汽车标定技术--标定概念详解

Original 快乐的肌肉汽车MCU软件设计 2024-03-08

1.概述

2.基于Flash的标定

3.基于RAM的标定

4.AUTOSAR基于指针标定概念

5.小结

1.概述

最近有朋友问到是否用overlay标定完后数据就直接在Flash中，其实不然，是需要关闭overlay然后通过XCP Program指令集或者UDS刷进Flash。

从这里看出，之前文章对于标定的描述还是不够细致，导致出现了误会，因此这里再详细分析一下标定的概念。如有错误，请大家指正。

我们知道，标定参数(即Parameter)实际上对于ECU的控制算法来说是一个常数，最简单的例子，油门踏板开度影响喷油量，假设算法为y= ax+b。要在某个固定踏板开度(x)达到我们预期喷油量(y)，要反复调整的只能是常数a和b。

因此，所谓参数的标定，就是通过技术手段保证在ECU的开发阶段能够调整paremeter的值。那么我们就来看看有哪些技术手段可以实现参数的调整。

2.Flash中的标定参数

我们在开发的时候，对于常数其实会用修饰符进行限定的，如下：

const uint32 Parameter_A = 1;

在进行编译链接之后，编译器会把这个Parameter_A分配到Flash的区间(链接文件里的ROM段)并给定一个地址(通过Map文件可以查找)，同时也从编译出来的hex的地址去找到这个值 1，如下图所示：

那么要修改这些参数，应该怎么办呢？有两个办法：

通过在源码中修改常数值，重新进行编译，然后刷进ECU里。这样很麻烦，遇到稍微大一点的工程，编译都得十几二十分钟，很显然这种方法是不符合现在的开发流程的。
通过FlashDriver对存放Paremeter_A的Flash空间进行重编程，这种方式比上述重新编译要好一点，但是还是实时性不够，并且目前的FLash特性是没有办法按照Byte进行擦除的，意味着要修改一个标定参数就必须擦掉整个Sector，重新刷写所有的标定参数，这显然是不可接受的。当然，如果ECU外挂的EEPROM，那么就不会存在这个问题了，但是访问速度和相应的开发成本也是阻碍参数的实时标定。

另外，还需要提一点的就是，如果编译器优化等级开的比较高，作为常量的Parameter_A有可能会被优化，直接作为一个数值出现嵌入到代码中，而不会出现在map文件里。因此我们在定义标定参数这种类型常量时，通常会按照如下定义：

volatile const uint32 Parameter_A = 1;

volatile可以有效防止被编译器优化；

此外，为了方便管理和能迅速定位到标定参数，我们通常也会在链接文件里定义一块单独的空间，在代码里使用#pragma把参数放到该空间里，如下：

#pragma section "Cal_Flash" const uint32 Parameter_A = 1;

这里我们简单讲了标定参数只在Flash里的时候应该如何修改，实际上这种方式并不能支持我们在ECU运行过程中动态修改

所以，我们能不能想个办法把这些参数搬到一段RAM中，在RAM里实时修改，修改完成后再把标好的参数重新刷进Flash。

显然这个想法是成立的。

3.RAM中的标定参数

我们定义一个带初值的变量，如下图：

uint32 Parameter_A = 1;

编译器会给这个参数分配RAM空间地址，并且初值存放在Flash中。我做过一个试验，用英飞凌TC2xx系列，在不修改链接文件的情况下，编译器给标定参数分配一个RAM地址，但实际上存在Flash里，如下图：

这是怎么实现的呢？我们查看链接文件关于.data段的定义：

这行代码的含义就是加载运行在RAM(DSPR)，但是初值存放在PFlash，上电时启动代码会将Flash中的值拷贝到RAM里。控制算法去获取Parameter_A的值也是从RAM去拿值的，所以这种情况我们就可以在ECU运行过程中动态修改标定参数的值。这个时候还不是完全体，通常我习惯是拿出一段单独的Flash空间方便标定数据的管理，借鉴上面链接文件的修改，就可以在RAM和Flash单独定义一块空间专门给标定使用，因此在链接文件里有了如下定义:

#pragma section "calDataOvc"

const uint32 Parameter_A = 1;

但是这样又有一个问题，因为标定数据的地址是RAM地址，那么使用标定上位机导出的标定数据hex文件还是RAM的空间。这个时候我们想要把标定数据刷到Flash，还需要对hex文件做一个地址的偏移，最后通过UDS或者XCP自带编程指令集进行刷写。这也比较麻烦，所以英飞凌、NXP均针对这个问题实现了memory overlay的功能。有兴趣的可以看我之前的文章：汽车标定技术--MPC57xx是如何支持标定的页切换
英飞凌TC3xx-Overlay机制

4.AUTOSAR基于指针标定概念

在AUTOSAR RTE的SWS里，明确提出来标定和测量功能的支持，如下图：

在XCP文档里提出来基于指针标定的概念，其具体实现形式如下：

标定参数的访问地址和数据大小在启动阶段被收集到Pointer Table，最开始均是该Table中收集到的均是参数的Flash地址，并且通过软件给Flash里的参数分配RAM地址，但是此时RAM还是没有内容填充的。注意，这个时候A2L文件里面标定量的地址为Flash地址，当它下发一个download命令后，在XCP Slave这一层首先会检查当前处于WP还是RP，如果是WP，那么此时就Pointer Table就选择使用该标定量对应的RAM地址（对用户不可见），然后进行填充，此时算法获取标定量就通过RAM，从而实现了标定动态修改参数的功能，如下：

这个方案的提出就是为了解决某些标定软件在A2L文件里只识别Flash地址的参数，但是确定很明显：多了一个Pointer Table增加了RAM消耗，同时为了防止内存泄露，本身装标定量的RAM空间也是需要空出来的。目前，我还没有使用过这种方式。

5.小结本文主要梳理了标定的概念，目前使用的比较多的还是基于RAM的标定，同时只要芯片支持overlay(Flash emulation)，上位机可以直接使用标定参数的flash地址，在MCU内部硬件自动进行地址重映射，需要注意的是，即使使用Overlay功能，标定参数的修改始终针对是RAM里的值，如果想要固化到Flash里面，有两种方式：