• 基于ARM9的智能车载系统设计

    引 言    随着社会经济的发展,汽车已成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。在当前的汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求,开发了各种各样的电子控制系统。本文设计一种基于ARM9 S3C2410A的智能车载系统,它能够通过GPS全球定位系统和GPRS无线通信技术,实现车辆定位以及车辆与控制中心之间的数据通信,构建CAN总线控制模块用于采集车辆主要部分的工作状态,实时监控汽车的主要技术参数,并通过LCD模块显示车载信息的综合信息。1 智能车载系统的功能    车载智能导航终端应具有如下功能:    车辆定位 它指通过GPS全球定位系统获取车辆的当前所处位置,包括经度、纬度、运动速度、标准时间以及海拔高度等信息;    网络通信 它采用GPRS无线通信技术,与监控中心保持联系,实时获取道路交通状况,为交通道路的智能管理提供基础;    故障检测 它通过CAN总线实时检测汽车的主要技术参数;    信息显示 它通过LCD液晶屏显示车辆位置、调度信息以及检测到的汽车技术参数。    智能车载系统可根据用户需要实现其他功能,例如通过GPRS自动报警增加自动报警功能,扩展音频设备和IDE接口设备以增加娱乐功能,通过USB接口连接图像采集设备,对车内外进行视频监控等功能。2 智能车载硬件系统设计    本系统以S3C2410A为主控模块,扩展了64 MBNand Flash,用于存放启动代码和嵌入式Linux操作系统等;64 MB SDRAM用作系统运行时的内存;LCD提供了更好的人机交互界面,并通过串口与GPS模块相连,通过UART异步串口与GPRS模块相连,通过SPI接口与CAN总线相连,利用CAN总线挂接传感器,检测汽车主要技术参数,系统框图如图1所示。2.1 主控模块    S3C2410A是韩国三星公司面向手持设备以及高信价比、低功耗和低价格而设计的一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器。它采用5级流水线,资源丰富;带有独立的16 KB的指令Cache和16 KB的数据Cache,64 MB SDRAM,64 MB NandFLAsH,LCD控制器,RAM控制器,NAND内存控制器,3路UART,4路DMA,4路带PWM的定时器,并行I/O口,8路10位ADC,Touch Screen接口,I2C接口,I2S接口,2个USB接口控制器,2路SPI,其工作频率最高达到203 MHz。2.2 GPS模块    GPS模块主要完成GPS定位信息的接收和处理。根据设计性能的要求和节约系统成本的考虑,选用的就是GARMIN公司的GPS25-LVC接收机,其内置了GPS25OEM板。该接收机与主控模块的接口方式采用RS 232兼容TTL的串行口方式,因此设计中将其与S3C2410A的串口1相连。GPS-25LVC与S3C2410A之间信号线仅需要连接GPS25-LVC的TXD1与S3C2410A的TXD1。另外,还要将GPS25-LVC的地线和电源线连接到主控板的地线和5 V电源上。2.3 GPRS模块    GPRS模块主要完成车辆与车辆、车辆与控制中心的通信。在本系统中,GPRS模块选用MC35。MC35的数据输入/输出接口实际上是一个UART,它可以与S3C2410中的UART接口直接相连。2.4 CAN总线模块    CAN总线模块可以使本系统与其他车载模块的连接,完成收集车辆的状态信息以及进一步控制。CAN总线模块主要包括CAN总线的控制器和收发器,在这里分别选用的是Microchip公司的MCP2510和飞利浦公司的PCA82C250。其中,CAN总线控制器MCP2510实现了CAN总线的协议,CAN总线收发器PCA82C250提供协议控制器和物理传输线路之间的接口。由于CAN总线控制器MCP2510具有SPI接口,因此,系统中将其与S3C2410A的SPI0相连。2.5 故障检测模块    故障检测模块主要是对汽车的主要技术参数进行检测,并显示到LCD显示器上,如果检测到故障,会发出报警信号。本文主要检测的技术参数包括燃油消耗量、制动力、转向力、发动机温度、冷却液温度、前照灯,以及车内噪声和尾气等方面。该模块主要是通过各种传感器把各种信号转换为电信号,再利用信号处理电路把电信号进行相应的处理,使其能与CAN总线模块进行数据传输。2.6 LCD模块    LCD模块用以实现信息的显示,提供一个良好的人机交互界面。本系统主控模块的处理器S3C2410内置了LCD控制器,支持STN-LCD和TFT-LCD。本文选用夏普公司的TFT-LCD模块LQ080V3DG01,该模块具有640×480的分辨率,18位的颜色深度,可与S3C2410A的LCD接口直接相连。3 智能车载系统软件设计    由于Linux具有源代码公开、剪裁方便、移植方便等诸多优点,所以本系统选择嵌入式Linux作为软件运行平台。嵌入式Linux是将Linux内核移植到S3C2410A平台上。嵌入式Linux操作系统不仅可使软件的开发更加灵活,也能使整个系统的可靠性得到提高。该软件设计的具体流程如图2所示。    交叉编译环境是一个由编译器、连接器和解释器组成的综合开发环境。BootLoader是系统加电启动运行的第一段软件代码,类似于PC机的BIOS加上硬盘MBR中的引导程序。它可以初始化硬件设备,建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,为最终调用操作系统内核或用户应用程序准备好合适的环境。Linux操作系统的移植是将Linux内核经过重新的剪裁、编译后移入到S3C2410A上。下面主要阐述各模块驱动和应用程序的编写。3.1 GPS定位功能实现    GPS模块软件设计的基本思想如下:首先接收完整的NMEA0183语句,然后提取相关的数据(时间、经纬度、速度),再将这些数据送去显示或者发送出去,并且可以保存,以便日后查看。    由于GPS模块是通过串行口1与S3C2410A进行通信的,因此本文设计了Linux系统下相应的串行口通信程序。串口程序设计具体步骤如下:    (1)串行口1的初始化:设置串行口1的通信方式为8位数据位,1位停止位,无奇偶校验位。波特率为4 800 b/s。    (2)一帧一帧接收ASCII码字符信息。    (3)对每一帧ASCII码字符信息进行数据处理。    在数据处理过程中,针对需要的定位信息要求,设计了如下的串行通信思想:    ①以“$GPRMC”为过滤条件,接收定位语句。    ②在“$GPRMc”之后的59个字符为有用的信息,所以用“59”作为判断定位语句完整的依据。    ③在数据接收的过程中往往会有两种情况,一种是每帧会得到一个以“$GPRMC”开头的完整语句,另一种是上一帧的后半部分在加下一帧的前一部分共同组成的完整定位语句。3.2 GPRS通信模块实现    GPRS模块是借助GPRS无线网络实现数据的无线传输,从而在不同的车辆或车辆与控制中心之间架起沟通的桥梁,所以软件的功能主要是建立无线连接,按照GPRS通信协议传输数据。    GPRS模块的通信主要是通过串口驱动实现,在嵌入式Linux内核中已经提供了对串设备的支持,因此在配置内核编译选项时,只需要选中对串口设备的支持,就可以实现对GPRS模块的串口数据通信功能。为了实现与Internet的通信,还需要在配置内核编译选项时选中PPP和TCP/IP协议。这样一旦网络连接建立,就可以使用应用程序来实现网络数据的通信。    本系统数据链路层采用PPP协议,它是一种面向字符的协议,是为在两个对等实体间传输数据包连接而设计的,使用可扩展的链路控制协议LCP来建立、配置和测试数据链路。用网络控制协议族NCP来建立和配置不同的网络层协议,并且允许采用多种网络层协议。一个PPP会话分四个步骤:建立连接、连接质量控制、网络层协议配置和连接终止。    嵌入式Linux系统内核源自于Linux内核,并保留了对TCP/IP以及其他的网络协议的支持。在嵌入式Linux系统上编写网络应用程序与在Linux上编写网络应用程序没什么大区别,通常只需要做很小的修改就可以移植到嵌入式Linux系统上。至此,GPRS模块完整地集成到嵌入式终端中。3.3 CAN模块实现    CAN总线驱动程序要完成的报文发送、接收等任务都是围绕CAN总线控制器展开的,因此驱动程序主要是对控制器MCP2510内部寄存器进行操作。CAN总线控制器MCP2510的初始化按照以下步骤进行:    (1)软件复位,进入配置模式;    (2)设置CAN总线波特率;    (3)关闭中断,设置ID过滤器;    (4)切换MCP2510到正常状态;    (5)清空接收和发送缓冲区;    (6)开启接收缓冲区,开启中断。4 结 语    该系统不仅能够通过GPS和GPRs实现车辆定位以及车辆与控制中心之间的数据通信,还能够通过CAN总线检测汽车主要技术参数,为交通道路的智能管理以及汽车的安全驾驶提供了可靠保障。

