(1) .s文件與.par文件
這兩種文件格式為ECU參數(shù)的不同編碼方式，都記錄了設備需要寫入的ECU的參數(shù)值。.s文件為標準MOTOROLA s-record，其代碼是由ASCII格式的字符組成的，其中包含了存儲數(shù)據(jù)的地址、數(shù)據(jù)長度、存儲的數(shù)據(jù)以及校驗碼。.par文件包含了ECU具體參數(shù)的名稱和值，需要與參數(shù)說明文件excel共同使用進行ECU的讀寫。
(2) File Decoder
讀取、識別兩種文件格式中的數(shù)據(jù)，儲存在應用程序中供用戶使用，并進行文件之間相互轉換的操作。
(3) Message Handler
負責把應用程序中的參數(shù)數(shù)據(jù)按照Webasto Telegram Specification格式打包準備發(fā)送，也負責把接收到的數(shù)據(jù)按照同樣協(xié)議拆包，識別后保存在應用程序中。
(4) Communication Agent
應用程序通過調用該層次模塊實現(xiàn)對串行通信接口的透明操作。
(5) COMM API
Windows串行接口API函數(shù)庫。
(6) KBUS-232 ADAPTER
用來實現(xiàn)PC機到汽車天窗馬達ECU信息傳遞的硬件單元。
2 硬件結構
此汽車天窗馬達ECU通訊系統(tǒng)中，其所選的硬件是基于ISO9141通訊協(xié)議的K線通訊的，所以這里先說明一下K線通訊的特點，然后在此基礎上說明此天窗馬達ECU通訊系統(tǒng)設計時所采用的硬件結構。
2.1 診斷K線通訊特點
根據(jù)SAE規(guī)定的OBD標準，車輛行業(yè)使用K、L線進行診斷和標定。通過K線對某個控制單元" title="控制單元">控制單元進行查詢，通過K線、測試儀和控制單元可進行數(shù)據(jù)交換。換句話說，即通過K線數(shù)據(jù)被雙向傳送（從測試儀到控制單元以及從控制單元到測試儀）。最近生產(chǎn)的車上都裝有K線。而 L線則是用來對控制單元進行查詢的導線，此線在目前生產(chǎn)的車輛中已經(jīng)不存在。由于串口的普及，所以K線實現(xiàn)起來更容易。而邏輯電平的改變，只是需要轉換電路。因此本系統(tǒng)采用K線的通訊方式。由于K線只是一根線，而PC機與控制單元都要向對方發(fā)出信息，所以可以判定此線是半雙工" title="半雙工">半雙工串行通訊。
K線通訊主要有以下特點：
(1) 雙方采用半雙工異步串行通訊。
(2) 工作電壓" title="工作電壓">工作電壓范圍為8～18V。
(3) 使用環(huán)境溫度為－40°C～125°C。
(4) 最大速度是50kbps。
(5) 支持大電流。
(6) 與單片機CMOS電平無縫連接。
(7) 具有對地線保護作用。
(8) 串行通訊碼的每個單元包括10位二進制數(shù)據(jù)，分別為起始位、8位數(shù)據(jù)、停止位，每個單元發(fā)送完畢后設有空閑等待。
(9) 雙方的通訊以“行”為單位輪流發(fā)送，即PC機發(fā)送一行消息后，ECU再發(fā)送一行消息，反之亦然。
(10) 一信息行由下列數(shù)據(jù)組成：第一位數(shù)據(jù)表示本行還要發(fā)送多少數(shù)據(jù)；第二個數(shù)據(jù)用來表示關鍵碼，表示此次用來完成什么樣的操作，如開始參數(shù)、寫數(shù)據(jù)到EEPROM中等；第三個數(shù)據(jù)表示要發(fā)送的數(shù)據(jù)。
(11) 在一信息行中，還包括用于校驗的反碼，一方每發(fā)出一個數(shù)據(jù)后，對方必須對回應此數(shù)據(jù)的反碼進行校驗；由于K線是單線通訊，所以只有在正確處理回應數(shù)據(jù)的反碼進行校驗時，才能保證通訊的順利進行。
(12) 至于PC機在每一個功能塊中如何發(fā)出命令，ECU是如何給出相應信息的，在軟件結構中會做說明。
2.2 K線通訊定義
在車輛網(wǎng)絡中,為準確、可靠地通訊,必須確定一個固定的通訊波特率。假設診斷設備及其連接導線的電容為C_TE,K線對地電容為C_OBW,車輛ECU的電容為C_ECU,定義為:???
?

