CN117744389A - 一种ecu模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ECU模拟方法，其包括网关硬件和内部固件，所述网关硬件设有供电模块、刷写模块和通信模块，所述内部固件为可编程的规则固件，用于定义网关硬件的工作规则，所述刷写模块将编译后的规则固件刷写至网关硬件上，所述网关硬件根据规则固件定义的工作规则自动发送报文，再离线接入总线进行ECU仿真。与现有技术相比，本发明的方法支持离线使用，无需上位机软件启动设备，能够更准确、高效地模拟ECU的行为，使得系统评估和测试更全面和可靠，并同时适用于CAN和CAN FD总线模拟方式，灵活适应不同的通信场景。
Description
技术领域
本发明涉及ECU仿真技术领域，具体涉及一种适用于CAN和CAN FD总线的ECU模拟方法。
背景技术
ECU(Electronic Control Unit)是车辆和工业系统中的重要组件，负责控制和监测各种功能。
CAN(Control ler Area Network)和CAN FD(CAN with Flexible Data-Rate)是用于车辆和工业控制领域的通信协议。CAN协议由于其可靠性和实时性而广泛应用，但随着技术的发展，对于更高的数据传输速率和灵活的需求日益增长，这导致了CAN FD的出现。CAN FD显然较传统CAN提供了更高的传输速率和灵活的数据长度，使其在现代车辆和工业控制系统中具有更大的应用潜力。
对ECU进行仿真和模拟是评估系统功能和性能的重要手段。传统方法通常涉及使用硬件+软件模块来模拟ECU的行为，手动生成相应的通信报文。然而，现有的ECU仿真技术在适应CAN FD协议、实现高度灵活和高速数据传输方面可能存在局限性。这些限制可能包括对CAN FD协议的全面支持、高速数据传输的有效模拟以及对不同通信的限制场景的灵活模拟，如网关固件的工作规则适用于CAN通信方式，不适用于采用CAN FD通信模拟ECU行为时。
发明内容
本发明的发明目的在于解决现有的ECU仿真技术存在局限性的问题要求，提供一种适用于CAN和CAN FD总线的ECU模拟方法。
为实现以上发明目的，本发明采取以下技术方案：
一种ECU模拟方法，包括网关硬件和内部固件，所述网关硬件设有供电模块、刷写模块和通信模块，所述内部固件为可编程的规则固件，用于定义网关硬件的工作规则，所述刷写模块将编译后的规则固件刷写至网关硬件上，所述网关硬件根据规则固件定义的工作规则自动发送报文，再离线接入总线进行ECU仿真。
本发明的ECU模拟方法，通过网关硬件+可编程固件设计，可根据不同需求针对性地对固件修改或定制，使得设备具备了独特的能力，能够在不需要外部控制的情况下，模拟并响应CAN/CAN FD总线上的通信，从而提升了模拟ECU的效率和准确性。与现有技术相比，本发明的方法支持离线使用，无需外部上位机软件启动设备，能够更准确、高效地模拟ECU的行为，使得系统评估和测试更全面和可靠，并同时适用于CAN和CAN FD总线的通信方式，灵活适应不同的通信场景。
进一步的，包括以下步骤：选择性地进入刷写模式或工作模式，如进入工作模式，则先读取内部固件，按照内部固件定义的规则自动发送报文，再接入总线进行ECU仿真，完成仿真测试后，断电下线；如进入刷写模式，则将规则固件刷写到网关硬件上。
进一步的，所述规则固件通过C语言或C++编写，通过编译生成.bin文件。本方案中，完成规则固件的代码编写后，通过编译生成.bin文件即可作为网关硬件的内部固件。
进一步的，所述规则固件编写支持导入外部开源库以及支持逻辑控制功能。本方案中，规则固件的编写可调用C或者C++中所有的函数库，编写固件时通过加入逻辑算法实现固件对硬件的控制。
进一步的，所述网关硬件设有串口连接器，所述供电模块、刷写模块和通信模块的接口均集成于串口连接器上，所述通信模块为CAN/CAN FD总线通信模块，所述串口连接器包括CAN-H和CAN-L接脚，所述通信模块通过CAN-H和CAN-L接脚传输信号。本方案为网关硬件实现总线通信的具体方案。