    时间:2009-10-16 关键词: 系统设计 arm9 智能车载

  • 汽车电子导航技术前景分析

     一、汽车导航系统     汽车导航系统是指车辆道路交通信息通讯系统,包括微机及显示屏、同步卫星定位系统、雷达等。它在微机内存储有大量的与道路相关的系统资料,用安装在道路上的雷达测定车辆间距及数量等交通信息,传输至电脑控制中心并发射到通讯卫星上,卫星把交通信号发回汽车接收器,驾驶员便可从车内显示屏上掌握交通信息。当驾驶员把行程的起点、路线及目的地输入电脑后,电脑即可为驾驶员筹划最佳路线并提供详细资料,实现导航功能,甚至实现自动导航功能(自动加速或减速、自动变道或超车,遇到紧急情况,自动制动防撞)。该通讯系统在汽车发生故障时,还可作为维修服务系统和安全预警系统,因为这一切都可通过通讯卫星及地面服务中心实现。电子导航装置开始用到汽车上,是在20世纪90年代。其主要目的是方便用户,使其能容易而快捷地到达目的地。     另一个是缓解城市的交通拥挤与堵塞。这一装置不像其他汽车电子设备可以自成系统,而是除了车载电子设备外,还需要与全球定位系统、当地交通管理中心等联网,获取有关信息,才能完成实时路线规划及引导任务。因此,不仅结构较复杂,而且要求相应的基础结构相配合。一般汽车导航装置包括全球定位接收系统、微机、液晶显示屏、地图存储阅读装置等。其简单的工作原理就是根据定位系统(可以是全球定位系统,也可以是自律定位系统,或两者的结合)获得精确的汽车实时位置,结合存有的地图,确定到达目的地的路线,并根据交通管理中心监测到的实时交通情况,给出最佳路线的修正,最后显示于显示屏上。可显示一条街,一个路口到一个路口的具体指引,有的还可同时发出语音导引。     早期的导航系统误差范围较大,且仅认液晶屏幕车辆与周边地图的相对位置,目前,已发展到可通过服务中心查询信息,再结合电子地图显示,新系统误差小,引导操作方式有多样选择,且具有各种附加服务系统,完整的汽车导航系统,应该包括全球定位系统和车辆自动导航系统。它一般是由GS天线,结成了显示屏幕路线,并能用语音来提供导航信息,有地甚至只用语音就能指点驾车人预定旅馆,而且还能跟电脑网络接通,收听天气预报、股市行情,以及提供公路前方是堵车的信息并能指出避开堵车路线的其他行驶路线。     二、车用导航计算机     AVIC-D909和AVIC-707两种汽车导航计算机,由日本先锋电子公司研制。计算机均使用具有32位RISG芯片的DVD-ROM自动显示装置,能实现三位混合传感定位。这两款计算机都使用TV-W808型20cm宽屏液晶显示器。为定位更准确,三维定位还辅以水平垂直定位系统。     另外,计算机随时准备着,以便与全球定位系统配用。其中,AVIC-D909计算机还配有音控系统和插件接口存储系统(AVIC-D707也可根据用户需要任选)。车用电脑(导航计算机)还能接收调频广播节目。自20世纪80年代初期以来,电脑在汽车上的应用日益广泛,许多国家所生产的轿车上大装有计算机或微处理机,成为一种标准设备。电子计算机可以按需要,精确地控制在不同工况下的空气/燃料混合气比例和点火正时,用以改善汽车的燃油经济性和尾气的排放;同时车用计算机在制动防抱死装潢子、四轮转向装置、浮动悬架等技术上的应用也已日趋成熟,除机械部分为,计算机还用在空调设备的控制上,以及仪表数字显示方面,电脑被广泛地应用与汽车的各个部分上,将是未来汽车的重要标志特征之一。     电脑在汽车上的广泛运用主要表现在“智能型”汽车上,日本在这丰满对于就比其他国家更为先进,现在研制的智能汽车,可以方便地为假释者提供各种有用信息。未来的汽车将会出现更多的造型奇特、新颖别致、性能卓越的新成员。可以这样说,未来汽车将是超越我们现在的想象力和鉴赏力的科学技术与文化艺术的结晶,未来汽车的新纪元等待这我们去开创。     三、汽车GPS技术的应用与发展     GPS全球导航系统,也称全球卫星定位系统。它根据美国发誓地球周围的24颗定位卫星提供的信号,不断对地面发射并提供三维位置、三为许速度的的嗲子信息,使地球上安装的接收设备,接收到这些信息并用中转设备对这些信息进行分析,从而判定发射信息的物体所处方位的一种定位系统。车辆自动导航系统,是根据GPS接收机提供的车辆当前位置和用户输入的车辆目的地,参照电子地图计算合适的行驶路线并在行驶中以适当的方式给驾驶员提供必要的信息。     GPS的功能主要有:及时显示汽车在预先制定的电子地图中的位置、行驶速度以及与目的地距离。输入目的地后主动生成一条去目的地的最佳行驶路线,并在转弯时用语言提醒用户,使其去任何地方不用问路就可直接到达。随时可查询沿途的酒店、商店、加油站、修理厂、车站、码头等处的最新路况信息,为用户提供方便。可在汽车遭遇抢劫后,在指定范围内停止发动机的运行,并把汽车所出的位置报告警察。停车后可用其播放音乐或VCD。     汽车GPS导航系统主要由两部分组成:(1)由安装在原车上GPS接收机和显示设备组成;(2)由计算机控制中心组成。两部分通过卫星定位进行联系。目前世界上应用较多的自主导航,其主要特征是每套车在导航设备自带嗲子地图,定位和导航功能全部由车载设备完成。     它的工作过程主要有以下几个步骤:     1.用户输入目的地     在出发前,用户通过系统铁的输入方法将目的地输入到导航设备中。除了在系统显示的电子图上直接点击选取地点外,更多时候是借某种输入方法,将目的地名输入到系统中国内汽车自主导航产品基本都是基于PC机构,或者借助外接键盘,以类似PC机的中文输入法作为地名输入方法的汽车导航系统,或者利用触摸屏借助日益成熟的手写识别技术进行中文输入。依靠键盘或触摸屏同时也可以实现几乎所有的功能按键的功能。基于"以人为本"的设计思想,特别是考虑到安全性能要求,目前人们也在开发基于语音技术的产品。     2.行驶路线     汽车导航主机从GPS接收机得到经过计算确定的当前经纬度,通过与电子地图数据的对比,就可以随时确定车辆当前所在的地点。一般汽车导航系统将车辆当前位置默认为出发点,在用户输入了目的地之后,导航系统根据电子地图上存储的地图信息,就可以自动算出一条最合适的图鉴路线,作为新的路线。     3.行驶中的导航     汽车自动导航系统的输出设备包括显示屏幕和语音输出设备。在行驶过程中,驾驶员必须全神贯注于驾驶,而不能经常查看显示屏幕,因此,一个实用而人性化的车辆自动导航的车辆自动导航系统利用语音输出,在必要时刻向驾驶员提示信息。比如,车辆按照系统推荐路线行驶到应该转弯的路口前,语音输出设备提示驾驶员:“300m后请向作转”,这样驾驶员根本不必要关注屏幕的显示,也可以按照推荐路线正确快捷地到达目的地。     目前,世界几大著名汽车公司的导航系统已经达到一个相当完善而且很使用的程度了。国内自主开发的带有局部地图的汽车导航产品。国内一些大城市的公安系统、出租车公司以及其他公共调度系统中,还开发出另外一种车辆定位导航系统,以满足集中调度、快速反映的要求。在这些公共调度系统中的车辆上,除GPS天线和接收机外,并不需要自主导航设备,车辆通过车载通讯设备和总部保持联系。车辆上的通讯发射机可以随时把本车GPS接收机计算出的车辆位置经纬度传送回总部。总部收到每辆外出车辆的位置经纬度信息后,可随时掌握他们的准确位置。通过与外出车辆之间建立的语音通讯信道准确、快捷地作出调度。车载导航系统的GPS导航功能突出,可以帮助驾驶员在错综复杂的城市交通道路网中即使迅速地到达目的地。运用多层引导方菜单方便地按地区、城市、设施功能分类选定目标,导航系统能够立刻测算出最短的行车路线,图文并茂地展示在二维或三维电子地图上,汽车一旦启动,代表实时位置的标志会自动沿着已设定的路线行进。当遇到前方道路堵车或以外情况需改变行车路线时,卫星导航系统会自动复位,并于数秒后自动设置新的行车路线,重新恢复导航功能。汽车导航装置应用与汽车的时间虽不长,但发展很快。尤其在日本,目前全球汽车导航系统的市场以日为领先,1998年生产达140万套。各大汽车公司纷纷将其作为选装件向顾客提供,1998年为新车配套就占总产量的64%。     日本在这方面发展很快,据报载,目前日本有600万辆汽车使用了电子导航系统,占全部汽车保有量的10%,而2000年以来出产的新车中的30%,安装了电子导航系统。通用汽车公司投放美国的绝大部分车型现在都已将车辆智能信息系统当作了标准装置。另据报道,标致公司已将所有LX级406型和607型车都已安装了卫星导航装置,成为车内标准设备。丰田公司正计划将电子导航系统作为天津丰田新车型的选装部件。主要是他们很早就开始了数字地图的准备,投入了15亿日元,制作了一条较完整的数字化公路与街区地图。另外,日本一些城市街道比较复杂男认,以及日本人对电子产品的爱好,故这类新产品的市场发展很快。

    时间:2009-10-15 关键词: 汽车电子 分析 导航技术

  • GPS全自动公交语音报站器的研究

    1 引言    目前,国内各大城市公交系统基本采用人工干预的电脑报站器。首先根据运营线路设置上、下行线路;公交车司机在驾驶的同时,当快到站时,按下相应报站按键。而进站时,由于人流较多,影响司机工作导致漏报站、错报站时有发生,影响公交服务质量,而且存在着很大的交通隐患。因此,这里提出一种GPS全自动公交语言报站器的设计方案,该方案采用GPS全球定位系统,无需人工干预,当车辆快到车站时可全自动实现语音报站。2 GPS公交报站系统的原理    GPS(Global Positioning System),即全球卫星定位系统。每颗GPS卫星时刻发布其位置和时间数据信号,用户接收机测量每颗卫星信号到接收机的时间延迟,根据信号传输的速度计算出接收机到不同卫星的距离。同时接收到至少4颗卫星数据时,就可以算出三维坐标、速度和时间。GPS接收模块接收GPS卫星发送的定位数据,经简单的字符串操作可分别找出GPS信号中的经度、纬度以及相应的格林威治时间等定位信息。然后,将这些经纬度信息通过串口发送给单片机处理。    图1为GPS公交智能报站器原理。GPS模块接收所选卫星发来的导航信息和星钟校正参数的时间,计算出车辆当前的经纬度坐标信息。将此坐标信息与存储在单片机中的车站的经纬度坐标信息比对(可以设定阈值),就可查得车站站名信息,由语音系统播报即可。3 系统器件选型3.1 GPS定位模块——Leadtek GPS-9543LP    目前市场上GPS模块较多,由于系统对GPS模块无特殊精度要求,出于成本的考虑,选用价格相对便宜的LeadtekGPS-9543LP定位模块。其定位精度10 m,能满足设计要求。Leadtek GPS-9543LP提供一个双列20针的对外接口,如图2所示。它有两组全双工的异步串行接口,便于和单片机通讯。在加电后开始运行,其基本运行过程如下:    (1)自检 加电后开始自检,通过输出通道报告自检结果,其过程将检测RAM、Flash、接收器、实时时钟和晶体振荡器。    (2)初始化 自检完毕后,将开始卫星探测和跟踪过程。整个探测过程是完全自动的。正常情况下,GPS-9543LP将用45 s的时间获取定位信息(在已知星历表时只需8 s),之后通过输出通道传送有效的位置、速度和时间信息。    (3)导航探测完毕后,GPS-9543LP通过输出通道发送有效的导航信息,包括经纬度、海拔、速度、日期/时间、误差估计、卫星和接收机状态。    (4)卫星数据收集 运行时,GPS-9543LP将自动更新卫星轨道数据。    GPS-9543LP采用美国国家海洋电子协会制定的NMEA-0183通信标准格式。其输出数据采用ASCII码,内容包含纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向以及卫星状况等信息。一条$GPGGA输出语句包括17个字段:语句标识头,世界时间,纬度,纬度半球,经度,经度半球,定位质量指示,使用卫星数量,水平精确度,海拔高度,高度单位,大地水准面高度,高度单位,差分GPS数据期限,差分参考基站标号,校验和结束标记(用回车符< CR>和换行符<LF>),分别用14个逗号分隔。如单片机接收到以下定位信息:    $GPGGA,114641,3002.3232,N,12206.1157,E,1,05,12.9,53.2,M,11.6,M,*4A    表示使用“$GPGGA”格式语句,世界(格林威治)时间为11时46分41秒,位置在北纬30度2.323 2分.东经122度6.1157分,定位有效,接收到5颗卫星,水平精度12.9 m,天线离海平面高度53.2 m,所在地离地平面高度11.6 m,校验和为4AH。    从GPS板接收的数据流是文本字符串,可根据GPS输出数据NMEA-0183通信标准格式所定义的各种记录语句的结构组成特点,编制程序解析其中有用信息。由于帧内各数据段由逗号分隔,因此在处理缓存数据时一般通过搜寻ASCII码“$”判断是否是帧头。在识别帧头的类别(GPGGA)后,通过对所经历逗号个数判断当前正在处理的是哪一种定位导航参数,并作出相应处理。3.2 语音合成模块    XF-S4240语音合成模块是嵌入式中文语音合成模块。该模块通过异步串口(UART)、SPI接口及I2C总线3种方式接收待合成的文本,直接合成为语音输出。XF-S4240采用3.3 V电源供电,支持GB2312,GBK,BIG5,UNICODE 4种内码格式的文本,具有智能的文本分析处理算法,可正确识别和处理数值、号码、时间的度量衡符号,具备较强多音字处理能力;可男声、女声双发音;支持软件调节语速、语调、音量;支持多种控制命令,包括:合成、停止、暂停合成、继续合成等。其命令由3部分组成如表1,其命令共有6个,详细内容如表2,表3 所示。4 GPS公交智能语音报站器的硬件电路    该系统采用常见的AT89C52单片机作为控制器。该器件成本低廉且内部有8 KB的EPROM。GPS模块和语音模块均采用异步串行通讯模式与单片机通讯,简化了硬件连接。由于AT89C52只有一个串行口,因此需扩展 AT89C52的串口。采用单片机的P3.0和P3.1分别控制GPS和语音模块的RXD,低电平有效如图3所示。只有当某控制引脚为低电平时,对应模块才享有使用串口的权力,达到串口分时复用。    在GPS定位模块Leadtek GPS-95431JP中,系统主要关心经度、纬度、卫星数信息,只需以逗号为标识符提取这些信息即可。对于GPS数据是否有效,是通过检测搜索到的卫星数可否大于等于4来判断。如果要在车上显示时间信息,同样可以提取实时的时、分信息(世界时间与北京时间相差8 h)。由于语音合成模块支持文本格式,所以只要将所需合成的语音汉字(如“前方到站”、“请做好下车准备”等)转为GB2312码,按帧命令的要求格式由单片机向语音模块发送数据即可,它与AT89C51通讯通过全双工异步串口实现。5 系统软件程序设计    系统采用Keil C结构化编程,主要完成:接收GPS模块数据,从GPS数据获取经纬度信息、语音报站。站点的经纬度信息,站名以数组形式存放。主程序主要完成串口初始化,设置波特率4 800 Kb/s。在中断服务程序中,读取的经纬度坐标信息与存储的站点坐标比对,达到设定的阈值时,将串口权交给语音模块,调用语音程序即可播报,报音结束再将串口权交回GPS模块。如将串口权交语音模块,可用P3=P310x01和P3=P3&0xfd两句语句实现;同样,将串口权交回GPS模块.可用P3=P310x02和P3=P3&0xfe语句实现。系统程序流程如图4、图5、图6所示。6 系统调试    整个系统由GPS模块部分和语音播报模块部分构成,先调试这两个模块,工作正常后再联调。站点经纬度信息,应在到站前50 m左有处实测(将本系统GPS测得的经纬度信息用LCD显示,即可制成经纬度显示仪),这样才能在公交车快到站时启动播报信息。同时,由于上、下行站点位置接近,站名信息相同,为了避免进出站重复播报,软件中在对GPS测得的经纬度信息与站点信息比对后,应对查得的站名信息的前两个字与上次播报的站名的前两个字比对,确认是不同站名再播报。这样就能实现无需人工设置上下行线路的自动播报。7 结束语    使用AT89C51单片机、GPS-9543LP全球定位模块和XF-S4240语音合成模块,实现了公交语音自动报站系统。根据公交报站的具体要求,系统还可继续完善。本装置能够把司机彻底从报站任务中解放出来,并减少交流隐患,因此该系统设计具有很好的应用前景。