?設計時以上各電容必?須滿足以下關系: ?
12V電源供電：C_ECU+C_OBW^≤7.2nF;C_TE^≤2nF;24V電源供電：C_ECU+C_OBW^≤5nF；C_TE^≤2nF。
假定K 線通訊波特率最大為10.4kbps,若通訊波特率高于最大波特率,則必須減小允許電容;反之,必須增加允許電容。同時，在車輛診斷網(wǎng)絡設計時,必須保證任何ECU 信息不能引起其它ECU進行數(shù)據(jù)通訊,在診斷儀初始化時,只能有一個ECU響應,或若干個ECU按一定順序響應。
2.3 K線電路連接方式
K 線通訊本質上為半雙工串口通訊。為保證準確、可靠的數(shù)據(jù)通訊, ECU和K線都必須有正確的電平。在K線系統(tǒng)中,發(fā)送時若電壓低于工作電壓的20%, 則認為邏輯“0”,高于工作電壓的80%，則定義為邏輯“1”;接收時低于工作電壓的30%為邏輯“0”,高于工作電壓的70%為邏輯“1”,電壓在工作電壓的30%～70%之間狀態(tài)不確定。由以上分析可知,其電平與常用的串口電平不一致,因此必須設計專門的K 線接口電路,以滿足車輛K 線診斷要求。圖2 為利用L9637D完成的K 線接口轉換電路。

K線可雙向傳遞數(shù)據(jù)，系統(tǒng)初始化后先傳遞ECU地址，連接成功后用于信息交換，典型接口轉換芯片有ST公司的L9637D和Motorola公司的33290等。L9637D是一個與ISO9141標準功能兼容的集成芯片，是專門為車輛診斷而開發(fā)的雙向、半雙工通訊接口芯片。
3 軟件結構
此汽車天窗馬達ECU通訊系統(tǒng)中所使用的參數(shù)主要有兩種類型：*.s參數(shù)類型和*.par參數(shù)類型的文件。其主要的區(qū)別是：*.s參數(shù)文件所采用的代碼格式是S-record，它是 Motorola 公司提供的一種標準文件格式，通過S－records代碼，將可執(zhí)行代碼從主PC機發(fā)送到另外一個目標系統(tǒng)。在發(fā)送的過程中，S－records在其代碼頭上包含目標地址信息和校驗信息來檢驗誤差；而*.par參數(shù)文件是Webasto公司專用的代碼格式，它的代碼主要是包含在ECU中的具體參數(shù)和此參數(shù)的具體數(shù)值。此馬達天窗ECU通訊系統(tǒng)的軟件部分就是在對這兩種參數(shù)類型熟悉的基礎上進行的。
3.1 S-record格式說明
每個S－record由如下六部分組成：

(1) SOR：代碼的開始部分（ASCII ‘S’）；
(2) Type：S－record Type，有幾種類型：
S0：代碼起始段（可選），表示在其后還有其他的代碼。S0后面的地址代碼不被使用，經(jīng)常是（0X0000），有的還包括額外的信息,如表1所示。

?

S0代碼不被加載，可以被忽略，通常為S0030000 FC；
S1：16位地址的數(shù)據(jù)代碼；
S2：24位地址的數(shù)據(jù)代碼；
S3：32位地址的數(shù)據(jù)代碼；
S4：不同的目標系統(tǒng)不同的含義；
S5：不同的目標系統(tǒng)不同的含義；
S6：不同的目標系統(tǒng)不同的含義；
S7：S3代碼結束段；
S8：S2代碼結束段；
S9：S1代碼結束段；
如果S9代碼后的地址代碼為 0X0000，則表示數(shù)據(jù)段的結束；如果其后代碼不為0，則地址代碼表示其開始執(zhí)行代碼的位置，通常為S9030000FC（注：S0，S9代碼是被忽略的）；
(3) Length：兩位十六進制數(shù)，表示Load Address、Code/Data、Checksum的字節(jié)數(shù)；
(4) Load Address: 4、6、8個ASCII字符，表示Code/Data要加載的目標地址。如s1,用4位十六進制數(shù)來表示要加載的地址；
(5) Code/Data：0～64個ASCII字符，表示加載到目標系統(tǒng)的實際代碼；
(6) Checksum：檢測在傳送中是否有錯誤發(fā)生，它的求法如下：
?(1+sump+checksum)mod₂₅₆=0
注：sump 是length、Load Address、Code/Data中從左至右每兩位十六進制數(shù)代表的十進制數(shù)值進行累加所得到的值。
3.2? *.par 參數(shù)說明
.par文件包含了ECU具體的參數(shù)名稱和值，需要與參數(shù)說明文件excel共同使用進行ECU的讀寫。以圖3為例解釋excel中的信息和*.par文件代碼的意義。