进一步的，所述串口连接器为D型数据接口连接器，所述D型数据接口连接器通过pin9和pin3接通电源，通过将pin6和pin9短接而进入刷写模式。
进一步的，所述网关硬件还包括Memory模块，所述Memory模块为492kByte型的MCU，所述规则固件通过CAN/CAN FD通信传输方式传输至Memory模块。由于RAM是一种易失性存储器，使内部固件会面临断电丢失的风险，本方案将内部固件存储于放在Memory模块中上起保护作用，上下电后可重新使用。
进一步的，所述网关硬件通过周期性的自主通信方式，达到模拟ECU通过CAN/CANFD总线通信的效果。
进一步的，所述网关硬件为PCAN-Router系列网关设备。本方案的网关设备是支持2/4/6通道的，根据可编程固件的修改，可以同时使用多通道，通道之间可通过固件配置，选择关联或者独立，每一通道独立且等价，避免总线负载。
附图说明
图1是ECU模拟方法的系统框图；
图2是网关硬件的内部架构图；
图3是串口连接器的引脚定义图。
具体实施方式
以下根据附图，进一步的说明本发明的技术方案：
参见图1-3所示，本发明公开了一种ECU模拟方法，包括网关硬件和内部固件，所述网关硬件设有供电模块、刷写模块和通信模块，所述内部固件为可编程的规则固件，用于定义网关硬件的工作规则，所述刷写模块将编译后的规则固件刷写至网关硬件上，所述网关硬件根据规则固件定义的工作规则自动发送报文，再离线接入总线进行ECU仿真。
本发明的方法具体步骤包括：选择性地进入刷写模式或工作模式，如进入工作模式，则先读取内部固件，按照内部固件定义的规则自动发送报文，再接入总线进行ECU仿真，完成仿真测试后，断电下线；如进入刷写模式，则将规则固件刷写到网关硬件上。
上述规则固件通过C语言编写，通过编译生成.bin文件，完成规则固件的代码编写后，通过编译生成.bin文件即可作为网关硬件的内部固件。
当然，上述规则固件还可通过C++语言编写。
上述规则固件编写支持导入外部开源库以及支持逻辑控制功能，使其编写过程中可调用C/C++中所有的函数库，并且，编写过程中，通过加入逻辑算法实现对硬件的逻辑控制。
上述网关硬件设有串口连接器，供电模块、刷写模块和通信模块的接口均集成于串口连接器上。
上述通信模块为CAN/CAN FD总线通信模块，串口连接器包括CAN-H和CAN-L接脚，通信模块通过CAN-H和CAN-L接脚传输信号。
上述网关硬件的波特率范围为40kbit/s-12Mbit/s，由于网关硬件的波特率范围达到并超过国际标准，因此，其适应性更高。其中，网关设备在CAN总线仲裁域波特率为40kbit/s-1Mbit/s，在CAN FD总线数据域波特率为40kbit/s-12Mbit/s。
上述串口连接器为D型数据接口连接器，D型数据接口连接器通过pin9和pin3接通电源，通过将pin6和pin9短接而进入刷写模式。
上述串口连接器以pin7引脚作为CAN-H接口，pin2引脚作为CAN-L接口。
上述网关硬件还包括CPU模块、MCU模块、Memory模块和RAM模块，RAM模块为静态随机存取存储器，Memory模块为492kByte型的MCU，规则固件通过CAN通信传输方式传输至Memory模块。由于RAM是一种易失性存储器，使内部固件会面临随时断电的风险，本方案将内部固件存储于放在Memory模块中上起保护作用，上下电后可重新使用上述CPU模块采用NXP LPC4078型，RAM模块采用的是96kByte的SRAM，Memory采用492kByte的MCU，内部固件firmware通过CAN接口引脚就可以存储到这个位置。
上述刷写模块将编译好的规则固件通过BootLoader的方式载入网关设备中。
上述网关硬件通过周期性的自主通信方式，达到模拟CAN/CAN FD总线ECU通信的效果。
上述网关硬件为PCAN-Router系列网关设备。
以下通过PCAN-Router(PCAN-Router FD)这一型号的网关硬件为例说明本发明的流程:
