馬伯祥，聶澤宇，李志寧，段沖磊，陳樹星，張麗波

（一汽解放商用車開發(fā)院，吉林 長(zhǎng)春 130011）

為了滿足商用物流車日益增長(zhǎng)的功能性及舒適性的需求，控制器更新軟件是一種最常用的方法。目前行業(yè)上90%的商用物流車以CAN總線作為主要通信總線，通過(guò)診斷指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器的診斷刷寫功能。物流車進(jìn)行刷寫時(shí)，需要目標(biāo)控制器和非目標(biāo)控制器均滿足診斷刷寫工作條件，由于控制器診斷實(shí)車刷寫環(huán)境的復(fù)雜性，在控制器刷寫后，可能出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)丟失問(wèn)題。本文針對(duì)一種刷寫后出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)丟失的故障狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并給出相應(yīng)解決方法。

1 問(wèn)題描述

某車型售后反饋問(wèn)題如下：客戶發(fā)現(xiàn)車輛在4S店進(jìn)行控制器升級(jí)后，每次車輛上電后，儀表會(huì)持續(xù)警報(bào)并且故障指示燈閃爍，提示車身控制器BCM節(jié)點(diǎn)丟失，建議立即去4S店處理。經(jīng)4S店對(duì)故障進(jìn)行排查，反饋診斷儀讀取到BCM節(jié)點(diǎn)丟失故障。

在整車環(huán)境或集成環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)丟失是最嚴(yán)重的故障問(wèn)題之一。實(shí)車網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)丟失可能影響車輛安全性能，如：在車輛行駛過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的線束接觸不良，則可能導(dǎo)致車輛急停，存在嚴(yán)重的安全隱患；在升級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器過(guò)程中，整車控制器節(jié)點(diǎn)丟失，發(fā)動(dòng)機(jī)未收到實(shí)時(shí)的駐車制動(dòng)信號(hào)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)控制器升級(jí)失敗，車輛無(wú)法啟動(dòng)，需等待4S店技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)處理等。

2 問(wèn)題復(fù)驗(yàn)及結(jié)果分析

2.1 測(cè)試環(huán)境

模擬車身環(huán)境，可將被測(cè)控制器應(yīng)用于商用車集成測(cè)試系統(tǒng)，以便對(duì)問(wèn)題進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，進(jìn)而分析問(wèn)題原因。商用車集成測(cè)試系統(tǒng)是以實(shí)車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼皩?shí)車功能為原理設(shè)計(jì)的車輛仿真測(cè)試系統(tǒng)，滿足車輛的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測(cè)試和系統(tǒng)功能測(cè)試，對(duì)各路的CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控與數(shù)據(jù)仿真。

以本文適用的CAN總線為例，分為動(dòng)力CAN、舒適CAN、底盤CAN、診斷CAN，測(cè)試數(shù)據(jù)在商用車網(wǎng)絡(luò)集成測(cè)試系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)CAN1-CAN4。商用車網(wǎng)絡(luò)集成測(cè)試系統(tǒng)可對(duì)各個(gè)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控及數(shù)據(jù)仿真、功能仿真及驗(yàn)證等，測(cè)試環(huán)境示意如圖1所示。

圖1 測(cè)試環(huán)境示意圖

2.2 工作原理

2.2.1 通信結(jié)構(gòu)

該車型部分結(jié)構(gòu)原理示意如圖2所示，其關(guān)鍵點(diǎn)在于：①車身控制器BCM處于診斷CAN和舒適CAN；②車門控制器DCM與舒適CAN相連，通過(guò)舒適CAN傳輸通信數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù)；③診斷儀通過(guò)診斷CAN連接網(wǎng)關(guān)控制器BCM，并通過(guò)BCM將診斷數(shù)據(jù)路由到舒適CAN。

圖2 車型部分結(jié)構(gòu)原理

2.2.2 刷寫原理

參照協(xié)議，在刷寫目標(biāo)控制器時(shí)，其余有診斷功能的控制器應(yīng)關(guān)閉故障記錄功能和通信功能，直到目標(biāo)控制器刷寫完成。①關(guān)閉故障記錄功能：防止其余控制器記錄被刷寫的目標(biāo)控制器超時(shí)故障；②關(guān)閉通信功能：避免總線負(fù)載過(guò)高，或者出現(xiàn)干擾報(bào)文等，影響刷寫進(jìn)程。基于圖2車型部分原理，圖3介紹的是通信指令和診斷指令共用同一物理通道的刷寫原理示意圖。

圖3 診斷刷寫原理示意圖

2.3 測(cè)試方向分析

根據(jù)刷寫原理及故障碼分析制定如下4個(gè)測(cè)試方向：①驗(yàn)證BCM控制器狀態(tài)；②驗(yàn)證DCM控制器狀態(tài)；③驗(yàn)證BCM刷寫過(guò)程狀態(tài)；④驗(yàn)證DCM在BCM刷寫過(guò)程狀態(tài)。

