(Steering Wheel Angle Sensor)是采集驾驶员控制汽车行驶方向意图的重要部件，在汽车底盘域、智驾域等多个电控系统测试验证时，需要覆盖方向盘转角极限值、方向盘转角速度极限值、方向盘转角传感器报文校验错误等极限工况和故障情况，但由于测试的危险性极大，所设计的这些测试用例，实车一般无法完成验证。所以一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法及系统具有较大借鉴意义，值得在汽车仿真测试领域进行推广。

发明内容

本发明提供了一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法和装置，适用于汽车控制器仿真测试中方向盘传感器的CAN总线信号的仿真模拟，本发明具有图形化、可视化的优点，工作人员不需要具有传统编程经验即可上手进行调试和测试。

本发明实施例结合附图说明如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法，包括以下步骤：

步骤一、调用底盘转向系统输出方向盘转角；

步骤二、根据步骤一输出的方向盘转角和方向盘转角传感器数据库文件即SASDatabase的布局设计得出方向盘转角、方向盘转角方向、方向盘转角速度、方向盘转角速度方向；再加上方向盘转角标定状态和报文计数器，配合报文校验算法，得出报文校验，组成完整的SAS报文内容；

步骤三、通过CAN板卡输出SAS总线报文给电控单元；

步骤四、电控单元接收SAS总线报文。

进一步的，所述步骤一中输出的方向盘转角是带正负号变化的变量。

进一步的，所述步骤二中方向盘转角传感器数据库文件即SAS Database包含如下信号：报文校验、方向盘转角、方向盘转角方向、方向盘转角速度、方向盘转角速度方向、方向盘转角传感器标定状态、报文计数器。

第二方面，本发明实施例还提供了一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真装置，包括：

整车模型模块，用于输出方向盘转角；

Soft SAS解析模型模块，用于根据输出的方向盘转角以及SAS Database设计情况，得出方向盘转角、方向盘转角方向、方向盘转角速度、方向盘转角速度方向；再加上方向盘转角标定状态和报文计数器，配合报文校验算法，得出报文校验，组成完整的SAS报文内容；

上下位机接口控制模块，用于控制CAN板卡输出SAS总线报文；

电控单元模块，用于在CAN网络通信矩阵中需要接收SAS总线信号。

进一步的，所述电控单元模块包括电子稳定控制单元、自动泊车控制器、智能前视摄像头控制器、毫米波雷达控制器和车身控制模块。

进一步的，所述CAN板卡采用NI PXI-8512CAN板卡，集成在下位机机箱内，实现SAS各总线信号的仿真模拟，提供给电控单元模块。

进一步的，所述整车模型模块采用Dyna4仿真软件。

第三方面，提供一种终端，包括：

一个或多个处理器；

用于存储所述一个或多个处理器可执行指令的存储器；

其中，所述一个或多个处理器被配置为：

执行本发明实施例的第一方面所述的方法。

第四方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由终端的处理器执行时，使得终端能够执行本发明实施例的第一方面所述的方法。

第五方面，提供一种应用程序产品，当应用程序产品在终端在运行时，使得终端执行本发明实施例的第一方面所述的方法。

本发明的有益效果为：

本发明适用于汽车控制器仿真测试中方向盘传感器的CAN总线信号的仿真模拟，具有图形化、可视化的优点，工作人员不需要具有传统编程经验即可上手进行调试和测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明所述一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法的原理图；

图2为SAS Database布局设计示意图；；

图3为SAS解析模型的示意图；

图4为SAS报文校验算法的示意图；

图5为本发明所述一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真装置的结构示意图；

图6为一种终端结构示意框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法的原理示意图，该方法可以由本发明实施例中的一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现。具体如下：

步骤一、调用底盘转向系统输出方向盘转角；

输出的方向盘转角是带正负号变化的变量，正负号代表了车辆转向的方向。

参阅图3和图4，步骤二、根据步骤一输出的方向盘转角和方向盘转角传感器数据库文件即SAS Database的布局设计得出方向盘转角、方向盘转角方向、方向盘转角速度、方向盘转角速度方向；再加上方向盘转角标定状态和报文计数器，配合报文校验算法，得出报文校验，组成完整的SAS报文内容；车辆底盘转向的相关信号涉及驾驶安全，所以对信号质量、信号可信度要求等级较高，所以要求带有方向盘转角传感器标定状态信号、以及报文校验信号。

通过图3模型将步骤一输出的方向盘转角和SAS Database的布局设计得出方向盘转角、方向盘转角方向、方向盘转角速度、方向盘转角速度方向；其中CAN总线报文定义的信号即SAS Database设计中包含的信号；包括报文校验、方向盘转角(数值为正)、方向盘转角方向(0代表左，1代表右)、方向盘转角速度、方向盘转角速度方向(0代表左，1代表右)、方向盘转角传感器标定状态(0代表标定正确，1代表未标定，2代表故障)、报文计数器；此处的方向盘转角为正角度值。