    时间:2009-10-15 关键词: GPS 全自动 语音报站器

  • 高效的汽车电子测试——种贯穿HIL仿真到诊断的测试环境

     在当今的汽车电子开发过程中,测试扮演着十分重要的角色。然而,在使用正确的策略、思想和工具以使将来实现更为高效和自动化执行测试方面,业界仍然有许多潜力可挖。本文分析了测试技术的现状,阐明了在实践中所发生的交互作用疑难问题,并且证明了今天已经可以使用现成的工具以一种优雅而高效的方式解决与测试相关的具体项目任务。        1.引言    过去十年,汽车电子行业的状况发生了翻天覆地的变化。起初,在汽车上仅使用了几个ECU,但是现在某些豪华车安装的ECU数量已经超过[JW1]了60个。增加的电子系统提高了安全性、舒适性并节约了能源。今天,更多的创新依赖于电子技术,而很多功能的实现也日益依赖于软件。    复杂度的提高使得全面而高效的测试变得比以往任何时候都更加重要。大量电子元件的广泛使用导致潜在错误源的数量急剧增多。由于测试可以尽早发现并改正错误和降低成本,因此无论在ECU开发的哪个所有阶段它都是不可或缺的。此外,只有将部件集成起来并运行于真实环境和实时条件下时,一些系统缺陷才会暴露出来。这让测试成为了一门跨部门和跨厂商的学科。    早期发生的大量电子故障说明,在不考虑上述事实且忽视系统测试的情况下会发生什么问题。问题发现的越晚,对抬高成本产生的影响就越严重。而极端情况下由于修正错误而引起的产品召回更加清楚地说明了这一点。虽然汽车工业的成员吸取了这些教训,对测试极为重视,然而我们仍然可以通过现有的资源来进一步提高测试效率。此外,尽管测试成本占用了项目预算大部分资源,但它保证了ECU的正确功能。因此,使用明晰的概念(比如使用现代方法和工具代替不全面的自动测试步骤)来最大化的提高测试质量和测试深度是非常重要的。    2.分析、仿真和测试工具    ECU网络是汽车电子的中枢。而残余总线仿真方法为进行ECU测试建立了重要基础。如果没有对ECU环境的初步模拟,那么大多数ECU都不能有效地地运行。比如,很多ECU只有在提供网络管理功能的条件下才能正常运转。    来自Vector Informatik公司的CANoe是一款被广泛用于分析、仿真和测试分布式、嵌入式系统的工具(图1)。它被广泛应用于残余总线仿真并且支持所有重要的总线系统——特别是CAN、LIN、MOST和FlexRay——Vector Informatik公司也提供适用于这些总线系统的PC接口。现有的商业接口卡可用于从CANoe访问ECU的I/O线路。此外,Vector还宣布将发布一种带有特定测试功能(比如切换附加负载到ECU终端和将其直接短路)的I/O硬件产品。图1:CANoe包含针对网络系统的分析、仿真和测试功能。    各种分析功能、仿真组件和测试序列依赖于以数据库形式集成在工具中的模型。它们可能是用于CAN的DBC格式的通信矩阵、用于FlexRay的FIBEX文件、用于MOST的XML功能目录或用于 LIN的LDF文件。同样,CDD和ODX描述文件可以用来描述ECU的诊断功能。测试描述文件除了包含系统的基本信息外,还包含了信号、报文和诊断服务等的符号化名称。这简化了测试人员和测试开发者的工作,并且在测试和通信描述之间创建了一个抽象层。    任何能运行Windows操作系统的简单 PC工作站都可运行CANoe。使用实时配置系统可以建立具备更高实时性能的、更为强大的测试站。实时配置系统由两部分组成(图2):一台运行实时操作系统(Windows CE)的专用电脑,用于执行残余总线仿真和实际的测试;另一台独立的PC机,用作图形用户界面和进行评估。在该设置中,系统也可用作进行部件HIL测试的测试执行环境。图2:双机运行的CANoe Real-Time提供了更高的实时性。    3.测试与开发的集成    如今的开发模型在各个开发阶段都要求进行测试(图3)。通常,个体测试是独立的、分离的活动,是由专门的人使用专门的工具、语言和方法在有适当配置的专用工作站上完成的。这里,创建测试通常是一项独立的工作,与其他开发活动是分开的。图3:测试在所有开发阶段都是不可或缺的。    这种分段式的工作方法源于将开发过程中众多不同的任务分配给专门的工作组。但是,如果对任务分割的要求太严格,那么不同开发和测试任务间的众多关联点将很有可能不能被优化利用。例如只有很好地协调部件测试和系统测试才能避免开发过多内容相同的冗余测试用例。当使用兼容工具时,已经开发出来的测试用例可以作为其他不同领域的开发基础。避免冗余开发的做法释放了占用的资源,举例来说,可以将其投入到现有测试用例及其高级开发的确认工作中。全面的测试管理为协作提供了坚实的基础,共用相同的测试用例优化了测试的广度和深度。协调也有助于发现和填补测试缺口。    除了连接不同的测试阶段,开发和测试活动也必须相互联系且互相适应。应当将测试理解为开发的一个组成部分,它需要使用恰当的方法和工具来支持。在程序和结构上得到保证之外,必须保证这一点。在此,重要的是测试与开发一起进行,而不是只在要求的正式确认阶段进行。理想的情况是,可以直接在ECU开发者的工作地点利用现有的资源直接进行测试。    为此,CANoe提供了一个用来执行测试的运行时环境,并可以与残余总线仿真和分析功能并行使用。该流程非常容易建立,尤其是在开发者已经使用CANoe进行残余总线仿真和总线通信分析的情况下。    CANoe的测试组件可以手动、半自动和完全自动化的完成测试。开发者可以从简单测试入手,然后对它们进行扩展和完善。通常,复杂测试的创建过程是确认部门的任务,他们要在开发者的测试上建立他们的测试。    这种测试的一个重要基础是残余总线仿真。理想情况下这种仿真并非由手工建立,而是从系统的描述数据库中自动生成和参数化的。实际工作由所谓的建模DLL(比如交互层、网络管理等)完成,它们是随工具一起提供的或者是由Vector作为OEM专用建模包提供的。残余总线仿真为模拟节点提供的信号可以直接从测试脚本中获取,也可以手工方式激励或添加。    与测试阶段中系统化的计划、执行和归档活动相比,伴随开发的测试通常省略了正式的执行和归档。然而,这些测试对提高整体质量做出了实质性贡献,因为他们赋予了开发者为后续的测试阶段提供更稳定的产品的能力。    4.成熟度评估和误差分析    在开发过程中,为了评估ECU的成熟度,需要对所有执行过的测试进行全面的评价。除了要考虑单个测试结果在可靠性和相关性方面的质量,更重要的是采用适当的测试来全面覆盖所要求的特性。因此,非正式的测试结果对成熟度分析也是有帮助的。前提条件是(除记录测试过程外)使用兼容的配置管理。从完成面向质量的、结构化的开发过程的角度来说,这也是十分必要的。    无论在何时何地(测试实验室或工作台上),无需用户或测试用例开发人员进行干涉,使用CANoe执行测试时都会生成一个测试记录。这样在进行伴有测试的开发时就不需要做额外的工作。用于测试记录的 XML是一种开放格式,以使其它工具使用以对结果进行更深入的处理。例如在进行成熟度分析时可以使用一个测试管理系统来评价测试记录。    这项工作的本质是测试结果到测试用例、测试用例到需求的映射。使用唯一的标识符(比如一个需求ID)可以很容易地实现这一点,测试用例开发者在单个测试用例中会引用它。CANoe会自动将该标识符复制到测试记录中,这样所有测试用例、测试结果和需求就可以明确地关联起来(图4)。图4: 测试用例和测试结果由ID明确地引用。    分析实际发生错误的原因至少与记录和评估测试结果同样重要。大多数测试工具都不会提供这样的功能或者仅提供一些并不完善的功能。一个重要原因就是错误分析经常被当作开发者的一项完全独立的任务。首先,他们面临理解测试中检测到的错误并跟踪其原因的问题。尤其是当测试实验室报告错误时,开发者甚至时常无法使用测试中用到的系统。    基于上述原因,测试台上的测试步骤以及每一个与DUT间的交互动作都将被强制记录,特别是总线通信。在分析阶段,CANoe允许重放和分析任何需要的记录(日志)。从而有可能在开发场所使用与测试台上相同的测试系统以从中受益,这样开发者就可以独立地再现生成错误的测试用例。在很多情况下,甚至是有必要进行简化时(比如为了避免选择不存在的测量硬件)都可以执行相关测试用例。    5.信号抽象和诊断    抽象是处理软件开发和系统设计中复杂度问题时普遍采用的重要方法。它也可用来处理测试。ECU中不断增多的功能不仅增加了系统的复杂度,还需要更广泛和复杂的测试。选择正确的抽象层组成测试不仅会影响创建测试用例所需要的工作量、进而影响成本,而且会影响测试用例的质量。就像所有其它软件组件一样,测试用例本身也可能会存在错误,应该在使用之前进行检查。此外,还需要必要的维护,比如适应需求的改变和修订测试用例。    信号层抽象是测试ECU功能的常用方法,这也是为什么在ECU中实际的应用程序通常会基于信号抽象的原因(图5)。例如,在一个CAN系统中,ECU交互层提供了信号抽象。这正是CANoe使用交互层的方式;利用网络描述中的信息,它将自身参数化。网络描述同样也可用于创建ECU软件。这保证了ECU和测试环境使用相同的抽象层从而在两者间形成最佳的协调。    信号抽象也表示了——至少在协议层——残余总线仿真。比如,它保证周期性信号的确是按周期发送的。在测试中,ECU是假定置于总线通信的真实环境下的。此外,当修改了系统通信矩阵时,通常可以继续使用保持不变的测试用例。对相同的应用程序,抽象使得相似项目中的测试用例得到复用。图5: 信号一方面提供了消息和I/O线路间的抽象,另一方面提供了测试定义和仿真模型间的抽象。    在ECU测试中,重要的并不仅仅是信号接口。只有在对ECU进行较深层访问时,对许多ECU功能的测试才会有意义。这样的访问是由诊断和标定接口提供的,它们通过ECU的现有总线接口接入。由于在通信进程下已有既定的协议,使用简单的消息序列对这些接口进行访问是没有意义的。而使用适当的诊断和标定抽象才会更加方便与可靠。    在CANoe中,由来自CANdela工具的描述文件或者ODX描述文件负责诊断访问层的参数化。如果没有对ECU实际诊断能力的描述,则可使用CANoe提供的针对KWP2000和UDS的一般描述。ECU专用的一般描述文件或诊断描述文件都为方便地访问那里定义的诊断服务提供了便利,开发人员也许会获得与上文信号抽象中同样的抽象数据和优点。    通过CANoe中的测试脚本就可以使用测量与标定协议CCP和XCP来访问ECU的内部变量。测量和标定工具CANape处理这些协议和需要的ECU描述文件(A2L)。 CANoe通过COM接口控制CANape。这样就达到了与上文的信号抽象及诊断抽象中相同的目标。    6.高效的测试生成    对测试用例的深入研究表明:很多测试用例可以仅从几个循环模式中生成。这种情况在网关ECU中尤为明显:大多数测试用例用于检查信号和报文的路由。也就是说,使用大量测试用例的唯一原因是存在着大量可能的输入和输出数据。但是同样类型的模式也存在于其他类型的ECU中。这意味着许多功能的测试都是如此进行的:首先使用合适的激励使ECU进入一个特殊状态,然后检查进入的状态。这种测试用例的循环模式是:设置信号(激励),等待最大容许响应时间,然后检查新ECU状态下的信号。根据使用测试模式的经验,用户可能识别几个附加的运行时模式,并从中生成许多测试用例。    上述模式表明,测试用例的生成还有被进一步优化的机会。除了提供典型的测试用例编程外,CANoe还为用户提供了基于测试模式来定义测试用例的方式。因为测试步骤是已知的而且已被集成在了提供的模式中,所以就没有必要再对模式内容进行编程了(图6)。这样一来测试用例的生成就被简化为定义目标行为,包括任何需要的补充数据,比如允许的建立时间。图6:使用模式抽象了测试用例的实际执行从而简化了测试开发。    很明显,提供的测试模式位于前文所述的信号抽象之上,借助关联的数据库赋予了对信号、报文等符号化访问的能力,并且将使用诊断服务或I/O信号也变成了可能。简言之:整个CANoe的测试基层结构可与测试模式共用。如果真的有需求超出了这些能力,还可以选择对测试用例进行编程。    测试用例的自动生成是在有合适信息源的情况下有效创建测试的另一种方法。虽然生成的测试内容必然受限于描述水平和来源的深度。然而当通过测试覆盖正式定义的ECU基本特性时,这种测试却提供了相当有价值的支持。生成测试需要很少量的工作,这就使得测试能更快的进行,从而更早地发现问题。图7: 使用生成器可以从完全不同的来源创建测试。    Vector的工具链利用了这种测试生成器的方法。诸如DBC数据库或CANdela定义等描述文件是生成器的资源(图7)。在使用这些文件生成测试用例之后,CANoe就可以立即执行了。因为测试脚本可能使用整个工具的基层结构,所以测试生成器通常都设计的非常简单。比如只需少量的工作生成器就可以从用户定义的网关描述(例如数据库形式或 Excel电子表格)中创建恰当的测试用例。借助前文讲到的测试模式,从客户的特定数据到测试模式格式中间只有一步简单的转换。用户可直接创建这样的生成器。Vector以项目服务的方式提供进一步的支持。    7.总结    汽车OEM和供应商应对增长的ECU测试需求的唯一途径是高效地创建测试和自动化执行测试。本文介绍的测试工具提供了一种被证明的、使用信号抽象/诊断/标定/I/O接口的集成、测试模式概念和测试用例生成器来实现测试任务的解决方案。CANoe是一个测试ECU和网络的高性能实时运行环境。测试开发人员只需在自己的工作台就能在早期创建和执行测试,且仅需做少量工作。CANoe的开放接口促进了全面的测试策略以及工具支持的测试管理的无缝集成。尽管一些用户还把它当作一种远景设想,但只要适当地集成CANoe,也许这种技术在今天就可以达到成熟水平了。Vector正在持续地开发CANoe以适应上述领域的应用,并为用户提供现代而高效的测试平台支持。

