汽車整車控制器底層軟件開發(fā)及程序集成的思考

汽車之家 劉文宇

前言

結(jié)合我國汽車工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，本文研究選擇了分布式驅(qū)動電動汽車研發(fā)作為研究對象，整車生產(chǎn)成本較低、機械噪音較低、控制性能較優(yōu)秀均屬于分布式驅(qū)動電動汽車所具備的優(yōu)勢，而為了給予分布式驅(qū)動電動汽車研發(fā)一定支持，正是本文圍繞汽車整車控制器底層軟件開發(fā)及程序集成開展具體研究的原因所在。

1.汽車控制軟件開發(fā)流程分析

汽車整車控制器軟件開發(fā)需應(yīng)用汽車電控系統(tǒng)軟件V型開發(fā)模式、RTW代碼生成技術(shù)，整車控制軟件開發(fā)流程可以描述為：“整車控制軟件控制功能需求制定→建立Simulink仿真模型→驗證Simulink仿真模型→RTW代碼生成及驗證→程序集成→整車控制器底層軟件開發(fā)→整車控制軟件調(diào)試→整車控制器調(diào)試（基于單輪輪轂電機試驗臺架）→整車控制器實車測試→整車控制器開發(fā)完成”，結(jié)合這一系列流程可直觀發(fā)現(xiàn)汽車整車控制器底層軟件開發(fā)所具備的重要意義[1]。

2.汽車整車控制器底層軟件開發(fā)

對于汽車整車控制器軟件開發(fā)來說，底層軟件開發(fā)是為了防止硬件部分改變導(dǎo)致的所有程序變動出現(xiàn)，汽車整車控制器底層軟件的開發(fā)因此可較好服務(wù)于開發(fā)周期的縮短，通過改變底層驅(qū)動實現(xiàn)的硬件部分改變應(yīng)對屬于其價值的最直觀體現(xiàn)。

2.1 初始化子程序開發(fā)

作為硬件與應(yīng)用軟件的隔離層，底層驅(qū)動直接關(guān)系特定硬件系統(tǒng)的獨立開發(fā)與模塊封裝，而由于本文研究整車控制器采用了英飛凌公司生產(chǎn)的32位MCU TC1767，這就使得英飛凌公司所制作的軟件DAvE必須應(yīng)用于汽車整車控制器底層軟件開發(fā)，MCU的快速使用將由此獲得有力支持，這種支持在CPU時鐘頻率、存儲器、外設(shè)、工作事件的配置中均可發(fā)揮不俗效用，而DAvE軟件具備的自動生成可執(zhí)行代碼功能也將大幅提升汽車整車控制器底層軟件開發(fā)效率，具體的初始化子程序開發(fā)應(yīng)圍繞以下幾方面展開[2]。

2.1.1 系統(tǒng)時鐘模塊設(shè)置

采用外部時鐘，始終頻率設(shè)置為33.33MHz，存儲器為56位、精度為0.03us，計時范圍可達68.55年。結(jié)合汽車整車控制器需要，設(shè)計使用的TC1767帶有7個額外系統(tǒng)始終寄存器，使用TIM0-TIM6進行表示，TIM0-TIM6在計時范圍、精度方面均存在各自特點，而TC1767攜帶的2個定時器則需要在系統(tǒng)時鐘模塊設(shè)置在發(fā)揮效用，因此設(shè)計采用了TIM4系統(tǒng)時鐘計時、CMP0則負責(zé)系統(tǒng)定時50ms進入一次系統(tǒng)中斷，這里的TIM4計時范圍、精度分別為97.73天與2ms。

2.1.2 CAN模塊設(shè)置

結(jié)合TC1767特點與研究對象實際，可發(fā)現(xiàn)方向盤傳感器、電機控制器為定制產(chǎn)品，這就使得CAN模塊設(shè)置環(huán)節(jié)無法進行CAN波特率的改變，因此將第一路、第二路CAN波特率分別設(shè)置為250kbps、500kbps，而為了實現(xiàn)四輪獨立驅(qū)動控制，采用了11位標(biāo)準(zhǔn)幀進行設(shè)計，其中左前輪接收ID、發(fā)送ID分別為0x075與0x074，右前輪接收ID、發(fā)送ID分別為0x065與0x064，左后輪接收ID、發(fā)送ID分別為0x085與0x084，右后輪接收ID、發(fā)送ID分別為0x095與0x094，CAN系統(tǒng)會在收到電機控制器發(fā)送信息后產(chǎn)生中斷。

