车用动力控制系统体系架构与设计.ppt.ppt

1、清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)主要内容主要内容o1、汽、汽车电子控制系子控制系统发展展趋势o2、ECU系系统框架介框架介绍o3、ECU设计思路和开思路和开发流程流程o4、基于基于AutoSAR的的软件体系件体系结构构o5、ECU标定相关技定相关技术o6、协同开同开发与版本管理与版本管理清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)1、汽车电子控制系统发展趋势、汽车电子控制系统发展趋势o多多ECU协同工作：同工作：分布式网分布

2、式网络结构构，ECU数量数量越来越多，越来越多，线控控oMpSOCs：单个系个系统功能越来越功能越来越强大、集成度大、集成度越来越高、越来越高、多核多多核多处理器理器、使用智能、使用智能IP核核o标准化，开放化：准化，开放化：统一接口，一接口，在在标准的上合作，准的上合作，在在实现中中竞争争清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)燃料电池主控系统燃料电池主控系统:MPC561+AT91SA

3、M9261S清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)存在问题存在问题o系系统复复杂多多变，多学科，多学科综合合问题，系，系统可靠性要求高可靠性要求高o开开发周期周期过长，还需要大量的需要大量的标定匹配工作定匹配工作o可移植性差，升可移植性差，升级维护麻麻烦o需要大量的人需要大量的人员参与，参与，协同同设计清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle R

4、esearch Laboratory)2、ECU系统框架与结构划分系统框架与结构划分产品的特殊性，工作条件品的特殊性，工作条件恶劣可靠性要求很高劣可靠性要求很高o硬件版本硬件版本o程序版本程序版本o数据版本数据版本(标定定)清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)三层次逻辑结构，包括硬件、控制逻辑和标定数据三层次逻辑结构，包括硬件、控制逻辑和标定数据清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)硬件系统硬件系统清洁车辆（北京市重点）实

5、验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)软件系统软件系统清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)3、ECU设计思路与开发流程设计思路与开发流程统一开一开发过程基本原程基本原则o以需求以需求为导向向o以架构以架构为核心核心o增量式、迭代式开增量式、迭代式开发建立外科手建立外科手术师式开式开发团队清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVR

6、L(Low Emission Vehicle Research Laboratory)清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)Functional designRapid control prototypingTarget codeCalibrationHIL Simulation系统开发系统开发V模式模式 清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)参考方案参考方案odSPACE，半，半实物仿真物仿真oETAS的开的开发工具工具A

7、SCET、标定工具定工具INCAoVECTOR提供提供标准准软件件组件件o其它其它专有方案有方案清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)RTW+Stateflow清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)实时系统分析工具实时系统分析工具o形式化分析工具形式化分析工具UPPAALo基于改进的时间自动机理论基于改进的时间自动机理论oSymTA/So符号化系统分析符号化系统分析工具工具清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low E

8、mission Vehicle Research Laboratory)4、AUTOSARAUTomotive Open System Architecture(汽汽车开放式系开放式系统架架构构)，支持分布式的、功能，支持分布式的、功能驱动的汽的汽车电子子软件开件开发方法和方法和电子控子控制制单元上的元上的软件架构件架构标准化方案，以便准化方案，以便应用于不同的汽用于不同的汽车和平台，和平台，提高提高软件复用，降低开件复用，降低开发成本成本基本目的基本目的:1 解决汽解决汽车功能可用性和安全性需求功能可用性和安全性需求;2 保持汽保持汽车电子系子系统一定的冗余一定的冗余;3 方便移植到不同的汽

9、方便移植到不同的汽车和平台和平台;4 实现标准的基本系准的基本系统功能作功能作为汽汽车供供应5 通通过网网络共享共享软件功能件功能;6 集成多个开集成多个开发商提供的商提供的软件模件模块;7 贯穿整个穿整个产品生命期的品生命期的软件件维护;8 更充分的利用硬件平台的更充分的利用硬件平台的处理能力理能力;9 进行汽行汽车电子子软件的更新和升件的更新和升级。原原则：在：在标准上合作，在准上合作，在实现上上竞争争清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)4、AutoSAR软件体系软件体系清洁车辆（北京市重点）实验室 L

10、EVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)ECU软件架构软件架构oMCU抽象抽象层：处于系于系统底底层，通，通过寄存器直接操作硬件，它包含各寄存器直接操作硬件，它包含各种种驱动。它。它们是一个个是一个个软件模件模块，用于直接，用于直接访问微控制器内的外微控制器内的外设或者是内存映射到微控制器的外部或者是内存映射到微控制器的外部设备。微控制器抽象。微控制器抽象层提供提供统一一的接口，使上的接口，使上层软件独立于微控制器。件独立于微控制器。对于某个具体微控制器抽象于某个具体微控制器抽象层，可以通，可以通过配置、裁减等方式使之适用于配置、裁减等方式使