    时间:2009-10-13 关键词: 汽车电子 测试 仿真 hil

  • 电动车车身网络CAN总线通讯实现

    随着人们环保意识的增强和世界石油的短缺,纯电动车 [1]迎来了速发展的时期。对于电动汽车,除了要求有很好的动力性和里程续驶,还要求具有普通汽车的各种性能,这就使得电动汽车中的电子设备越来越多[2],汽车线束也越来越复杂,需线束重量与需要的安装空间也越来越大,传统的汽车布线方式根本不能不了电动汽车的要求。因此,汽车网络应运而生,并成为汽车电子技术的一个重要的发展方向。汽车网络主要是指各个汽车电子设备和控制器之间通过总线技术建立通讯网络,这样可以大大简化布线,方便维修,提高导线利用率,同时也大大的较低了制造成本。 CAN总线[3]是现在汽车网络中广泛采用的一种总线型式,它具有结构简单,成本低廉和极高的可靠性等特点。但是对于电动汽车来说,还没有一种专门针对于电动汽车的 CAN总线通讯协议。本文在研究 CAN open协议的基础上,开发出一款针对于电动汽车车身的总线通讯协议,并通过 LABVIEW [4]实现网络的数据通讯。1、引言 CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,其应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络。CAN总线具有如下特点: (1)CAN是到目前为止唯一有国际标准现场总线。 (2)CAN为多主方式工作,网络上任一个节点均可在任意时刻主动向网络上其它节点发送信息,而不分主从。 (3)在报文标志符上, CAN上的节点分成不同的优先级,可满足不同的实时要求,优先级高的数据最多可在 134 us内得到传输。 (4)CAN采用非破坏性总线仲裁技术。 (5)CAN节点只需通过报文的标识符滤波即可实现点对点,一点对多点及全局广播等几种方式传送数据,无需专门的“调度”。 (6)CAN的直接通信距离最远可达 10 K米;通信速率最高可达 1 Mbps。 (7)CAN上的节点数主要取决与总线驱动电路,目前可达110多个。 (8)报文采用短帧结构,传输时间短,受干扰概率低,使数据的出错率降低。 (9)CAN的每帧信息都有 CRC校验及其他检错措施,具有极好的检错效果。 (10)CAN通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤。  (11)CAN节点在严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响。 (12)CAN总线具有较高的性能价格比。 2、车身网络的拓扑结构 对于电动车车身网络[5]来说,电子设备多,位置分布杂乱。为了便于对整个网络进行管理,可以把整个车身网络按找拓扑结构的不同划分为不同的节点。网络节点的划分按照分块划分的原则。节点中的电子设备可以相互间进行网络通讯,不同区域的电子设备通过不同的网路节点进行通讯。在分析电动车车身的设备的基础上,把车身网络分成仪表台节点、左前节点、右前节点、左后节点和右后节点等。 对于车身网络来说,电子设备对于通讯速度都没有很高的要求,所以,按照美国工程师协会 SAE车身网络定义,选择 B类总线,传输速率为 10-125 kbps,网络的拓扑结构如图 1所示:  3、通讯协议报文设计 采用了 CAN总线通用的报文形式[6] 每帧最大的数据长度是 8 bytes。    通讯协议的报文主要任务是发送报文和接收报文,报文以数据帧的格式接收和发送 [7]。数据帧的数据域能发送或接收 8个字节的报文内容。每个字节有 8个位,每次只能发送或接收1个位。通讯协议报文格式如表 1所示。4、基于 LABVIEW的协议实现 硬件采用 MC9S12DP51216单片机[7]。MC9S12DP51216单片机总线采用双绞线和台式上位机。 4.1定义数据结构 在 LABVIEW中,Virtual CAN Interface(VCI) 函数库是专门为 ZLGCAN设备在 PC上使用而提供的应用程序接口,可以从 LABVIEW中直接使用这些库函数。首先创建 VCI函数库德数据结构,定义数据类型为簇,并同时调用库函数[8]。 本系统的程序实现了数据的发送与接受,并通过 CAN总线将收发的数据在前面板上的列表中显示出来。该程序中含有3个主要的 While循环:主循环、发送数据循环和接受数据循环。这三个循环是并行运行的,互相独立。主循环处理处理与用户交互的界面,它使用了事件驱动机制来处理用户在前面板的操作,并通过用户事件与发送数据循环和接受数据循环通信。它包含以下功能:打开/关闭设备、超时、启动 CAN、复位 CAN、读取设备信息、读取 CAN状态、读取错误信息和清空缓冲区。 4.2数据发送和接收函数的实现 接受和发送数据通过控制面板的按钮,调用 VCI函数,并同时把数据实时显示出来。程序框图如图 2和图 3所示。 4.3 驱动模块设计 驱动模块包括超时模块、停止模块、OpenDevice模块的设计、StartCAN模块的设计、 ResetCAN模块的设计、Clear Buffer模块的设计、 GetBoradInfo模块的设计、 GetErrorInfo模块的设计、GetStatus模块的设计和 TREvent模块的设计等。各个模块都是通过在控制面板中设计控制键,并调用子函数,实现需要的功能。 其中 TREvent模块的程序框图如图 4所示。该模块主要用于显示发送和接收的数据。   5、系统测试 5.1建立控制面板和显示面板 车身网络系统要正确地反映通讯状态,首先要采集汽车在工作状态下车身 CAN总线上的众多信号。这些信号可以分成二大类:开光信号和模拟信号。 开关信号也称为数字信号,主要有近光灯开关、远光灯开关、制动灯开关、雾灯开关、转向灯开关、空调开关、雨刮开关。还有一些指示信号亮,需要通过 CAN网络进行传输,在仪表中进行显示的量。这些量包括 CAN故障指示、安全带指示、远光指示、倒车指示、左转向指示、右转向指示、后雾灯指示、制动故障报警指示、驻车指示等。 车身网络中也有一些模拟信号,主要包括电机转速、车速、电池电量、电瓶电压、电池温度等。 通过 LABVIEW软件建立开关量模块的控制面板和显示面板。通过控制面板的按钮,可以发送相应的数据,并在显示面板显示相应的信号。5.2数据接收和发送检测 检测数据的发送和接收,在LABVIEW中设定数据的收发类行为自发自收[9]。启动CAN,指示灯亮,点发送按钮,数据以自发自收的形式发送出去[10],如图 5所示。 6、结论 本文针对电动汽车的特点,建立电动车车身网络。在分析 CAN总线的基础上,建立应用层的通讯协议。应用 LABVIEW软件,编写 CAN网络通讯的上机位软件。为了验证通讯的数据传输和接收,在 LABVIEW软件中进行仿真,经过检测,该系统可以很好的实现电动车车身网络的通讯要求。 本文作者创新点: 应用 CAN总线技术建立了纯电动车车身网络,通过 LABVIEW软件实现了网络连接。并通过系统的通讯测试,验证了网络的可行性。 参考文献[1] 胡骅,宋慧.电动汽车. 人民交通出版社.北京. 2006. [2] 舒华,姚国平.汽车电子控制技术.人民交通出版社.2008. [3] 邬明宽.CAN总线原理与应用系统设计. 北京航天航空大学出版社.1996. [4] 周凯,郭栋.虚拟仪器工程设计与开发.国防工业出版社.2004年8月. [5] 崔胜民,熊杰,王大方.汽车车身CAN网络系统设计.2009,1:32-34. [6] 徐伟,一种适用于分布式测量系统的CAN总线协议.微计算机信息.2007,11-2:32-34. [7] 刘剑锋,桂卫华,黄志武,童海涛,谌介人.一种CAN总线调度算法在机车制动机上的应用研究.2009,1-1:183-187. [8] 王丰 , 栾学德,单片机原理与应用技术,北京航空航天大学出版社,2007. [9] 蔡国英,张宏群.基于 LabVIEW的信号产生与分析系统.国外电子测量技术. 2007,7:12-14. [10] 马迎建,曹洁,宋彭.基于LabVIEW的3458A数据采集系统设计.电子测量技术.2009,1:131-143.

