基于XCP协议分析和理解

本篇文章主要从以下几个方面进行对XCP模块的讲解

1.XCP用来做什么；
2.XCP的工具简介；
3.XCP的工作流程；
4.XCP地址映射分析（软件与硬件方式）；
5.XCP的命令简介；
6.XCP中的A2L文件简介；

1.XCP用来做什么？

在汽车电子软件开发中，经常会遇到需要在整车调试或者台架调试时才能确定的一些变量，这个时候就会用到XCP，例如电机控制器的PID参数，可能根据汽车的负载不一样需要调整，这个时候就可通过XCP来标定。

那么XCP主要的用处以下总结为四点：

a.标定

b.测量（反馈一些变量的值供上位机或测试系统查看，如转速等）

c.编程和刷新（例如更新一部分地址的数据值，甚至重编程等，这部分用的较少一般用UDS）

d.对ECU功能进行旁路，简单来说就是模拟ECU的数据

其中主要用a,b两点，其他两点用的比较少。

2.XCP的工具简介

目前XCP主要使用的工具有Vector公司的CANape  ITAS的INCA，Value CAN等工具。

 

3.XCP的一般工作流程

首先XCP是主从的工作结构，主节点（Master）即一个上位机，我们定义它为测试系统，当然你也可以理解为我们使用的XCP工具，一个主节点可以连接多个从节点（Slave），以XCPOnCAN为例，可以通过CAN ID的方式来识别不同的从节点，一般从节点需要两个CANID，一个源地址，一个目标地址。那么硬件连接如下所示：

Master（带上位机的笔记本）<-->CAN工具<-->Slave（ECU 可多个）

a.第一步我们要将Master和Slave连接起来，当然是通过发命令的方式建立连接，具体命令后面进行讲解。

b.第二步可以通过上位机工具监控之前定义好的一些变量，例如速度，转矩，电压等参数；

c.第三步可以进行一些在线标定功能，比如在台架上标定PID的一些参数，标定过程一般是先在一个存储区（RAM）定义的变量找出一个比较好的参数，然后将这个比较好的参数固化下来，擦除原来的数据写入到另外一个映射好的存储区（flash），这个是标定的一般过程；

d.当然也可以通过重新擦写一个数据区域，使用其编程的功能。

我认为映射关系可能是XCP中较核心的一个部分，下面我们讲一讲c步骤中的地址映射。

4.XCP地址映射

首先我们讲一讲 参考页 工作页 激活页  逻辑地址 物理地址的一些概念

 

逻辑地址：为了XCP的逻辑应用定义的一块地址，就像我们给一个变量定义了一个名字一样；

物理地址：它是直接对应存储器上的一块地址比如RAM上的0x0000~0x0200一块地址；Flash 0x1000~0x1200;一块地址；

参考页： 你可以理解为定义的逻辑地址对应Flash上的一块地址，比如逻辑地址0x0000~0x0200对应Flash上一块0x1000~0x1200这个地址；那么参考页的属性在标定过程是可读不可写；

工作页：你可以理解为定义的逻辑地址对应RAM上的一块地址，比如逻辑地址0x0000~0x0200对应RAM上一块0x0000~0x0200这个地址；注意工作页的属性是可读可写（方便标定修改嘛）

大家可以把上面的对应关系 画一画，会更清楚。

 

激活页：就是指选择激活的一个页，比如激活工作页 或者激活参考页等。

 

这里再进一步说一下标定过程：首先激活参考页（仅可读），读取当前的参数，比如PID中的比例因子 P，然后呢切换激活页，激活工作页（可读可写），这个时候就可以在线修改参数，来获得较好的PID曲线，从而确定优化后的参数P，最后，我们还是需要将原来参考页上的P参数参数，写入优化后的P参数，这样就完成了一个参数的标定。

下面我们讲讲两种地址映射方式：

a.硬件方式

有些芯片是支持硬件地址映射的，比如我们现在使用的英飞凌TC27X系列，它的工作方式比较简单，就是在你切换激活的工作页时，操作寄存器，硬件完成地址映射。

举个例子 假如Reg1 = 0时，激活页是参考页，逻辑地址0x000~0x200 对应的Flash中的0x100~0x300;

切换激活页为工作页时，Reg1=1，对应逻辑地址0x000~0x200 对应Ram中的0x000~0x200;

