calibration的“前世今生”——从simulink开发到CANape的XCP标定

整体思路

上图为部分具体开发流程，基本上为：先根据需求定义架构和接口，给到应用层和底层做同步开发，测试完成后进行集成并编译链接烧录，最后进行系统测试。详细可参考V模型和ASPICE流程标准。

其中，标定量的设置贯穿在很多过程域中，具体为：应用层开发（标定量存储类型的设置），底层开发（支持XCP/CCP通信协议），和系统标定（CANape）。下面挨个解释。

0. simulink添加标定量

先概述一下：进行simulink开发应用层时，模型一般包含3个部分：model、data和configset。model代表算法，data一般为观测量、标定量和常量的设置等，configset则是硬件配置和一些生成代码高级定制。具体详见simulink自动代码生成专栏。

simulink添加标定量和进行代码生成的核心就是data中数据字典的管理。（这里也要说明一点我个人体会：simulink生成代码虽然降低了软件开发的门槛，但如果想要用好这个工具还是要先去了解一些c、计算机组成原理和操作系统的知识。）

假设现在我们有如下model： OutB=（InA+1）*2

生成代码后如下，其中的红圈Constant_1和红圈Gain_1为float类型的定值：1.0F和2.0F。

现在想把这两个地方设置为可标定量。需要两步：1）给可标定量起个变量名，2）设置该变量的存储类型。首先第一步起名字为calib_1和calib_2：

然后设置calib_1和calib_2的存储类型，这里需要用到数据字典data dictionary。数据字典是matlab推崇的用于统一管理模型变量（如标定量）的工具，可较细致的控制变量的定义、声明、数据类型和存储类型等。方法如下：
右键模型选中model properties

选择data选项卡，新建或浏览现有数据字典（这里使用新建）：

打开后可看到下图中：1是base workspace，2是数据字典，3是模型。1和2都可以设置变量，如果重复定义则局部优先。（比如优先级递减：mask子系统，数据字典，base workspace）

可以在数据字典中添加很多种变量，一般来讲分为：signal和parameter。signal是信号，一般用于信号线变量观测。parameter是参数，可用于标定、常量、结构体等。我们在数据字典里添加2个parameter，并设置相关属性，如下：

上图最重要的属性就是变量名、value、data type和storage class。

• 变量名一定要和模型里一致：数据字典和模型匹配就是通过名字匹配的。
• data type要设置正确。
• storage class是存储类型，这是重中之重，具体会在《simulink自动代码生成》里详细讲一下，这里如果像设置标定量应当选择为”volatile“。生成代码后如下：
  
  
  这里解释下为何选择volatile：
  计算机存储结构：
  

便于理解的讲，计算机存储结构可分为3级：cache、RAM和Flash。

• cache是cpu内部高速缓存，容量小但速度快，下电后数据清空
• RAM是内存，容量稍大但速度稍慢，下电后数据清空
• Flash是外存，容量最大但速度最慢，下电后数据不清空

程序和数据烧录在Flash中，这样下电后程序仍存在。但运行时，程序会放到RAM中，其中频繁访问的程序和数据会放到cache中（有专门的调度算法进行分配）。而CANape和因卡等标定工具在标定过程中是改变RAM里的变量，标定结束后在上位机生成hex，烧录到控制器的Flash中。这就存在了一个问题：如果想要标定的数据被CPU频繁访问，那么很有可能被存放到cache中，这时CPU只访问cache中的该变量，但CANape/INCA只能修改RAM里的该变量。
此时就可以通过关键字volatile解决该问题，volatile的意思是：告诉CPU，该变量会被外部线程或程序改变，不要为了访问速度做优化（放到cache里），老老实实从RAM里访问数据。
备注：volatile不是变量的意思，它可以和const联合使用，如

const volatile int i = 10 ;

上面这行代码的意思是：每次从RAM里访问，且本程序不能改变该值。

回到simulink，这样设置生成代码后可以和底层代码一起编译链接和烧录。编译链接过程中会生成elf文件，该文件可简单的看作为hex和map的集合，其中包括可执行的程序、变量及其对应的地址。可使用elf生成CANape可读的标定数据库A2L文件。（simulink生成代码是也可以勾选生成ASAP2的a2l文件，有变量但变量对应的地址为空，只有编译后才分配地址）

1. 前期准备A2L的制作

安装完成CanApe软件 , 插上CanApe硬件（ 如：vector 1640A）。打开A2L编辑软件 ASAP2 Editor（注意不是ASAP2 Viewer），新建工程如下：

选择下图map files处导入编译器生成的elf或者hex文件
并选择正确的map文件格式

map文件加载后，会出现软件开发过程中设置的的可标定量，具体见下图左侧栏

选择你需要的标定量，属性为 w /r 的变量。 可以选择为 calibration parameter，属性为 only read的变量，只可以选择为measure parameter 。
导出并保持 xxxx. A2L 文件（可看作为针对CAN工具使用的map文件，里面放的也是变量和地址）

2. 配置CanApe的XCP标定工程

打开canape软件，并新建工程：

将新建的工程保存在一个文件夹内：
选择是否创建该工程在桌面上的快捷方式：
配置device：

然后：
导入A2L文件：

配置CAN的通讯参数：

因为该工程是根据A2L生成的，所以下图这里就不用重复添加map文件了。

在下图中设置XCP通讯的ID，一般有底层开发人员提供。
然后点击TEST Connection，测试是否可连接成功

3. CANape标定

开始在新建的CANape标定工程内，进行标定
选择想要观测或者标定的变量：

可在graphic中观测
点击运行后可在此处进行标定