    时间:2009-10-12 关键词: 网络 can 电动车 车身

  • 基于C8051F040的特种车辆电源监控系统设计

    0 引言    汽车在行驶过程中,拥有一个稳定的电源系统,是汽车各个电子器件正常工作最基本的保障。当电源部分发生故障时,为了排除故障,我们需要实时地了解电源发生故障时候的状态。这就要求我们能够在电源发生故障的瞬间,能够捕捉电源实时的故障数据,并能在故障环境下稳定的保存下来。对系统电源参数进行实时采集和记录,能更好地了解系统电源的实际工作情况,从而可以在测试和定型试验中掌握更准确的实验数据,电源监控系统的目的就在于。对系统的电流电压进行实时测量和记录,在回收后,通过串口或USB与PC机连接,将采集到的数据及时传到PC机中进行分析处理,此种设备与飞机、轮船上的“黑匣子”有类似的地方。经特种车辆试验证明,该系统拥有抗过载冲击、抗干扰、数据断电不丢失,三防性能好等特点,外接实时时钟芯片,最小采样周期可达0.1 ms,可以有效的捕捉电压跳变瞬间,并可以实时记录下故障数据,满足了实际的要求。本文以电源监控系统与PC机连接采用串口为例进行介绍。1 电源监控系统的硬件电路设计    电源监控系统的电压采样精度要求为0.1%,电流采样精度为1%。其中电压两路,电流两路。为此采用混合型单片机C8051F040,采用12位的 ADC,最大采样速率为200 kHz,,其次电源监控系统对存取速度和掉电不丢失的要求,现有的FLASH很难满足要求。为此需选用铁电存储器(FRAM),FRAM是Ramtron 公司近年推出的新款掉电不挥发存储器,他结合了高性能和低功耗操作,能在没有电源的情况下保存数据。FRAM克服了E2PROM和FLASH写入时间长、擦写次数低的缺点,相对于锂电池+SRAM的方案增加了数据的可靠性。FM20L08的存储容量为128 k×8 b,其主要特点如下:3.0 V~3.65 V单电源供电;并行接口;提供SOIC和DIP两种封装;功耗低,静态电流小于15,读写电流小于10 mA;掉电后数据能保存10年;读写无限次。2 电源监控系统的工作原理和硬件连接    系统复位成功后,开始数据采集,采集到的数据与系统所要求的电压进行比较,如果符合系统电压要求的范围,做抛弃处理;否则存储到FRAM存储器中。数据存储满后,停止采集,报警。系统原理如图1所示。    对系统电压通过比例电阻加反向二极管进行采样,采样范围为9 V~36 V。电流的采样采用多极电流传感器LTS25-NP,采样范围为直流16 A~20 A。采样方式把多极电流传感器串联到电路中,由于多极电流传感器的电阻很小,为0.18 mΩ,不会产生压降,符合设计说明书的要求。    单片机对串口的扩展已经有很成熟的范例,本文不再列出,下面只列出单片机控制FRAM的原理图。在本系统中采用的是地址信号复用模式,这样可以产生ALE 信号。FM20LO8自身带有锁存器,并且片选信号CE不能像SRAM一样直接接地,需要一个预充电时间,这个信号有HC04和HC32产生。而且地址信号需要在他的下降沿进行锁存,具体扩展如图2所示。3 软件设计3.1 电源监控系统的软件设计    电源监控系统软件分为主程序、数据采集程序、串口通讯程序。工作过程为:电源监控系统首先上电,复位后,使单片机进人数据采集的子程序并进行循环,当FRAM写满后,停止采集,并且报警,进入主循环阶段。等待串口信号进行外部触发,从而进入数据传输子程序。如果此时不进行错误数据传输,下次复位之后,进入等待状态且不进行数据采集,直到收到数据采集指令,如果串口信号有外部触发,将错误数据通过串口送入PC机。程序流程如图3所示。3.2 电源监控系统的上位机程序设计    建立稳定可靠、方便快捷的数据通信是本系统最终实现其功能的必要条件。在 Windows XP下,利用VC++6.0的通信控件MSCOMM进行软件的设计,实现PC机与单片机的数据交换,只需要对端口进行简单的设置即可。在Windows环境下,串口是系统资源的一部分,应用程序通过提出资源申请要求(打开串口),通信完成后必须释放资源(关闭串口)。4 结论    本记录仪具有自身特点,具有采集速度快、抗过载、三防性能好等优点,经车载模拟试验证明,能够满足试验的要求,可以有效的捕捉电压跳变瞬间,并可以实时记录下故障数据,解决了现有的试验问题,达到设计说明书要求。进行电压错误数据监控时的波形显示结果如图4所示。

    时间:2009-10-12 关键词: 系统设计 电源监控 c8051f040

  • 世界首次商用 ITS 验证测试在长春圆满完成

    2009年9月,中国长春市政府与瑞萨科技(以下简称瑞萨)一起,在长春市进行了以公共汽车为载体的世界首次商用ITS¹(Intelligent Transport Systems,智能交通系统)验证测试,并取得了圆满成功。瑞萨以全新无线通信技术提供了能够实现WAVE²通信的 WAVE 终端平台,并证实了公共汽车内WAVE通信的可实现性。目前,全球已有多家公司正在努力实现ITS。该系统可通过网络连接车辆和所行驶的道路来解决交通阻塞及交通事故等道路交通问题。通过车辆与车辆(车车)之间和交通信号设备、道路信息管理系统和其它道路与车辆(车路)之间的大容量数据通信方可实现ITS服务,如ETC³、面向汽车导航系统的GPS、安全驾驶支持系统和公共运输管理服务。自去年以来,世界各地开始努力推广ITS验证测试,以期利用WAVE技术实现ITS。这是由于WAVE可以实时实现图像传输所需的高速/大容量通信,且已被认为是能够支持车—车和道路—车连接的新一代无线技术。在长春市进行的WAVE验证测试是利用了安装在3辆公共汽车、8个公共汽车站和连接长春站与长春市政府的大街上的1个十字路口所组成的WAVE终端。这是首次利用实际应用于商业运营的公共汽车和普通车站进行的此类测试。瑞萨的WAVE终端安装在公共汽车、车站和十字路口,这样就可使各WAVE终端之间进行信息交换,包括各地的照相机采集到的图像信息。十字路口处的情景被投射到公共汽车内驾驶员座椅旁边的监视器上,使公共汽车驾驶员能够确定交通拥挤的情况。同样,在公共汽车内的情况实时反映到长春高速运输管理中心(CTA)后,就能通过了解拥挤程度以及利用信息防止犯罪发生。此外,通过实时收集该终端数据和获取公共汽车的位置信息,CTA就能够估计公共汽车的到达时间,然后将此类信息显示在公共汽车站上,并通过优化公共汽车的到达间隔来实现稳定的公共汽车运营控制。瑞萨于2008年开发了WAVE评估系统,并参与了在多个地方进行的ITS验证测试。中国政府一贯支持在主要城市建设ITS基础设施,且长春市自2007年以来一直在开发自己的ITS基础设施。长春市作为第一汽车集团公司——中国的三大汽车制造商之一——的故乡,聚集了很多汽车相关行业。瑞萨与一汽启明信息技术股份有限公司(长春第一汽车集团公司的一部分)合作,参与了2007年6月开始的ITS基础设施建设规划。此次瑞萨与长春国家光电行业基地有限公司共同主办的测试,得到了长春工业和信息化局以及长春公共运输集团有限公司、长春信息中心的大力支持,建立了验证测试基础设施系统。而瑞萨则提供整合了WAVE技术和相关软件(包括面向总线控制系统的软件)的WAVE平台。根据验证测试结果,瑞萨证实 WAVE 技术不仅能够胜任于道路和公共运输系统的安全监控领域,还可应用到交通控制系统、交通信息服务系统和十字路口处与公共运输系统的安全驾驶辅助中。长春国基软件科技股份有限公司是长春国家光电子产业基地发展集团股份有限公司的子公司,是一家采用WAVE技术、并以在长春市WAVE系统全面展开业务为目标的公司。瑞萨将向该公司提供WAVE 终端平台系统以及主要器件和技术支持,以便全面部署 WAVE 系统。通过ITS解决方案(包括最新 WAVE 技术)的提供,瑞萨不仅在长春市,还在其它城市,为汽车社会的安全、安全性和舒适性做出着巨大贡献。同时,瑞萨还将通过提供从 ITS 验证测试获得的反馈信息、利用瑞萨的高级 WAVE 评估系统和开发采用了WAVE技术的SoC为WAVE 标准化做出贡献。IEEE 801.11p4和ETSI5现已计划将WAVE标准化作为统一规范。

    时间:2009-10-10 关键词: its 验证测试

  • 用于超声检测的汽车应用SoC(Maxim)

    用于超声检测的汽车应用SoC(Maxim)

    Maxim推出MAXQ® RISC微控制器产品线的最新成员:用于超声检测的混合信号微控制器SoC (片上系统) MAXQ7667。作为一个高集成度的DAS (数据采集系统),该款SoC为弱信号的远距离测量或多目标识别应用提供高性价比方案。器件集成的功能允许设计人员为成本敏感的传感器信号调理系统增添智能化功能。MAXQ7667针对EPA (电子泊车辅助)和PDC (泊车距离控制)等汽车传感器系统进行了优化,该器件还非常适合需要位置测量的工业处理、自动化及手持式应用。该款7mm x 7mm器件集成了精确测量位置所需的主要功能模块,包括突发信号控制(脉冲传输)、模拟回波接收、数字信号处理以及微控制器。这种先进的集成架构降低了系统成本,便于传感器的安装。MAXQ7667具有可编程突发频率发生器,用于补偿变送器的容差、根据温度调整频率、以及实现诊断功能。可编程突发信号和占空比可以根据环境条件优化功率。回波接收通路包括可变增益放大器、16位Σ-Δ ADC、用于消除OOB (带外噪声)的数字带通滤波器,此外还包括带有低通滤波的数字解调器,以构建回波包络。通过一个可产生中断的16位门限检测器实现回波检测,该检测器的门限和滞回电平可编程设置。这款微控制器可用于进一步的信号处理,或者作为门限检测器使用。该款集成的16位、16MIPS微处理器支持32KB闪存、4KB数据RAM和8KB固定用途ROM。微控制器可以编程进行参数动态优化、根据时间和噪声调节门限、优化频率以实现与变送器的匹配、以及根据目标位置调节功率和门限。其它性能包括一个用于诊断和温度测量的通用ADC、带有寻址功能的LIN兼容UART、3个带有中断功能的通用定时器、一个系统定时器、带有中断功能的通用I/O、以及单电源供电方式。MAXQ7667提供节省空间的48引脚LQFP封装,工作在-40°C至+125°C汽车级温度范围。可提供评估套件以加速设计进程。评估套件包含评估电路板和基于PC的IDE (集成开发环境),其中包括调试器、编译器/连接器、限时使用版本的IAR C编译器和仿真器。另外,Maxim网站提供了很多关于MAXQ系列产品使用的应用笔记和软件实例(china.maxim-ic.com/MAXQ)。