?

代碼如下：
[NORMAL]
ucCarType=2
aucPartNumber[0]=17
其中包含的參數(shù)所代表的含義和參數(shù)具體值的信息如下：
(1) Location表示此par參數(shù)在excel中的位置，此例表示在NORMAL段；
(2) Addr.表示代碼在EEPROM中的存儲地址信息；
(3) Parameter name表示代碼參數(shù)的名稱；
(4) Parameter description表示代碼參數(shù)的含義；
(5) Specific description對此代碼進行特定的描述；
(6) Allowed value表示此代碼取值的范圍；
(7) Excel value表示此代碼實際的數(shù)值，此例分別為2、17；
(8) S Value以ASCII碼形式表示代碼，此例分別為02、11；
(9) Drive Value表示通訊過程中實際發(fā)送和接收的數(shù)值；
(10) Parameter表示參數(shù)類型；
(11) C source表示此代碼在ECU中，用哪段代碼來表示；
(12) Type key表示此代碼的數(shù)據(jù)類型。
注：?0 代表無符號字符
??? ?1 代表有符號字符
??2 代表無符號的短整型
??3 代表有符號的短整型
??4 代表8 bit 數(shù)組
??5 代表16 bit 數(shù)組
3.3? K線通訊協(xié)議及應用
ISO9141主要為車輛與診斷設備之間的通訊國際標準, ISO9141已被美國加州大氣委員會(California Air Resource Board)所采納,其ISO14230為專門指定的用于道路車輛診斷的協(xié)議。根據(jù)ISO14230 的規(guī)定, K線通訊消息基本格式如表2 所示。

表2中各參數(shù)含義如下:
Fmt:幀字節(jié);Tgt:目標地址;Src:源地址;Len:附加長度字節(jié); Sld :功能識別字節(jié);Data :數(shù)據(jù)字節(jié);CS:校驗和。
其校驗和滿足以下公式:
i={(i-1)+}mod256(1)
式(1)中:1=<1>。
K 線協(xié)議采用消息結構進行信息傳遞,可分為請求消息、指示消息和響應消息,其中，響應消息可分為正響應和負響應,所有這些消息都具有相同的結構。
Webasto汽車天窗馬達ECU與PC機的通訊方式是K 線通訊協(xié)議的一種應用，其代碼基本格式如下：長度位、命令標志位、數(shù)據(jù)位(n=0…16)和校驗位，如表3所示。

?

所以最小的通訊長度為3，即：傳輸?shù)男畔↙EN、ID、CHKSUM(傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)n＝0)。
為了保證PC機與ECU之間的通訊正常，使用校驗碼來確保發(fā)送代碼的安全性，它是通過所有代碼的位與CHECKSUM_BASE=0xAA異或來求得。計算方法如下：
發(fā)送端的校驗碼:
CHKSUM_s=CHECKSUM_BASE xor LEN xor ID xor DATA_1 xor... xor DATA_n
接收端的校驗碼:
CHKSUM_r=LEN xor ID xor DATA_1 xor... xor DATA_n xor CHKSUM_s xor CHECKSUM_BASE
CHKSUM_r的結果為0，說明通訊順利完成。
為了確保通訊正常，在串行通訊過程中，規(guī)定兩個接收字節(jié)之間的時間不得超過50ms，若超過，則認為此次操作失敗。
此汽車天窗馬達ECU通訊系統(tǒng)軟件的程序流程如圖4所示。汽車天窗馬達ECU通訊系統(tǒng)的軟件運行如圖5所示。

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