汽车电子控制系统开发简介-2

1、汽车电子控制系统开发简介张春淮 2009. 6. 17目 录1. 汽车电子控制系统应用 1.1 动力驱动系统 1.2 底盘系统 1.3 车身系统 1.4 多媒体系统 1.5 整车性能控制 1.6 混合动力/纯电动系统2. 控制系统开发管理 2.1 质量、风险管理 2.2 过程控制 2.3 产品开发标准3. 控制系统核心开发流程 3.1 V型模型特点 3.2 V型模型各开发阶段介绍4. 汽车电子控制系统特点 4.1 嵌入式系统 4.2 离散，实时系统 4.3 分布式网络系统5. 故障诊断和Flash工具 5.1 故障诊断 5.2 Flash工具1. 汽车电子控制系统应用1.1 动力系统 发动机系

2、统 变速器、离合器系统 (AMT, AT, CVT, EVT) 分动器，差速器系统1.2 底盘系统 悬架系统(主动、被动) 转向系统(线控、助力) 制动系统(ABS、线控) 车轮 (胎压监测)1.3 车身系统 环境控制系统 灯光控制 玻璃升降 门锁安全 电子仪表1.4 多媒体及信息系统 音频、视频插放系统 GPS定位系统 信息传递系统1.5 整车性能控制 碰撞安全性能(安全气囊) 操控稳定性能(ABS、ESP) 噪声、振动(平顺性) 动力性和燃油经济性1.6 混合动力/纯电动系统 整车控制 电机控制 电池控制 发电机组控制2. 控制系统开发管理2.1质量、风险管理 控制系统开发的支持过程需求需

3、求管理配置管理项目管理供应商管理质量保证控制系统核心开发流程 设计开发方法系统论 项目管理 a) 项目计划 (时间计划、成本计划、质量计划) b) 项目跟踪和风险管理 (期限风险、成本风险、质量风险)系统A系统外部子系统A子系统B系统A边界输入输出子系统A系统A 配置管理 a) 产品生命周期 (开发阶段、生产阶段、运行和服务阶段) b) 版本和配置 - 内容包括：文件归档、文件管理、文件修复更改，例如，不同版本软件； - 开发过程中的信息交换 - 管理所有的原料和工具，例:系统部配置的开发工具：CVS, Doors, Mantis. 需求管理 a )用户需求的记录和解释 - 功能需求 - 用户

4、接口需求 - 系统通信需求 - 实时性需求 - 可靠性需求 - 安全性需求 - 安装，尺寸，重量需求 - 质量需求 - 可测性和升级需求 - 维护保养需求 - 成本和时间对市场需求 b) 用户需求跟踪 供应商管理 a)定义系统组成,接口，及相互责任 b)开发过程的交叉合作。 质量保证 a )系统集成和测试 - 可靠的开发环境 - 组件测试 - 集成测试 - 系统测试 - 验收测试2.2 过程管理 - 开发计划 - 开发实施 - 测试 - 评估2.3 产品开发标准系统开发的基础文件; 例如：IEEE/ANSI 830-1993 需求文档结构标准 ISO 9126 2001 GB/T 16260

5、2003 软件工程产品的质量 ISO 12119 1994 GB/T 17544 1998 信息技术，软件包，质量要求和测试 AutoSAR 开放的系统架构标准.它定义了组件和易于交换的硬件 和平台标准 3. 控制系统核心开发流程3.1 V型模型特点- 在汽车电子控制系统的开发中多用V模型；- V模型适合可靠性和安全性有较高要求的控制系统；- V模型适合系统的组件分布式开发的环境.- V模型缺点: 在早期开发阶段缺乏反馈机制- 解决方法 通过重复开发过程的循环来降低开发风险。 每个集成版本对应的原型称为样件。 整个开发过程常分为A, B, C, D阶段 产品版本D 样件3.2 V型模型各开发阶

6、段介绍 a ) V型模型(软件)用户需求分析系统结构描述逻辑结构分析技术系统描述软件需求分析软件结构描述应用层软件设计底层软件设计软件组件测试模型组件测试系统集成测试系统集成HIL测试标定试验实车功能测试a) 应用层软件设计控制软件的分组 一般情况下(特别较大，复杂的程序)开发环境 Matlab/ Simulink/ stateflow Targetlink C,C+/d.IOr i v e rR T O SC A Nb o o t l o a d e r应 用 层 软 件控 制 策 略软 件底 层 软 件 应用层设计主要内容 输出 控制部分 控制逻辑和控制功能实现 系统安全监测和诊断部分(O

