ECU标定知多少

01.标定是什么

“标定”一词的百科定义为使用标准的计量仪器对所使用仪器的准确度（精度）进行是否符合标准的检测。在汽车领域，标定特指在确定发动机、整车、控制算法、外围器件后，为得到满意的整车性能、满足客户要求和达到国家标准，对软件数据进行优化的过程。

直白地说，车辆零部件用料及结构为基础内容，汽车整体表现最终取决于标定过程，包括但不限于发动机ECU标定、动力总成标定、底盘标定等等。ECU(Electronic Control Unit)为汽车电子控制单元，又称“行车电脑”，是汽车数字化最关键的核心部件，车上电子设备、发动机及的变速箱的正常运行与之息息相关，其标定也至关重要。

为更好地了解ECU标定的概念，可以以发动机ECU为例，从其工作原理入手进行了解。发动机ECU通过对发动机点火、喷油、空燃比及尾气排放进行控制，使发动机维持在最佳工作状态。发动机控制系统主要包括：

• 电控点火系统（Electronic Spark Advance，ESA）
• 电控燃油喷射系统（Electronic Fuel Injection System，EFI）
• 废气再循环控制（Exhaust Gas Recirculation，EGR）
• 怠速控制系统（Idle Speed Control，ISC）
• 进气控制系统（Air Induction Control System，AICS）

其中，电控燃油喷射系统图示如下：

▲图1.1 电控燃油喷射系统工作原理图

根据图示可知，电控燃油喷射系统的工作原理为通过凸轮轴位置传感器、水温传感器、曲轴位置传感器等各种传感器测量各种信号，并将其传送给ECU，由ECU处理、分析并判断各型号信息并发出指令、输送给执行器，从而控制发动机正常工作。而ECU的标定工作就是对ECU中的控制参数进行优化，使其满足发动力动力性、经济型、可靠性、安全性、排污性并确定各工况最佳空燃比、最佳点火提前角的要求。为实现这一目的，标定工程师需要对不同参数进行获取（读操作）和标定（写操作），通过分析参数改变带来的性能变化，反复迭代更新后才能完成标定。为规范标定工作，常见的标定标准有CCP（CAN Calibration Protocol，CAN标定协议）协议和XCP（Universal Measurement and Calibration Protocol）协议，本文中重要讲解XCP协议。

02.XCP标定协议

2.1 XCP 概念

“XCP”中"X"是Universal（通用的），表示能适配支持多种底层网络协议和总线类型。XCP主要应用于测量和标定ECU内部参数。此协议能够使数据采集工作与ECU内部运行的任务和中断同步，从而保证当ECU软件更新参数时，能快速采集到所需的参数值。基于以太网的XCP传输层协议可以使用TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）或UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议），不仅适用于物理控制单元，还可用于测量和调整虚拟控制单元。

▲图 2.1 XCP协议框图

XCP协议包含了3个部分，主要分为XCP驱动层（XCP是如何进行数据传输的）、A2L文件（用于定义通讯所需信息）的格式描述和自动化标定的工具的介绍。本文主要介绍XCP驱动部分。在XCP协议中，标定上位机构成Master，ECU 构成Salve，主从机之间通过XCP Message进行交互。

▲图 2.2 XCP message交互图

2.2  XCP通讯模式

XCP包含两种通讯模式：CTO（Command Transfer Object，命令传输对象）与 DTO（Data Transfer Object，数据传输对象）。CTO模式使用问答的方式进行主从之间的交互。而采用DTO模式时，DTO的数据会与Event相关联。

标定一般在真实ECU中进行，但标定工程师可在虚拟ECU先进行一部分预标定工作，从而减少在真实ECU中的标定工作量。

03.SkyEye

SkyEye，中文全称天目全数字实时仿真软件，是基于可视化建模的硬件行为级仿真平台，能通过应用软件仿真技术逼真地模拟出被测软件运行的物理环境，并通过动态执行被测软件来进行软件确认与验证活动。SkyEye虚拟ECU是一套模拟TriCore，PowerPC等架构处理器的汽车ECU控制软件开发、测试和验证的数字仿真平台，能够为汽车ECU提供高效、简单的解决方案。无需真实ECU，开发者即可在SkyEye虚拟ECU上直接运行不加修改的ECU控制软件（可支持二进制程序/源代码）。

▲图3.1 SkyEye虚拟ECU 

SkyEye虚拟ECU除了可以通过协同仿真软件与Simulink发动机模型进行连接交互外，同时也支持与CANape等标定软件进行连接交互。在虚拟ECU的SIL测试环境中，不需要复杂的线束就可以进行标定测试，大大减少了ECU的标定测试任务的工作量，极大地缩短了ECU的标定测试周期。