2.4 數(shù)據(jù)論證

2.4.1 驗(yàn)證BCM控制器狀態(tài)

將問(wèn)題車輛同批次BCM應(yīng)用商用車集成測(cè)試系統(tǒng)驗(yàn)證其功能，仿真燈光開關(guān)信號(hào)、雨刮開關(guān)信號(hào)等，監(jiān)測(cè)到BCM輸出的燈具打開/關(guān)閉信號(hào)、雨刮器執(zhí)行和關(guān)閉信號(hào)正常輸出。監(jiān)測(cè)BCM總線報(bào)文狀態(tài)，總線負(fù)載正常、報(bào)文周期偏離正常。測(cè)試結(jié)果為：未出現(xiàn)BCM功能異常、報(bào)文周期改變或停發(fā)報(bào)文狀況，排除BCM控制器停發(fā)報(bào)文導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)丟失可能性。

2.4.2 驗(yàn)證DCM控制器狀態(tài)

同理驗(yàn)證DCM功能，仿真車門開關(guān)信號(hào)、解鎖閉鎖信號(hào)、遠(yuǎn)程遙控信號(hào)，車門執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作，響應(yīng)總線信號(hào)正常。監(jiān)測(cè)DCM總線報(bào)文狀態(tài)，總線負(fù)載正常、報(bào)文周期偏離正常。測(cè)試結(jié)果為：未出現(xiàn)DCM功能異常、報(bào)文周期改變或停發(fā)報(bào)文狀況，未出現(xiàn)DCM誤報(bào)其他節(jié)點(diǎn)丟失故障，排除因DCM誤報(bào)導(dǎo)致記錄BCM節(jié)點(diǎn)丟失可能性。

2.4.3 驗(yàn)證BCM刷寫過(guò)程狀態(tài)

通過(guò)商用車集成測(cè)試系統(tǒng)仿真整車網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，用診斷儀進(jìn)行刷寫B(tài)CM，監(jiān)控BCM刷寫過(guò)程前后舒適CAN及診斷CAN通信數(shù)據(jù)。在刷寫后，進(jìn)行BCM功能復(fù)驗(yàn)，控制器功能正常；對(duì)診斷CAN上的刷寫數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，診斷服務(wù)功能正常，不存在數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)篡改等情況，核對(duì)數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼正確；對(duì)比刷寫前后BCM的通信數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)報(bào)文均按協(xié)議規(guī)定周期發(fā)送。BCM控制器刷寫前后狀態(tài)總結(jié)見表1。排除BCM在刷寫過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致刷寫失敗可能性。

表1 BCM控制器刷寫前后狀態(tài)對(duì)比

2.4.4 驗(yàn)證DCM在BCM刷寫過(guò)程狀態(tài)

同理2.4.3，通過(guò)商用車集成測(cè)試系統(tǒng)仿真整車網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，用診斷儀進(jìn)行刷寫B(tài)CM，在BCM刷寫后對(duì)DCM進(jìn)行功能測(cè)試，DCM功能正常。分析刷寫B(tài)CM前后DCM數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在刷寫過(guò)程中，舒適CAN上有DCM通信報(bào)文，此測(cè)試結(jié)果與上述2.2.2刷寫原理中規(guī)定原則（在刷寫目標(biāo)控制器時(shí)，其余有診斷功能的控制器應(yīng)關(guān)閉故障記錄功能、關(guān)閉通信功能，直至目標(biāo)控制器刷寫完成）不符。針對(duì)刷寫過(guò)程中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)內(nèi)所有控制器的周期報(bào)文進(jìn)行分析，驗(yàn)證是否有其他控制器恢復(fù)通信，得到分析數(shù)據(jù)如圖4所示，時(shí)間戳69~133s時(shí)間段為刷寫車身控制器BCM過(guò)程，開始刷寫B(tài)CM后所有支持診斷功能的控制器停止通信功能，刷寫進(jìn)行5s，即時(shí)間戳為74s時(shí)，DCM開啟通信（恢復(fù)在舒適CAN發(fā)送通信報(bào)文）。初步得出結(jié)論：在BCM開始刷寫時(shí)DCM按協(xié)議要求停止通信，在BCM刷寫過(guò)程中，DCM恢復(fù)通信導(dǎo)致記錄BCM節(jié)點(diǎn)丟失故障。

圖4 集成系統(tǒng)中各控制器通信數(shù)據(jù)分析

查詢DCM在舒適CAN收到的診斷指令數(shù)據(jù)，如圖5所示。診斷指令包括：控制進(jìn)入擴(kuò)展模式指令（02 10 03 00 00 00 00 00）、關(guān)閉故障記錄功能指令（02 85 02 00 00 00 00 00）、關(guān)閉通信功能指令（03 28 03 03 00 00 00 00），DCM均回復(fù)肯定響應(yīng)，且未收到開啟通信的診斷指令（03 28 00 03 00 00 00 00），進(jìn)一步得出結(jié)論，在BCM刷寫過(guò)程中，DCM恢復(fù)通信原因與開啟通信的診斷指令無(wú)關(guān)。