    时间:2009-10-09 关键词: maxim SoC 汽车应用 超声检测

  • 基于VC++的汽车动态称重系统软件设计与实现

    0 引 言    随着我国经济的发展,作为国家经济命脉的公路运输量也急剧增加,而超重车辆所占的比例也与日俱增,这已对交通安全和公路寿命造成了严重威胁。在此情况下,由于传统的静态称重存在效率低,占地面积大,移动不方便等缺点,已不能满足发展的需要。于是车辆行驶称重技术(Weigh in Motion,WIM)作为一种智能称重技术已得到了广泛研究和迅速发展。动态称重系统研发面临的主要问题是怎样在保持高精度的情况下,提高车辆通过的速度并降低成本。解决方法有两个,一是引进国外成套设备;二是自主研发。其中,引进国外设备,因价格昂贵,维护不便等诸多因素,不能广泛应用;国内对于动态称重系统的研究和生产较国外稍晚,但发展迅速并日趋成熟。目前,国内较为流行的是轴重测量,即分别测出车辆各轴的轴重,再由称重系统计算出整车重量。整个系统由传感器、数据采集卡、应用软件、数据库系统以及微处理器、LCD和打印机等组成。本文针对动态称重系统中数据采集、分析、处理、显示、保存等环节的特点,采用面向对象的设计思想,在VC++平台下研发动态称重系统应用软件,该软件具有实用性、可复用性、易扩充及易维护等特点。1 误差分析及处理    动态称重系统的误差来源包括动态因素和静态因素。动态因素主要有汽车自身的振动、称重区路面的不平整,汽车经过此区的速度及加速度。静态因素主要体现在客观环境的变化和硬件自身问题,如:当时系统所处温度、传感器是否运行良好,模/数转换的分辨率等。误差的来源决定误差的处理方式。一方面通过对检测硬件条件和检测方式的设定避免产生不必要的误差,另一方面通过良好的数据处理方法提高软件处理数据的精度,目前主要有以下几种方法:ADV法、DV法、V法、位移积分法、补偿法、专家系统、参数估计法、神经网络。在动态称重系统中滤波方法主要有:有限幅滤波、中值滤波、算术平均值、滑动平均、加权平均滤波、复合滤波等方法。本软件采用滑动加权平均滤波,即设一个数据缓冲区依顺序存放N次采样数据,每采进一个新数据,就将最先采集的数据丢掉,而后求包括新数据在内的N个数据的加权平均值,便得到该次采样的有效数据。    其中:    式中:Xn为第n次采样经滤波后的输出;Xn-i为未经滤波的第n-i次采样值;N为滑动平均项数;Ci为加权。2 应用软件的整体设计2.1 系统结构与主要模块    本系统基于C/S三层架构,用户接口层采用友好的GUI界面,主要是用户相关操作的实现以及数据显示;业务逻辑层进行模块化的设计,包括参数设置、数据采集、传输和处理;数据库服务器层对数据库的操作进行封装,主要完成数据的保存与维护。整个软件功能模块图如图1所示,包含了数据传输、数据处理、输入/输出、数据显示等四大模块。以信号的处理与显示为核心,信号的流向如图2所示,首先在称重区不断得到重力传感器所采集的电压信号,进行滤波、放大、A/D转换,并将所采集的数据根据上位机系统初始化形式,以串口或者网络通信的方式传输,上位机对所接收的数据进行判断后,予以滤波、运算、存储、显示,并将所得出的结果以委决书或发票回馈于车主。2.2 类图    通过此类图完整显示本汽车动态称重系统软件的内部静态结构,如图3所示。其中,CDatabase,CDis-pose,CDisplay,CTransport,CPrint,CQuery,CMotion-Line,CStaticLine分别表示数据库连接类、数据处理类、数据显示类、通信类、报表打印类、查询类、动态曲线和静态曲线类。数据处理类对数据传输类具有依赖性。3 软件实现3.1 传输实现    工控系统的数据通信一般以串口为主,但由于串口通信只能用于短距离通信,网络通信也得到了一定的应用。本系统在通用性的前提下实现串口和网络通信两种方式。考虑到汽车动态称重系统对数据的实时性、可靠性要求,通过对通信类采用多线程封装,实现主动发送串口和网络监听的实时数据采集,提高实时数据传输效率。用到的线程函数有两个,一个是监听线程函数UINT ListenThread(LPVOID pParam),另一个是读数据线程UINT ReadTread(LPVOID pParam)。由于本系统对同一串口的不同时读写,所以不存在同步操作,监听线程在后台通过对WaitCommEvent事件的监听调用,读取线程完成下位机数据的接收。3.2 数据处理实现    由于动态称重过程中存在大量的动态干扰因素,易造成传输模块所传数据存在较大误差,所以首先选择算法对接收数据滤波进行预处理,然后进行标度转换。数值计算求出轴重,而滤波是这部分的核心,下面给出加权滑动平均滤波的主要实现代码:3.3 数据显示    显示模块主要完成三方面内容:采集所得实时数据的动态曲线显示,经过处理后数据的静态曲线显示及整个软件的界面显示。动态曲线和静态曲线分别继承类CDisplay,该类以虚函数的形式只提供接口,并未具体实现;子类在继承后根据自己的实际情况分别实现。显示类的设计如下:        通过对CDrawItem类的封装使软件界面的显示以Windows系统为标准,坚持置用户与控制之下,减少用户记忆负担,保持界面一致的原则。3.4 数据库类的设计    完成数据传输、处理以后,要对所得数据进行存储,以便查询、统计。通过对数据库访问技术的比较发现,ADO数据库访问技术具有易于使用,速度快,内存支出少等优点。本系统选择以MFC为基础,对其三个主要对象Connection,Command,Recordset的属性和方法进行封装,并命名为CWimDataBase类。在任何要用到数据库操作之处只需加入其头文件“CWimData-Base.h”并声明对象,则调用其公共属性和方法即可进行数据库操作。    如:利用m_WimDb对象调用函数ConnectDb连接数据库。4 结 语    针对目前主流动态称重系统硬件结构以及数据处理过程的特征,本应用软件采用面向对象的程序设计方法进行设计并予以实现,充分利用了面向对象中的继承、封装及多态等特点,实现了软件的模块化,达到了模块之间高内聚、低耦合。应用测试表明,该软件具有实用性、可复用性、易扩充、易维护且界面友好,符合实际的应用需要。

    时间:2009-10-09 关键词: 汽车 vc 软件设计 动态称重系统

  • 3年投3.4亿 上海打造汽车电子芯片制造产业化平台

    根据国家产业政策,纯电动车已开始成为我国汽车行业的一个重点发展方向。在国家提出3年之内新能源汽车要形成50万台的规划目标后,为加速推动汽车电子本地化、产业化进程,上海市《建设高可靠性汽车电子芯片制造产业化平台》项目已经启动,3年共投3.4个亿以上海先进(ASMC)现有工艺线为基础打造上海汽车电子芯片制造产业化平台。为让更多相关企业了解平台并参与平台建设,推动平台内企业上、下游的紧密合作。上海市交通电子行业协会、上海市集成电路行业协会联合上海先进半导体制造股份有限公司日前召开了“上海市汽车电子产业化平台合作交流会”。  具备核心零部件的自主研发、制造和产业化能力,才能支撑整车开发的周期,使成本能够得到很好的控制。ASMC首席运营官孙臻认为,金融危机加速了全球汽车产业制造中心以及半导体集成电路制造中心的再分布,如何在保证原有质量标准、稳定供应前提下,发展合作能提供更加合理价格/成本的新的汽车电子芯片制造商已成为当务之急。而国产新能源汽车的发展为国产汽车电子芯片在新的制高点发展提供了难得的契机。孙臻介绍,1995年ASMC就开始生产用于汽车安全气囊的芯片,目前共有超过39个汽车电子产品在ASMC流片。产品广泛应用于包括引擎控制/娱乐/驱动/电压转换等领域。目前,ASMC正积极准备VDA6.3体系的认证,为汽车电子芯片设计公司通过一站式服务,与汽车电子产品设计伙伴共同合作为汽车电子模块公司/终端客户提供定制产品。  孙臻表示,ASMC技术核心竞争力在于Analog(模拟技术)、高压MOSFETIGBT等功率技术、0.18~0.35um的EEPROM MCU/Memory技术和Sensor技术。ASMC将以此为基础构建中国第一个汽车电子芯片制造平台并发展成为国内领先的汽车电子芯片专业制造商。  上海汽车电子芯片制造产业化平台整体思路是,以整车厂/汽车电子模块厂为主体需求有针对性的开发产品和拓展市场,把握核心技术重视系统级解决方案的研发,跟随需求升级及技术更新,持续推动芯片技术升级、产品升级。目前,上海先进正联合上海地区主要的特殊芯片技术研发单位和汽车电子芯片设计公司以及终端用户,牵头建立高可靠性汽车电子芯片制造产业化平台。通过上海集成电路研发中心的汽车电子专用芯片设计基础,实现芯片设计向制造移植;中科院微系统所现有汽车电子传感器芯片与微系统集成的基础,实现传感器与封装技术产业化制造移植;利用上海航盛汽车电子模块制造基础形成模块平台。在具体进展方面,孙臻介绍,2009年完成SUMO工艺/产品转移,实现VDA6.3A>90,导入一家设计公司在上海先进生产的产品进入航盛集团车载音响娱乐系统,完成TPMS传感器MEMS技术的研发,并实现 TPMS 项目进入产品技术准备阶段;2010年,结合其它国际客户的需求/技术支持,完成MEMS生产技术的建立,完成汽车电子MCU设计环境建立,形成开放的设计平台,实现1亿元人民币心上的销售额。2011年,实现以TPMS为代表的车身电子芯片量产,成为国内领先的汽车电子音响/娱乐、TPMS芯片制造商,实现销售收入4亿元人民币。2012年,持续提升汽车电子音响/娱乐、传感器芯片市场占有量,实现销售额过6亿元人民币,全面完成开放性平台建设及完成新能源芯片的研制工作。  对于目前平台建设进展孙臻透露,在获批承担上海汽车电子芯片产业化项目中芯片制造后,上海先进牵头倡议成立了上海市高可靠性汽车电子芯片制造产业化平台,与项目平台中三个主要合作方(上海航盛、上海集成电路研发中心、上海微系统研究所)签订了“战略合作协议”,并导入了一家设计公司在先进生产的产品进入航盛集团车载音响娱乐系统(Car-DVD+GPS+MP3+DAB+DVB)。  如何满足下游整车厂商的需求,是上海汽车电子平台成功与否的关键。上海汽车技术中心电子电器部总监郝飞认为,当前整车层面电子电器系统面临节能、环保、安全、舒适的要求挑战,使得电子电器在整车价值中的比重不断上升;市场对功能、性能的需求逐渐理性;法规、用户对涉及可靠性、质量、责任的要求日渐苛刻;降低成本的目标被分解到开发、生产、服务的方方面面;整车投产时间被迫压缩,以适应市场时机。因此,上汽电子电器系统平台也就应运而生了。  完善的开发流程和开发体系、自主掌握核心技术和控制策略、严格的系统测试和验证、全面的整车集成测试和产业化验证,是上海汽车自主电子电器系统平台的特点。郝飞介绍,目前上海汽车自主技术研发涵盖基于模型开发,掌握核心控制策略;发展嵌入式基础软件,形成中国行业标准;研究专用集成电路ASIC,逐步走向定制化;建立试验认证的工具链,发展测试诊断工具;制定开发流程和工具链,逐步发展设计辅助工具。  上海汽车技术实现目标是,结合国内汽车电子的产业需求,建立兼容国际主流的汽车电子嵌入式软件平台标准体系,并在国际相关标准组织中取得话语权;建立完善的汽车电子嵌入式软件产品线,涵盖所有基础类软件库,并在此基础上实现基于模型开发的工具链;全面应用于国内汽车电子整车及零部件开发,并参与国际市场竞争。   郝飞认为,汽车企业的自主创新需要基础技术的发展,而完整的汽车产业链的建立离不开半导体技术的发展,但半导体平台战略一定要向纵身及广度发展,只有整车平台、关键零部件平台、基础器件平台等每个环节都强大起来,产业链才能强大。据郝飞介绍,上海汽车在吸收和借鉴国际标准基础上,采用第三方成熟软件模块和工具,建立起自主研发流程和开发验证及试验认证体系,通过功能设计与架构优化、网络设计与嵌入式软件需求分析和定义、系统诊断与开发工具、系统集成测试与台架的实施,在汽车电子和相关软件平台建设方面形成了自主的核心研发能力。郝飞表示,通过上述的项目实践和核心能力的形成使我们能够在制定中国自主的汽车电子及软件平台的发展战略及实施规划中拥有优势和主动权。  郝飞表示,上海汽车希望与国内IC设计、系统集成、Foundry等展开合作,把诸多好的想法做成芯片放到系统中去,包括MEMS的应用,否则争做世界第一汽车大国只是空中楼阁。  上海飞乐股份目前是国内汽车继电器、执行器的主要供应商,插入式继电器国内市场占有率约为20%。主要客户有一汽大众、上海大众、上海通用、华晨金杯等。飞乐股份副总工程师张宇飞介绍,目前飞乐股份正在研发带CAN/LIN总线的新一代车身控制模块,其采用了飞思卡尔MC9S系列多功能中央处理器芯片及4片MC33系列芯片。而正在开发的BCM控制器和遥控器,为智能化控制与大功率执行器一体化的BCM系统,则采用了PHILIPS PCF7x52 Architecture(内含8位CPU PKE ASIC)PKE系统,配套英伦帝华TX4车型,用于车身电子中央控制。  按照公司规划,飞乐将要研发的汽车电子产品包括:1、基于低速CAN/LIN混合总线的多功能集散型BCM控制器系列产品,2、基于新一代数字射频及MEMS传感技术的主动唤醒式轮胎压力监控系统(TPMS) 产品,3、汽车用微型直流无刷电机x-PWM控制器产品,4、基于RFID技术的高性能多功能汽车防盗产品,5、前大灯路况自适应自动调节控制器,6、汽车电源安全管理监控系统,7、基于虚拟仪器技术的汽车数字仪表综合显控台。  张宇飞表示,汽车电子系统配套类企业关心的是芯片的功能、体积、功耗、可靠性、稳定性、价格、开发时的技术支持性、及供货的稳定保障性。尽管我国汽车电子的应用技术水平已取得长足的进步,但在车控电子装置(系统)方面,我国的自主汽车电子产品与技术的水平与国外相比估计有15—20年的差距,主要集中在核心层的动力与传动控制系统、中间层的底盘与行驶安全控制系统方面。尤其在市场面广量大的轿车方面,我国的本土汽车电子产品的核心技术水平较低。中国本土厂商目前主要还是在汽车传感器、继电器、连接器,车身电子以及信息娱乐等边缘市场徘徊。  张宇飞认为,要改变这种现状,在真正意义的汽车电子上取得突破,就要在汽车芯片的研发上下功夫。国内汽车电子部件/系统配套厂商热切希望我国本土的半导体集成电路设计公司/生产厂商,抓住中国汽车电子市场快速发展的历史机遇,利用有利的国家政策,结合国内汽车电子系统的发展特点,尽快设计并生产出符合国内应用需求的、有市场竞争力的、物美价廉的、有自主知识产权的、高水平汽车电子用IC产品。中国的IC设计、制造公司要为完善我国汽车电子产业链做出应有的贡献。  航盛汽车电子系列产品包括:车载视听娱乐系统、智能导航及多媒体系统、车身控制集成系统、智能交通及防盗系统等,占据着国内1/3以上的市场份额。航盛上海副总经理邵林介绍,目前集团经营中心正在向上海转移,投资6亿元在上汽对面占地40亩兴建新能源汽车、系统集成研发制造基地。邵林表示,IC在公司产品所占成本比例最高可达到70%,30KK的IC用量却在国际IC供应商面前,在交货期、价格、服务等方面没有提条件的谈判余地。所以,多元化的IC供应对航盛而言是当务之急,我们希望国内IC公司能帮助我们尽快解决这个产品开发、制造的瓶颈。  上海源赋创盈电子科技有限公司(CBC)是一家本土模拟与混合信号芯片设计及解决方案供应商,2005年其PE00X系列霍尔传感器芯片开始批量推向市场。目前主要产品包括传感器芯片与系统解决方案;车身电源管理芯片与解决方案;车载通讯与娱乐系统;模拟与混合信号芯片与解决方案。  目前一辆普通汽车上大约安装了几十到上百个传感器,而豪华汽车上的传感器数量更多达200多个。从某种程度上来说,衡量一辆汽车的智能化水平,其关键因素就在于其采用传感器的数量和技术水平。源赋科技总经理郭亮认为,国内汽车安全应从ABS做起,因为ABS可以说是一个最基础的系统,如果ABS不能开发成功,其他更高级的系统则无法进入。国外ESP等系统厂商都是从ABS产品开始,目前国内很多企业都在开发和生产较为简单的TMPS(汽车轮胎气压报警技术),这不一定是件好事。国外ABS研发是以企业为主进行的,高校仅是做一些理论研究工作。而国内几乎是高校来做研发,但缺少产业化生产基础与能力,企业也缺少自己的开发能力,导致我们的技术进步缓慢。不过,国内企业虽然面临着很大的市场压力,但由于技术的进步、开发能力的提高及政府的大力支持,相信国内可以经过较短的时间走完国外十几年的发展历程,并尽快切入到ESP、EBS等系统的研发中去。   面对整车、模块供应商对本土IC设计的期望,郭亮表示,源赋创盈的传感器、车载电子等产品是按美国军工标准满足零下14至1500C使用环境,但只能按消费电子市场的定价标准去销售,所以本土IC产品尽快被下游厂商认可也是个迫切需要改观的问题。  复旦微电子2000年8月在香港创业板上市,是国内IC设计第一家上市公司。面向汽车电子的IC产品开发已有11年历史,现有产品包括液面控制电路、汽车点火电路 (磁感应型、霍尔型)、闪光控制电路(单、双路)、MCU、EEPROM、Flash等。复旦微电子副总工程师沈磊认为,IC设计已走向系统引领芯片开发,而汽车电子的内涵就是信息技术与汽车的结合,满足环保、安全、实时通讯、多技术融合、系统集成的要求。但国内由于模拟电路、存储器设计技术、嵌入式系统设计相对落后,加上存储器工艺、高压、高功率工艺技术缺乏、适用汽车电子的封装技术的制约,成为中国汽车电子开发的技术瓶颈。从应用层面来看,应用需求不明确、对汽车电子技术状况不够了解、自主性和替代性相矛盾,加上准入周期相对较长、可靠性要求严格、产业化要求较高,这是国内汽车电子芯片推广应用的瓶颈,这直接导致中国没有一家汽车电子IC专业公司。  沈磊建议,中国公司切入汽车电子领域要平缓切入陡深优化,在新能源汽车(混合动力、纯电动等)领域形成产业联动重点突破,实现工艺先导设计并行、软硬结合系统集成的良性互动局面。  就目前传统汽车电子市场竞争格局,国内IC设计公司想后来者居上的难度相当大的,至于国产新能源汽车的发展,是否是为国产汽车电子芯片在新的制高点发展提供了难得的契机?这将取决于国内企业能否拿出性价比、可靠性较高的产品,如果政府配套的基础设施支持力度比较大足以激发起人们的消费欲望,加上舆论导向能激发起消费者对新能源汽车的关心、认知,使新能源汽车需求市场尽快来兴起,中国本土汽车电子参与者应该还是有占有一席之地希望的。来自山景集成的代表说,山景以市场为导向的IC产品定义能力,使公司产品一经露面即得到市场认可。上海贝岭也表示,公司不可能把不可靠的产品推向市场,整机公司要给本土IC设计公司一点信任度,上海率先构建汽车电子发展平台,今天行业协会牵头把模块、IC设计与制造撮合起来与整车厂互动找到应用和需求,就是一个良好的开端。