其中，SAS Database的布局设计如图2所示，定义了每个信号所在的字节，占多少个位。第1列代表字节byte0-byte7，第一行代表位bit0-bit7。本发明以图2的布局举例，设计了图4报文校验算法模型。

其中，校验算法是Checksum_SAS＝Byte1 XOR Byte2 XOR Byte3 XOR Byte4 XORByte5 XOR Byte6 XOR Byte7，计算后存储到Byte0。

任意某一时刻，SAS_St＝0或1或2为固定值，报文计数Livecounter＝0～15跟随报文周期不断变化，SWA、SWASign、SWASpd、SWASpdSign均从图3获得，即可按照图4的模型步骤进行运算了，计算结果Checksum_SAS也是跟随报文周期变化的，范围为0～255。

步骤三、通过CAN板卡输出SAS总线报文给电控单元；

步骤四、电控单元接收SAS总线报文。

实施例二

参阅图5，一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真装置，包括：

整车模型模块，用于输出方向盘转角；

整车模型模块采用Dyna4仿真软件。

Soft SAS解析模型模块，用于根据输出的方向盘转角以及SAS Database设计情况，得出方向盘转角、方向盘转角方向、方向盘转角速度、方向盘转角速度方向；再加上方向盘转角标定状态和报文计数器，配合报文校验算法，得出报文校验，组成完整的SAS报文内容；

Soft SAS模型：即方向盘转角解析模型。本实施例以图2进行举例，SAS总线信号由checksum_SAS(报文校验)、SWA(方向盘转角)、SWASign(方向盘转角方向)、SWASpd(方向盘转角速度)、SWASpdSign(方向盘转角速度方向)、SAS_St(方向盘转角标定状态)、LiveCounter_SAS(报文计数器)构成，各信号所在字节和位的布局在图2清晰可见；图3给出了整车模型输出的δ在Soft SAS模型内部的详细解析过程，δ经过一系列运算，得到SWA、SWASign、SWASpd、SWASpdSign；

上述SWA、SWASign、SWASpd、SWASpdSign，再加上SAS_St和Livecounter_SAS，按照图4给出的报文校验算法模型，经过信号SAS_InSignalArea_Intel模块(offset、factor参与计算后进行左移位)、BitwiseOR模块(按位或运算)、再进行右移位、最后将所有字节经过XOR(异或)运算得出Checksum_SAS，至此实施例中SAS的7个总线信号值均可通过模型仿真获得，将模型的这7个输出接口关联到试验管理软件NI VeriStand。

其中，SAS_InSignalArea_Intel模块为信号转换模块，包含offset、factor、左移位运算。

上下位机接口控制模块，用于控制CAN板卡输出SAS总线报文；

上位机包含Dyna4仿真软件(整车模型)、Matlab/Simulink仿真软件(SAS解析模型、SAS报文校验算法模型)、NI VeriStand试验管理软件(配置CAN板卡软件接口、各模型接口)，下位机包含机箱、NI实时系统及CAN板卡

所述CAN板卡采用NI PXI-8512CAN板卡，集成在下位机机箱内，实现SAS各总线信号的仿真模拟，提供给电控单元模块。

电控单元模块，用于在CAN网络通信矩阵中需要接收SAS总线信号。

所述电控单元模块包括电子稳定控制单元、自动泊车控制器、智能前视摄像头控制器、毫米波雷达控制器和车身控制模块。

实施例三

图6是本申请实施例提供的一种终端的结构框图，该终端可以是上述实施例中的终端。该终端300可以是便携式移动终端，比如：智能手机、平板电脑。终端300还可能被称为用户设备、便携式终端等其他名称。

通常，终端300包括有：处理器301和存储器302。

处理器301可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器301可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器301也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器301可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器301还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器302可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是有形的和非暂态的。存储器302还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器302中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器301所执行以实现本申请中提供的一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法。

在一些实施例中，终端300还可选包括有：外围设备接口303和至少一个外围设备。具体地，外围设备包括：射频电路304、触摸显示屏305、摄像头306、音频电路307、定位组件308和电源309中的至少一种。

外围设备接口303可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器301和存储器302。在一些实施例中，处理器301、存储器302和外围设备接口303被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器301、存储器302和外围设备接口303中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。

射频电路304用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路304通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路304将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路304包括：天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路304可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于：万维网、城域网、内联网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路304还可以包括NFC(Near Field Communication，近距离无线通信)有关的电路，本申请对此不加以限定。

触摸显示屏305用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。触摸显示屏305还具有采集在触摸显示屏305的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器301进行处理。触摸显示屏305用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，触摸显示屏305可以为一个，设置终端300的前面板；在另一些实施例中，触摸显示屏305可以为至少两个，分别设置在终端300的不同表面或呈折叠设计；在再一些实施例中，触摸显示屏305可以是柔性显示屏，设置在终端300的弯曲表面上或折叠面上。甚至，触摸显示屏305还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。触摸显示屏305可以采用LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等材质制备。