首先需要通过引脚pin9和pin3打开供电模块，进行上电开启设备操作，开启设备后可以通过选择是否将引脚pin6与pin9短接，从而选择是否进入刷写模式。如果进入了刷写模式，可以将编译好的固件.bin文件刷写进硬件设备，从而进行断电下线操作；如果没有进入刷写模式，即没有将引脚pin6与pin9短接，则默认进入工作模式，此时硬件通过内部固件的指令规则，通过CAN/CAN FD总线通信模块进行总线通信。此时将网关硬件接入总线，网关硬件会按照内部固件的规则自发报文，通过引脚pin2和pin7进行周期性的自主通信，进而达到模拟ECU在CAN或者CAN FD总线上通信的效果。
本发明的ECU模拟的方法，通过网关硬件+可编程固件设计，可针对性的对固件修改，使得设备具备了独特的能力，能够在不需要外部控制的情况下，模拟并响应CAN或者CANFD总线上的通信，从而提升了模拟ECU的效率和准确性，使得系统评估和测试更全面和可靠，并同时适用于CAN和CAN FD总线模拟方式，灵活适应不同的通信场景，从而更好地满足现代车辆和工业系统的通信需求。与市面上软件+硬件的方案相比，其支持离线使用，无需外部上位机软件启动设备，可以有效的进行离线仿真模拟的功能，可以在ECU量产前进行模拟测试，极大的减少了ECU生产测试环节中的一系列成本。同时，本发明支持的波特率范围广，总线通道数量可选且不会造成总线负载，内部固件可通过编程的方式进行逻辑控制，交互友好，对研发测试人员来说极大的提高了效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种ECU模拟方法，其特征在于，包括网关硬件和内部固件，所述网关硬件设有供电模块、刷写模块和通信模块，所述内部固件为可编程的规则固件，用于定义网关硬件的工作规则，所述刷写模块将编译后的规则固件刷写至网关硬件上，所述网关硬件根据规则固件定义的工作规则自动发送报文，再离线接入总线进行ECU仿真。
2.根据权利要求1所述的ECU模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
选择模式，选择进入工作模式或刷写模式；
读取固件，在进入工作模式后，读取内部固件，按照内部固件定义的规则自动发送报文，再接入总线进行ECU仿真，完成仿真测试；
刷写固件，在进入刷写模式后，将规则固件刷写到网关硬件上。
3.根据权利要求1所述的ECU模拟方法，其特征在于，所述规则固件通过C语言编写，通过编译生成.bin文件；或，所述规则固件通过C++语言编写。
4.根据权利要求3所述的ECU模拟方法，其特征在于，所述规则固件编写支持导入外部开源库。
5.根据权利要求3所述的ECU模拟方法，其特征在于，所述规则固件编写支持逻辑控制功能。
6.根据权利要求1所述的ECU模拟方法，其特征在于，所述网关硬件设有串口连接器，所述供电模块、刷写模块和通信模块的接口均集成于串口连接器上，所述通信模块为CAN总线通信模块，所述串口连接器包括CAN-H和CAN-L接脚，所述通信模块通过CAN-H和CAN-L接脚传输信号；或者，所述通信模块为CAN FD总线通信模块。
7.根据权利要求5所述的ECU模拟方法，其特征在于：所述串口连接器为D型数据接口连接器，所述D型数据接口连接器通过pin9和pin3接通电源，通过将pin6和pin9短接而进入刷写模式。
8.根据权利要求5所述的ECU模拟方法，其特征在于：所述网关硬件还包括Memory模块，所述Memory模块为492kByte型的MCU，所述规则固件通过CAN通信传输方式传输至Memory模块；或，所述规则固件通过CAN FD通信传输方式传输至Memory模块。
9.根据权利要求5所述的ECU模拟方法，其特征在于：所述网关硬件通过周期性的自主通信方式，达到模拟CAN/CAN FD总线ECU通信的效果。
10.根据权利要求5所述的ECU模拟方法，其特征在于：所述网关硬件为PCAN-Router系列网关设备。
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