    时间:2009-10-09 关键词: 产业 汽车电子 3.4

  • 基于R8C的汽车OBD通用故障诊断仪设计

    0 引 言    车载诊断系统(On-Board Diagnostics,OBD)具有识别可能存在故障的区域的功能,并以故障代码的方式将该信息储存在ECU(电子控制单元)的存储器内,通过OBD的故障诊断仪可以将存储于车内ECU的故障代码及相关信息读取出来,以方便车辆管理和维修使用。OBD系统最初是为了控制日益严重的汽车污染问题而提出的,起源于1982年CARB制定的排放法规,随后在1996年实施新的OBD Ⅱ要求。欧共体在2001年也要求欧洲各国汽车制造商生产的轿车都相应配置欧洲电控汽车微机故障诊断系统(European On-board Diagnosis System,EOBD)。在我国,2005年4月国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局联合颁布了GB18352.3-2005((轻型车辆污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)》,简称“国Ⅲ、Ⅳ”。根据国Ⅲ要求,2008年7月1日起第一类汽油车(座位总数不超过6座,且最大总质量不超过2 500 kg的M1类车辆)要求装有OBD系统,在用车符合性检查同步执行。    本文根据GB18352.3对OBD系统及故障诊断装置的要求,在充分研究ISO和SAE有关的OBD标准及通信协议的基础上,设计了一种基于瑞萨公司的R8C微控制器——R5F21237的汽车OBD通用故障诊断仪。该诊断仪可兼容所有GB18352.3规定的通信协议,可以诊断ISO 15031-5所规定的所有诊断服务,并具有成本低和携带方便的特点。1 汽车OBD通用故障诊断仪的要求    根据GB18352.3的要求,与车辆OBD系统通信的外部诊断设备必须符合ISO 15031-4“道路车辆——车辆与排放相关的外部诊断设备之间的通信第3部分:外部故障诊断设备的要求”的有关要求。这些要求主要包括了统一诊断连接器,兼容的通信协议,标准的故障代码和诊断服务范围四个方面。1.1 诊断连接器    OBD通用故障诊断仪与车辆之间的连接器使用统一的诊断连接器,其引脚配置定义如图1所示,其中没有定义的引脚可以保留给诊断仪以后扩展使用。1.2 通信协议    OBD通用故障诊断仪与车辆之间的通信系统可以使用的通信协议有ISO 9141,SAE J1850 41,6 Kb/sPWM(脉宽调制),SAEJ1850 10,4 Kb/s VPW(可变脉宽),ISO 14230(KW 2000),ISO 15765-4(CAN),SAE J1939-73(CAN)。根据SAE J1978或ISO15031-5要求,任何车辆只允许使用一种通信协议,为了兼容各种车型的OBD系统,汽车通用故障诊断仪必须支持以上所有协议。1.3 诊断服务范围    汽车通用故障诊断仪诊断内容包括九个服务模式,详细内容如下:    读取当前动力系统诊断数据 目的是获得排放相关的数据值,包括模拟输入、输出,数字输入、输出和系统状态信息。    读取系统冻结帧 目的是收集动力系统排放相关的冻结帧以及制造商的特殊需要的其他系统冻结帧。读取故障诊断代码 汽车通用故障诊断仪获得车辆各系统的常规故障诊断代码。    清除/重置排放相关的诊断信息 汽车通用故障诊断仪提供清除车辆各ECUs故障诊断信息的一种方法。这些故障诊断信息包括:诊断故障代码的数量、诊断故障代码、冻结帧数据的故障代码、冻结帧数据、系统监控测试的状态、车载监控测试结果、MIL激活时行驶的里程、DTC清除后预热的次数、DTC清除后的里程、MIL激活时发动机运转的时间、诊断故障代码清除后的时间以及其他制造商定义的其他记录信息。    读取氧传感器监控测试结果 汽车通用故障诊断仪获得车载氧传感器监控测试结果。    读取车载的特殊监控系统的监控测试结果 汽车通用故障诊断仪获得特殊部件/系统的非连续监控的车载诊断监控测试结果。例如催化器的监控和蒸发监控系统等。    读取在当前或最近的驾驶期间探测到的与排放相关的诊断故障代码 汽车通用故障诊断仪获得在当前或最近的驾驶期间探测到诊断故障代码。目的是帮助技术服务人员在车辆维修后,或清除诊断信息之后,通过单个驾驶周期获得测试维修的效果。    读取随车系统、测试或部件的控制 目的是允许汽车通用故障诊断仪能够控制随车系统、测试或部件的操作。    读取车辆信息 汽车通用故障诊断仪可以请求说明车辆的车辆信息,比如车辆身份识别码和校准ID等。1.4 诊断故障代码(DTCs_Diagnostic Trouble Code)的显示    通用故障诊断仪读取的OBD诊断故障代码由两字节组成,在显示时要按照1个字母+1位十进制数字+3位十六进制数字的标准显示方式显示。读取的两字节数据到标准显示方式的转换关系如图2所示。DTCs按照开头的字母一共分为四类,其中B表示车身类DTCs,C表示底盘类DTCs,P表示动力类DTCs,U表示网络类DTCs。2 汽车通用故障诊断仪的设计2.1 系统的硬件设计    本设计的硬件部分主要分为四个模块,硬件结构图如图3所示。    单片机模块是整个硬件系统的核心部分,包括了一块瑞萨R8C系列的单片机R5F21237JPF和一些外围电路,承担着运算和处理信号的任务。这个模块与键盘模块、液晶显示模块以及通信模块分别连接,与这三个模块进行信息交互。    R5F21237JPF属于瑞萨公司的R8C/Tiny系列的微控制器,本设计使用了R5F21237JPF的2个8位多功能定时器进行系统的时序控制;使用2个串口驱动MC33390和ST-L9637,及使用其CAN控制器驱动TJA1050进行通信;使用了11个输入/输出端口连接键盘模块;2 KB RAM及64 KB的程序闪存编写嵌入式程序,使用并口2与LCD进行通信。    液晶显示屏采用了COMJ4×8C,这是一种128×64的图形点阵液晶屏,可显示8×4个(16×16点阵)汉字,也可完成图形、字符的显示;它内部有显示数据锁存器,还具有简单的操作指令。这个模块的主要功能是显示功能菜单、故障名称等内容。    键盘模块核心是3×8的小键盘阵列,3列与8行分别通过11个引脚与单片机连接,键盘按键包括10个数字键、换页键、换行键、确定和取消键等。通信模块是诊断仪与车辆ECU通信的接口,主要由ST-L9637,MC33390和TJA1050组成,其中ST-L9637实现ISO 9141,ISO 14230(KW 2000)协议;MC33390实现SAE J1850 41,6 Kb/s PWM,SAEJ1850 10,4 Kb/s VPW协议;TJA1050实现ISO 15765-4(CAN),SAE J1939-73(CAN)协议。车辆ECU就是通过这些芯片与单片机进行连接的,这部分电路略为复杂,作用也非常重要,是诊断仪能够满足ISO15031及SAEJ1978要求所有通信协议的关键。2.2 软件设计    本设计的软件结构图如图4所示。    (1)启动诊断仪    当故障诊断接通车辆诊断接口后,将车辆点火钥匙置于ON位置,车辆对诊断仪进行供电。诊断仪上电后在R5F21237JPF控制下开始设置诊断仪的各项初始参数。    (2)确认诊断协议    故障诊断仪初始化结束后开始向车辆诊断接口发送协议确认数据。故障诊断仪向符合《SAE J1962车辆故障诊断接口》标准的连接器的各诊断协议(包括ISO9141,ISO 14230(KW 2000),SAE J1850 41,6 Kb/sPWM,SAE J1850 10,4 Kb/s VPW,ISO 157654,SAE J193973)的引脚逐次发送协议确认命令。如果在某确认中接收到正确的应答,则确认通信使用该协议;如果发送某种协议的确认命令没有应答或应答为无,则故障诊断仪发送下一个协议的确认命令;如果连续5次循环发送各协议的确认命令后依然没有得到正确应答,故障诊断仪发出错误警告。    (3)键盘扫描    本设计中键盘扫描采用的是定时扫描的方式,每50 ms扫描一次键盘,若检测到有键按下,则计算操作是显示操作还是选择诊断的服务类型的操作。    (4)诊断服务    如果通过键盘扫描程序确认故障诊断仪要求进行的服务模式,则发送该服务的请求并读取相应的响应信息。诊断服务在本设计中起着至关重要的作用,它实现了诊断仪和ECU之间的信息交互。    (5)显示内容    显示模块包含了所有跟液晶显示有关的子程序,显示菜单,显示故障内容以及显示警告信息等。通过按键操作,选择显示菜单是用于选中诊断仪的操作服务以及选中显示内容;显示故障内容时若超过一页,可以通过“上一页”、“下一页”键来翻页,按“取消”键则返回上一级目录;警告信息显示是在确认通信协议失败或进行诊断服务失败时显示相应的警告信息,警告信息在发生操作失败时自动显示。3 结 语    本文按照GB18352.3-2005的要求阐述了汽车OBD通用故障诊断的基本要求,介绍了一种基于瑞萨R8C单片机的汽车通用故障诊断仪相关硬件和软件的设计方案。该方案的优势在于:可以兼容各种OBD的诊断通信协议,中文显示界面,成本低和操作携带方便的特点。经在哈飞赛豹V、比亚迪F6和雪佛兰科鲁兹等车型上测试证明:该诊断仪工作稳定,操作方便,抗干扰能力强。随着我国OBD的有关法规要求的逐步实施,该诊断仪软硬件设计会有广阔的应用前景。