是不是超简单，但是相应芯片价格会贵一点。

b.软件方式

其实就是加入一个offset偏移量来实现。

还是以上面的例子为例：

激活页->参考页   逻辑地址 0x000~0x200  -> Offset=0x100  Flash地址0x100~0x300 =(逻辑地址+Offset)

激活页->工作页   逻辑地址 0x000~0x200  -> Offset=0x000  Flash地址0x000~0x200 =(逻辑地址+Offset)

同样也不不复杂，但是会部分增加软件的维护工作。

激活页->参考页   逻辑地址 0x000~0x200  -> Offset=0x100  Flash地址0x100~0x300 =(逻辑地址+Offset)

5.XCP的命令简介

我个人觉得简单分类，可能更便于大家快速掌握了解，下面我将进行一定的分类方法来进行介绍；

Master->Slave （上位机到下位机）总共0xFF条

     名称                    PID范围

     CMD                  0xC0~0xFF

     STIM                  0x00~0xBF

Slave ->Master（下位机到上位机）总共0xFF条

     名称                    PID范围

     Response             0xFF

     Error                     0xFE

 

     Event                    0xFD

     Service                 0xFC

     DAQ                   0x00~0xFB  //ODT的序号

下面大致解释一下上面名称（命令是不要记得，用的时候去查吧）：

CMD：指的是上位机下发给下位机的一些命令，比如连接命令FF，解锁，获取状态等一些和下位机交互的命令；

STIM：你可以理解为一种上位机下下位机大量发数据的一种方式，相当于反向的DAQ；

Response：肯定应答，指的下位机答复上位机的命令；

Error：否定应答上位机的命令；

Event：事件，指下位机发生某事件时通知上位机；

Service：指下位机在某些情况下，需要上位机执行一些动作，你可以理解为请求上位机服务。

DAQ：很显然，就是下位机上传数据给上位机。

具体的一些命令大家可以去参考协议进行进一步的了解。

6.XCP的A2L文件

为什么将这部分呢，因为个人觉得，这部分才是应用使用的核心。

A2L文件是啥呢？它其实就是一种方便XCP进行工作的描述性一个文件，你可以理解为一个通讯矩阵，包含了项目信息、ECU信息、标定变量信息、测量变量信息等等如下所示。

 

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1. /begin PROJECT /*表示一整个项目，一个文件一个项目*/  
2.   
3.     /begin HEADER /*描述项目信息，包括项目编号，项目版本等信息*/   
4.     /end HEADER  
5.   
6.     /begin MODULE Device/*描述ECU需要的所有信息，一个ECU对应一个MODULE块*/  
7.   
8.          /begin MOD_PAR /*管理ECU的数据，CPU 客户 编号等等，最重要的是内存的分段分页管理，类似DSP中的CMD文件*/  
9.          /end   MOD_PAR   
10.   
11.          /begin MOD_COMMON/*一般性描述信息，比如大小端，数据的对齐方式*/  
12.          /end   MOD_COMMON  
13.   
14.          /begin CHARACTERISTIC/*定义标定变量，包含被标定的变量的名字，地址，长度，计算公式，精度，最大最小值等信息*/  
15.          /end   CHARACTERISTIC /*可定义多个*/  
16.   
17.          /begin AXIS_PTS  
18.          /end AXIS_PTS  
19.   
20.          /begin MEASUREMENT/*定义测量变量，包含了被测量的变量的名字，地址，长度，计算公式，精度，最大最小值等信息*/  
21.          /end MEASUREMENT/*可定义多个*/  
22.   
23.          /begin COMPU_METHOD/*定义计算公式，及原始值和物理值之前的转换关系 如phy = ax+b*/  
24.          /end COMPU_METHOD  
25.   
26.          /begin COMPU_TAB /*定义原始值和物理值的映射关系 一般是枚举变量*/  
27.          /end COMPU_TAB  
28.   
29.          /begin FUNCTION  
30.          /end FUNCTION  
31.   
32.          /begin GROUP  
33.          /end GROUP  
34.   
35.          /begin RECORD_LAYOUT/*定义标定变量的物理存储结构（一维，二维表，三维表等）*/  
36.          /end RECORD_LAYOUT  
37.   
38.     /end  MODULE Device  
39. /end PROJECT