2.1.3 其他模塊設(shè)置

A/D模塊設(shè)置、串口模塊及I/O模塊設(shè)置同樣屬于初始化子程序開發(fā)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，前者需關(guān)注CHANNEL0通道進行的數(shù)模轉(zhuǎn)換，后者則需要設(shè)置三個I/O口接收檔位信息，Tasking軟件需要在其中負責(zé)匯編器、編譯器、鏈接器的集成。

2.2 信號采集處理子程序開發(fā)

該環(huán)節(jié)主要包括A/D信號的采集子程序開發(fā)、檔位信號的釆集處理子程序開發(fā)，前者采集程序設(shè)計為：“開始→設(shè)置時間采集點→明確STM_CMP0初始值→A/D采集中斷函數(shù)→A/D信息轉(zhuǎn)換→存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)→設(shè)置下個時間采集點”，后者則需要進行停止檔、前進檔、后退檔的變量信息存儲，如P1_IN_P7代表停止檔[3]。

2.3 通訊接口子程序開發(fā)

方向盤轉(zhuǎn)角傳感器CAN通訊子程序?qū)儆谕ㄓ嵔涌谧映绦蜷_發(fā)的主要內(nèi)容，考慮到定制方向盤傳感器采用16位數(shù)據(jù)精度，因此采用計算方向盤轉(zhuǎn)角并判斷正負的開發(fā)計劃，具體開發(fā)實現(xiàn)需得到TURN的支持。此外，電機控制器、PC集、整車控制器的CAN通訊子程序開發(fā)同樣需要得到關(guān)注，這一開發(fā)使用的CAN通訊發(fā)送協(xié)議的字節(jié)1、字節(jié)2、字節(jié)3、字節(jié)4分別為0x02、控制參數(shù)、占空比、0x03，而采用時間觸發(fā)信息發(fā)送方式、設(shè)定系統(tǒng)定時器（DAvE中），即可實現(xiàn)高質(zhì)量電機運行控制，接收CAN信息子程序流程可描述為：“開始→CAN信息→CAN信息為8字節(jié)→CAN信息分析計算→無故障→數(shù)據(jù)存儲→結(jié)束”。

3.汽車整車控制器底層軟件程序集成

3.1 變量數(shù)據(jù)交換

通過RTW工具生成代碼進行整車控制策略模型輸入量與輸出量的變量名定義，如其中的左前輪轉(zhuǎn)速變量名為control_U.relf、右后輪轉(zhuǎn)速變量名為control_U.reff、踏板變量名為control_U.pedal，左前輪電機占空比變量名為control_Y.zkblf，由此即可滿足控制策略程序、底層軟件程序之間的數(shù)據(jù)交換需要。

3.2 主程序整合

整合目標(biāo)應(yīng)確定為RTW工具生成的包含ert_main.c函數(shù)與DAvE生成的底層驅(qū)動初始化程序包含的MAIN.C函數(shù)，具體整合流程可描述為：“主函數(shù)開始→“文件包含”聲明→主函數(shù)→硬件設(shè)備初始化→軟件參數(shù)初始化→程序開始→接收處理數(shù)據(jù)→輸入變量→控制計算→輸出變量→發(fā)送給電機控制器”，由此通過tasking軟件即可開展編譯工作，由此生成機器碼并將其下載至整車控制器，即可較高質(zhì)量完成整車控制器軟件開發(fā)工作。值得注意的是，上述主程序整合流程的確定與包含ert_main.c函數(shù)形式較為簡單具備較為緊密聯(lián)系，底層軟件的數(shù)據(jù)賦值也在其中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，這些均需要得到業(yè)內(nèi)人士高度關(guān)注。

4.結(jié)論

綜上所述，汽車整車控制器底層軟件開發(fā)及程序集成具備較高現(xiàn)實意義，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的系統(tǒng)時鐘模塊設(shè)置、CAN模塊設(shè)置、通訊接口子程序開發(fā)、主程序整合等內(nèi)容，則提供了可行性較高的相關(guān)路徑支持，而為了進一步推動我國汽車工業(yè)發(fā)展，制動能量回收、高速行駛狀態(tài)下的轉(zhuǎn)動控制等研究理應(yīng)得到業(yè)界重視。

[1]沈璟虹.雙輪轂電機整車控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[J].石家莊學(xué)院學(xué)報,2017(6):35-39.

[2]田韶鵬,闕同亮.基于模型設(shè)計的電動車整車控制器開發(fā)研究[J].自動化與儀表,2017(9):60-64.

[3]李青.基于硬件在環(huán)的電動汽車整車控制器功能測試方法初探[J].通訊世界,2017(21):335-336.