圖5 刷寫B(tài)CM過(guò)程中DCM收到的診斷數(shù)據(jù)

通過(guò)圖5得知，舒適CAN上無(wú)診斷儀在線服務(wù)指令數(shù)據(jù)。查詢?cè)\斷CAN數(shù)據(jù)如圖6所示。診斷CAN上有診斷儀在線服務(wù)指令數(shù)據(jù)，即診斷儀發(fā)出診斷儀在線服務(wù)指令數(shù)據(jù)，但是BCM沒有將該指令路由到舒適CAN。問(wèn)題歸結(jié)為：在刷寫B(tài)CM時(shí)，BCM未將診斷儀在線服務(wù)指令數(shù)據(jù)路由到舒適CAN。

圖6 刷寫過(guò)程中診斷CAN診斷儀在線服務(wù)指令數(shù)據(jù)

2.5 結(jié)果分析

經(jīng)上述試驗(yàn)分析，在診斷儀刷寫B(tài)CM時(shí)，網(wǎng)關(guān)控制器BCM不具備診斷路由功能，即在刷寫過(guò)程中不能路由診斷報(bào)文。因未收到BCM路由的診斷儀在線指令，DCM退出擴(kuò)展模式，跳轉(zhuǎn)到默認(rèn)模式（根據(jù)ISO 14229-1協(xié)議）。進(jìn)入默認(rèn)模式后DCM恢復(fù)了通信功能和診斷功能，未檢測(cè)到BCM的通信報(bào)文，所以記錄BCM節(jié)點(diǎn)丟失故障。

3 問(wèn)題解決與建議

3.1 問(wèn)題解決

為解決文中節(jié)點(diǎn)丟失問(wèn)題，考慮到不同網(wǎng)關(guān)控制器開發(fā)策略不同，給出兩種解決刷寫時(shí)節(jié)點(diǎn)丟失問(wèn)題的方案。

1）方案1，控制器在診斷刷寫過(guò)程中通過(guò)路由方式將診斷指令從診斷CAN路由到舒適CAN：更改控制器刷寫部分底層驅(qū)動(dòng)程序，完善刷寫時(shí)的診斷路由功能，實(shí)現(xiàn)在控制器刷寫過(guò)程中，將診斷儀發(fā)送的診斷指令路由到舒適CAN。

2）方案2，控制器在診斷刷寫過(guò)程中直接發(fā)送診斷儀在線指令到舒適CAN：在控制器進(jìn)入刷寫流程后，控制器在舒適CAN上周期發(fā)送診斷儀在線報(bào)文，并在刷寫結(jié)束后停止發(fā)送診斷儀在線報(bào)文。

本車型由于BCM刷寫部分底層驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu)已固定，且更改架構(gòu)可能影響診斷服務(wù)功能的控制器，經(jīng)方案對(duì)比分析，見表2，采用方案2進(jìn)行問(wèn)題整改。經(jīng)驗(yàn)證，刷寫B(tài)CM后，DCM不記錄BCM節(jié)點(diǎn)丟失，此問(wèn)題不再?gòu)?fù)現(xiàn)。將方案2應(yīng)用于該車型問(wèn)題整改，市場(chǎng)客戶及4S店反響良好。

表2 控制器整改方案分析

3.2 改善建議

根據(jù)本文測(cè)試思路及數(shù)據(jù)分析，為避免具備網(wǎng)關(guān)路由功能的控制器不具備診斷路由功能而造成的節(jié)點(diǎn)丟失問(wèn)題，對(duì)設(shè)計(jì)和測(cè)試方面提出如下建議。

1）設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)部門完善通信協(xié)議，要求在診斷刷寫時(shí)，網(wǎng)關(guān)控制器具有路由診斷指令功能。

2）測(cè)試方面，通過(guò)加強(qiáng)單件環(huán)境測(cè)試用例，保證整車環(huán)境和集成環(huán)境的穩(wěn)定性。用例如下：①模式切換測(cè)試，在XXs內(nèi)未收到診斷儀在線指令，控制器要切換到默認(rèn)模式，防止刷寫其他控制器失敗時(shí)，該節(jié)點(diǎn)丟失；②診斷路由測(cè)試，刷寫時(shí)檢測(cè)控制器滿足停通信報(bào)文、網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文、不停診斷路由報(bào)文條件，防止該控制器不路由診斷報(bào)文導(dǎo)致其他節(jié)點(diǎn)切換默認(rèn)模式，記錄其他節(jié)點(diǎn)丟失。

4 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)診斷刷寫后節(jié)點(diǎn)丟失的情況進(jìn)行分析和改進(jìn)，對(duì)診斷開發(fā)及測(cè)試驗(yàn)證提出了建議，對(duì)如何處理和防范該問(wèn)題給出解決措施，并對(duì)診斷測(cè)試工作及網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工作起到了一定的借鑒意義。