11、之适用于该系列微控制器的多种系列微控制器的多种衍生衍生产品；品；对于不同内核的微控制器，于不同内核的微控制器，则其其软件架构和某些模件架构和某些模块也也具有借具有借鉴意意义oECU抽象抽象层：给上上层应用提供接口，但必用提供接口，但必须通通过微控制器微控制器层才能才能访问硬件，不同版本的硬件其硬件，不同版本的硬件其ECU抽象层配置是不一是不一样的的o复复杂设备驱动：介于前二者之：介于前二者之间，可以直接与硬件打交道，同，可以直接与硬件打交道，同时也也给上上层应用提供接口，用提供接口，对于于PowerPC系列我把与系列我把与TPU相关的部分相关的部分全部放在全部放在这一一层，其它系列与，其它系列

12、与喷油器油器驱动相关的部分放在相关的部分放在这里，里，这一部分用一部分用单独的文件中列出独的文件中列出o系系统服服务层：与：与OS相关内容以及任相关内容以及任务调度等度等 o应用用层清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)微处理器抽象层划分微处理器抽象层划分oMCU驱动控制：微控制器控制：微控制器驱动主要包括看主要包括看门狗狗驱动，通用，通用时钟驱动和和MCU基本基本驱动，它，它们都由微都由微控制器相关寄存器操作来完成。控制器相关寄存器操作来完成。n看看门狗狗驱动 n通用通用时钟驱动 nMCU基本操作基本操作

13、o存存储器器驱动：通常使用的存：通常使用的存储器主要有器主要有3类，RAM、FLASH和和EEPROM nRAM驱动 nFLASH驱动 nEEPROM驱动 o通通讯驱动：在汽：在汽车电子子领域通常使用的通域通常使用的通讯有有SCI(有有时候使用候使用LIN或或K线)、SPI、CAN和和FlexRay等。每个子模等。每个子模块都包含一个都包含一个统一的数据堆定一的数据堆定义文件文件ComStack_Types.h。nCAN nSPI nLIN nFlexRay oIO驱动 nPORT驱动 nADC驱动 nDIO驱动 nPWM驱动 nICU驱动 清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low E

14、mission Vehicle Research Laboratory)ECU抽象层划分抽象层划分o板上板上设备抽象，抽象，对ECU上的非上的非传感器、感器、执行器的行器的设备进行抽象，如系行抽象，如系统基基础芯片，外部看芯片，外部看门狗等狗等 n电源管理芯片(TLE6368)oI/O硬件抽象 I/O设备的硬件抽象，提供的硬件抽象，提供I/O信号接口来信号接口来访问不同的不同的I/O设备。n多通道低端驱动芯片(TLE6244x)n多通道低端驱动芯片(TLE6232)n开关信号采集芯片(MC33993)o通讯硬件抽象对通通讯设备进行抽象的一行抽象的一组模模块。所有的通。所有的通讯系系统都需要一个

15、特定的通都需要一个特定的通讯硬件抽象，用以屏蔽通硬件抽象，用以屏蔽通讯设备的片内或片外属性。的片内或片外属性。o存储硬件抽象对存存储设备进行抽象的一行抽象的一组模模块。存。存储设备通通过特定的存特定的存 储抽象模抽象模块被被访问。屏蔽片内、片外。屏蔽片内、片外设备的不同和存的不同和存储硬件硬件类型型(EEPROM或者或者Flash)的差的差别，提供，提供统一的机制来一的机制来访问。nSPI外扩EEPROM(MC95320)oECU配置清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)复杂设备驱动复杂设备驱动PowPC系列

16、系列处理器都有理器都有专门的的TPU(时间处理理单元元)模模块，我，我们将比将比较复复杂的的驱动设备用用TPU来控制，主要是来控制，主要是喷油油驱动。o主要功能：复主要功能：复杂驱动模模块主要功能就是根据主要功能就是根据输入的凸入的凸轮曲曲轴信号信号数数齿，并根据，并根据设定的特征参数定的特征参数(包括包括发动机机为几缸、上止点所在位几缸、上止点所在位置以及置以及喷射参数等射参数等)输出控制信号。出控制信号。o输入信号：主要是凸入信号：主要是凸轮曲曲轴信号，都是信号，都是经过调理理电路路处理的数字理的数字信号。信号。o输出信号：出信号：喷油控制信号，几缸机油控制信号，几缸机对应几路数字脉冲信号。几路数字脉冲信号。经过驱动电路最后才得到路最后才得到实际控制信号。控制信号。根据写入的相关根据写入的相关喷射参数射参数(包括脉包括脉宽和提前角和提前角)产生生喷油信号油信号清洁车辆（北京市重点）实验室 LEVRL(Low Emission Vehicle Research Laboratory)系统服务系统服务(OSEK)oTask任任务调度度oAlarm警警报器，器，时间管理管理oEvent事