7、BD) 调度程序(scheduler)数 字 量输 入模 拟 量C A N 信 号b) 底层软件设计特点 底层软件是基于芯片的特性结构以及遵循的标准所设计的。底层软件的主要内容 - 上电起动，自检，重起程序 - 程序调度 - 输入输出驱动程序 - CAN驱动程序 - 诊断OBD程序 - CCP程序开发环境 汇编语言(Assembly) C, C+d) 系统集成 将应用层软件和底层软件集成在一起生成系统控制文件。 HEV系统生成的文件： .S19 or .ptp , .a2l , .profe) HIL测试HIL的环境 建立一个虚拟的系统环境(部分控制器为实物。部分子系统为实物,部分为模型) H

8、IL目的 - 验证控制策略 - 控制参数标定 - 性能模拟 - 极限或危险工况模拟 - 故障工况再现及其纠正Plant 函数用Matlab/Simulink/Stateflow or 其它语言编写的描述客观物理系统的模型集合。实物控制器实物子系统虚拟控制器虚拟子系统系统输入通信系统系统输出f) 标定试验标定环境 在实车上进行控制系统、标定参数标定标定工具 ETAS系统： 硬件：ETK, ES591, ES610 软件：INCA, MDA Vector系统: 硬件：CAN Card 软件：CANoe ,CANalyzer标定的控制系统软件 .S19 , .a2l , .prof4. 电子控制系统

9、特点4.1 嵌入式系统(embedded system) 一种特殊用途的计算机控制系统司机环境定点发生器ECU执行器被控对象传感器汽车汽车4.2 离散，实时系统 a) 离散系统 - ECU 处理的变量是离散化变量 - 开环/闭环控制的功能是由离散化来实现的 - 模拟信号AD数字信号 b) 实时系统 - 根据系统复杂性设计一个ECU的工作周期,如ISG整车控制器,HCU的时间周期为10ms. - 单任务和多任务 单任务：设计较小的实时系统，编写一个main() 函数，它包含一个while死循环，在系统中一直运行。 多任务：多任务系统可看成多个单任务系统，它们在同一时间都有运行的可能。- 实时性需

10、求 处理器必须为各任务分配其运行时间，以及各任务之间分配一定得时间间隔。 在给定的系统运行周期内完成整个控制操作。- 处理器的调度策略（多任务系统） 按次序顺序 按优先权 结合顺序和优先权- 实时操作系统实时操作系统的三个主要部分(OSEK-OS,绿色部分) 任务激活的时间和任务控制信息激活就绪调度分配运行挂起挂起状态的任务数量处于就绪状态的任务数量就绪的优先级队列被执行的任务管理所有任务资源优先级顺序4.3 分布式网络系统a)定义 在一个分布式网络控制系统中,数据控制,硬件和数据本身在系统中分散地组织。b)技术网络拓扑结构 - 星形拓扑结构 ECU AECU CECU BECU DA节点B节

11、点E节点C节点D节点节点A节点B节点C节点D节点E- 总线型拓扑结构- 环形拓扑结构节点A节点D节点C节点Bc)车辆中的网络结构 大多数采用总线型拓扑网络,它的典型代表就是控制器局域网-CAN d)总线型拓扑特点 - 所有网络节点共享通信介质 - 一个节点发送的信息可达所有节点 - 易于线缆铺设和网络节点连接，具有简易扩展性 - 一个节点故障不会造成整个网络瘫痪e)总线仲裁机制 - 多节点同时向总线上发送信息时，总线仲裁哪一个信息，将占有总 线; - 总线访问机制为随机总线访问多主站机制; - 报文（信息帧）优先级CSMA/CA机制 CAN总线信息无冲突.5. 故障诊断和Flash工具5.1故障诊断输入输出控制功能车载诊断功能故障管理ISO诊断协议网络层总线驱动器非车载诊断功能ECU控制软件诊断仪a)车载诊断功能(OBD) - 传感器、执行器硬件错误 - 控制功能故障 - 芯片线路故障 - 通信故障 - EOBD：和发动机排放相关的故障诊断b) 故障的存储器管理和特征 - 故障信息存在EEPROM中 - 故障代码(DTC)和故障指示灯(MIL)c)与非车载诊断(诊