摄像头组件306用于采集图像或视频。可选地，摄像头组件306包括前置摄像头和后置摄像头。通常，前置摄像头用于实现视频通话或自拍，后置摄像头用于实现照片或视频的拍摄。在一些实施例中，后置摄像头为至少两个，分别为主摄像头、景深摄像头、广角摄像头中的任意一种，以实现主摄像头和景深摄像头融合实现背景虚化功能，主摄像头和广角摄像头融合实现全景拍摄以及VR(Virtual Reality，虚拟现实)拍摄功能。在一些实施例中，摄像头组件306还可以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯，也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合，可以用于不同色温下的光线补偿。

音频电路307用于提供用户和终端300之间的音频接口。音频电路307可以包括麦克风和扬声器。麦克风用于采集用户及环境的声波，并将声波转换为电信号输入至处理器301进行处理，或者输入至射频电路304以实现语音通信。出于立体声采集或降噪的目的，麦克风可以为多个，分别设置在终端300的不同部位。麦克风还可以是阵列麦克风或全向采集型麦克风。扬声器则用于将来自处理器301或射频电路304的电信号转换为声波。扬声器可以是传统的薄膜扬声器，也可以是压电陶瓷扬声器。当扬声器是压电陶瓷扬声器时，不仅可以将电信号转换为人类可听见的声波，也可以将电信号转换为人类听不见的声波以进行测距等用途。在一些实施例中，音频电路307还可以包括耳机插孔。

定位组件308用于定位终端300的当前地理位置，以实现导航或LBS(LocationBased Service，基于位置的服务)。定位组件308可以是基于美国的GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)、中国的北斗系统或俄罗斯的伽利略系统的定位组件。

电源309用于为终端300中的各个组件进行供电。电源309可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源309包括可充电电池时，该可充电电池可以是有线充电电池或无线充电电池。有线充电电池是通过有线线路充电的电池，无线充电电池是通过无线线圈充电的电池。该可充电电池还可以用于支持快充技术。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构并不构成对终端300的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。

实施例四

在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

实施例五

在示例性实施例中，还提供了一种应用程序产品，包括一条或多条指令，该一条或多条指令可以由上述装置的处理器301执行，以完成上述一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施模式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、调用底盘转向系统输出方向盘转角；

步骤二、根据步骤一输出的方向盘转角和方向盘转角传感器数据库文件即SASDatabase的布局设计得出方向盘转角、方向盘转角方向、方向盘转角速度、方向盘转角速度方向；再加上方向盘转角标定状态和报文计数器，配合报文校验算法，得出报文校验，组成完整的SAS报文内容；

步骤三、通过CAN板卡输出SAS总线报文给电控单元；

步骤四、电控单元接收SAS总线报文。

2.根据权利要求1所述的一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法，其特征在于，所述步骤一中输出的方向盘转角是带正负号变化的变量。

3.根据权利要求1所述的一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法，其特征在于，所述步骤二中方向盘转角传感器数据库文件即SAS Database包含如下信号：报文校验、方向盘转角、方向盘转角方向、方向盘转角速度、方向盘转角速度方向、方向盘转角传感器标定状态、报文计数器。

4.一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真装置，其特征在于，包括：

整车模型模块，用于输出方向盘转角；

Soft SAS解析模型模块，用于根据输出的方向盘转角以及SAS Database设计情况，得出方向盘转角、方向盘转角方向、方向盘转角速度、方向盘转角速度方向；再加上方向盘转角标定状态和报文计数器，配合报文校验算法，得出报文校验，组成完整的SAS报文内容；

上下位机接口控制模块，用于控制CAN板卡输出SAS总线报文；

电控单元模块，用于在CAN网络通信矩阵中需要接收SAS总线信号。

5.根据权利要求2所述的一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法，其特征在于，所述电控单元模块包括电子稳定控制单元、自动泊车控制器、智能前视摄像头控制器、毫米波雷达控制器和车身控制模块。

6.根据权利要求2所述的一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法，其特征在于，所述CAN板卡采用NI PXI-8512CAN板卡，集成在下位机机箱内，实现SAS各总线信号的仿真模拟，提供给电控单元模块。

7.根据权利要求2所述的一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法，其特征在于，所述整车模型模块采用Dyna4仿真软件。

8.一种终端，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

用于存储所述一个或多个处理器可执行指令的存储器；

其中，所述一个或多个处理器被配置为：

执行如权利要求1至3任一所述的一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法。

9.一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由终端的处理器执行时，使得终端能够执行如权利要求1至3任一所述的一种方向盘转角传感器CAN总线报文仿真方法。

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