    时间:2009-09-30 关键词: 汽车 故障诊断仪 obd r8c

  • 便携式与汽车压缩音视频解决方案

        今天,压缩音频娱乐的迅猛增长已经不只限于家庭和便携式设备市场。事实上,数字和“软”音频产品正在迅速进入汽车行业,卫星广播和mp3播放器的车载连接就是一个很好的例证。消费者期待在自己的汽车中也能得到与便携式设备和家庭娱乐设备相同的娱乐体验。因此,支持汽车与便携式设备之间的简单接口的单平台技术,将是满足娱乐需求的关键。本文将结合飞思卡尔半导体的scf5250音频处理器以及新近推出的软件库和参考设计,介绍有助于实现新的便携式和汽车压缩音频和视频的解决方案,并展望数字音频从便携式设备转向汽车应用的市场趋势。    车载数字娱乐成新宠近年来,电子技术的飞速发展极大地改善了汽车的各种性能。与此同时,消费者对安全、环保、舒适、娱乐的要求也越来越高。strategy analytics的预测表明,全球汽车半导体市场正在持续增长,2005年将达到163亿美元,比2004年增长7.2%。汽车娱乐需求是推动这一市场稳定增长的重要原因。未来几年,不仅车内便携式消费电子产品将持续增长,车载数字音频解决方案的需求也会增长。     随着汽车工业的蓬勃发展,娱乐驾驶的观念日渐深入人心,成为衡量现代汽车水平的重要标志之一。汽车电子设备特别是汽车娱乐电子产品不断吸收新技术和最新科研成果,使数字应用从便携式设备转向汽车应用,让人们在驾车途中也能享受“移动数字音响/影院”带来的娱乐体验。但是,汽车电子产品与普通消费电子产品相比,应用环境不同,对温度、抗震性、气候等的适应能力要求也更高。数字音频从便携设备走进汽车     便携式媒体播放器和汽车娱乐系统制造商正在努力满足消费者对设备间无缝连接的需求。飞思卡尔半导体的scf5250音频处理器已被广泛用于许多顶级数字音频播放器制造商的设计中。    scf5250是基于集成的coldfire v2核心的第二代音频处理器,是专门为压缩音频音乐播放器(mp3、wma、oggvorbis等)设计的系统控制器和解码器。它是一种可支持基于cd和硬盘驱动器(hdd)播放器的便携式和汽车解决方案,可提供更大的存储空间和更好的功率管理能力。带有增强型乘法累加器(emac)单元的32位 coldfire核心,可为压缩音频解码、文件管理和系统控制所需的控制代码和信号处理提供最佳的性能和代码密度。该核心支持用于移动显示器的jpeg和 mpeg4视频格式,以及微软的一系列windows media技术。    scf5250采用先进的0.13 m cmos工艺技术,有工业级的产品可供使用,具有低功率硬连接光盘(cd-rom)解码器的特性scf5250核心的电源电压为1.2v,片上128kb sram无需cd应用的外部dram即可实现windows media audio(wma)解码。此外,scf5250的adc集成了比较器,无需外挂比较器,既可降低功耗,又可减小系统尺寸,还可以省掉程序存储器。    scf5250也是一个极具竞争价格优势的、在120mhz条件下具备超过107 dhrystone 2.1 mips性能的出通用系统控制器。集成的外设和emac可使其在某些应用中取代微控制器和dsp。大多数外设引脚也能作为通用i/o引脚进行重映射。图1 是scf5250的结构图。scf5250具有以下特性硬件模块coldfire v2处理器核心的工作频率为120mhz;增强型乘法累加器(emac);8kb直接映射指令高速缓存;128kb sram(两个64k内存段),无需外部sdram,即可进行压缩音频解码(mp3,wma);利用内部或外部晶振运行;支持16位宽sdram存储器;后台和实时调试模块;两个独立通用异步接收器和发送器(uart);两个i2c模块;排队串行外设接口(qspi),主通道唯一;符合iec958音频协议的数字音频发送器(spdif)和两个接收器;cd-rom和cd-rom xa区块解码和编码功能;两个独立16位定时器; 系统集成(pll、软件看门狗);四通道直接存储器存取(dma);六通道12位模数转换器(adc);ide接口或smartmedia接口;快闪存储器卡接口;通用i/o;1.2v核心电压,3.3v i/o电压;软件模块支持microsoft windows media drm10;mp3、wma、aac、mp3pro、ogg vorbis解码和mpeg1 layer 2解码器(vcd);mp3和adpcm编码器;自由无损音频编码解码器;可变播放速度,支持mp3、wma、mp3 pro、windows media drm10、mpeg2 layer 1、aac、ogg vorbis、adpcm和flac;jpeg和mpeg4解码(在qcif分辨率下同步播放音频文件时速度为20fps);srs wow和其他第三方算法;adpcm录音。    最近,飞思卡尔半导体又推出了scf5250处理器软件库,在增加新的便携式和汽车压缩音频与视频功能的同时,还支持最新的数字版权管理(drm)。丰富的软件库包括实时操作系统(rtos);压缩音频编码解码器;用于cd-rom、hdd和闪存的文件系统。它还具有录音功能,例如语音和音乐(电唱机)的实时mp3或自适应差分脉冲编码调制(adpcm)。此外,该软件库还支持usb大容量存储类软件堆栈和媒体传输协议(mtp),有助于实现数字版权管理。创新工具实现成功设计       连通性是目前最热门的话题,在不降低汽车安全性的基础上提供优异的连通能力显得尤为重要。飞思卡尔半导体利用其在便携式音频市场及专门用于汽车的半导体解决方案方面的专长,以及提供深层次技术支持的能力,为车载数字娱乐提供了一整套系统解决方案。它可以帮助系统开发商更早地进入高价值、产品差异化应用的开发阶段,从而使他们能在更短的时间内以更低地成本提供更好的产品。这也正是飞思卡尔半导体成为汽车制造商可信赖合作伙伴的优势所在。    为了推动scf5250在新兴市场中的应用,飞思卡尔半导体推出了scf5250新型参考设计,见图2。它可以帮助产品设计师开发基于硬盘和闪存的全新数字音频设备。该参考设计包括m5250c3评估板(见图3)和m5250adc插卡,这些插卡具有快速高效进行产品设计所需的全部组件和连接器。这些为用户提供的工具与scf5250器件本身同样重要,能够帮助用户构建可以迅速推向市场的先进产品。参考设计可为产品开发商提供硬件和软件支持,使他们能将新概念转化为可满足消费者需求的创新而高效的产品设计。在120mhz频率下运行的scf5250的存储总线速度为60mhz;2mb闪存监控器/调试器中的1.8mb可供用户使用;此外还包括车载10/100以太网连接,支持scf5250软件模块、drm、usb 2.0 hs otg(需要m5250adc插卡)、图形接口(需要m5250adc插卡)和电源管理软件。   根据用户的要求,飞思卡尔半导体还可以免费提供1.8英寸、20gb硬盘驱动器的参考设计的图表、布局文件和组件列表。这些参考设计可以支持彩色液晶显示器(lcd)、jpeg和mpeg4与usb 2.0 hs otg。数字版权向我们走来   信息数字化是新经济时代的典型标志之一。从互联网诞生的第一天开始,就产生了免费共享与知识产权之间的矛盾。今天,这对日趋激化的矛盾在刺激经济利益的同时也推动了数字版权管理等先进技术的进展。数字版权管理技术可以在数字空间里既识别用户,又授予用户权限,规范用户的行为方式,以保障数字化信息的所有者和经营者的权益。    对播放器制造商来说,他们面对着提供灵活而受保护的硬件平台,以及消费者要求更多的播放器功能和更丰富的内容,还有内容拥有者希望通过各种许可模式实施内容权限保护等几个方面的巨大压力。   作为便携式音频领域领先厂商的飞思卡尔半导体正在以数字版权管理软件巩固自己的地位,目前,数字音频产品制造商已可采用飞思卡尔半导体的 scf5250音频处理器系列平台运行微软公司的windows media技术,包括windows media digital rights management(数字版权管理)10、windows media audio(wma)9和media transfer protocol(mtp,媒体传输协议)。这样,播放器制造商即可配合“即付即享(pay as you go)”或包月无限下载等音乐服务推出自己的产品。   凭借丰富的软件库和参考设计经验,飞思卡尔半导体的scf5249和scf5250音频处理器已经帮助早期采用者将基于windows media drm 10的播放器投放到新的市场。三星电子公司就采用scf5250实现了yh-j70多媒体播放器所需的高性能和安全性。windows media drm 10已成为三星电子产品的一个重要特性,为欧洲和北美市场的热卖打下了基础。展望未来   汽车娱乐化是汽车电子技术的一次革命和必然趋势,诸如pc技术、蓝牙技术、gps卫星导航等等,都将融入汽车娱乐领域。虽然中国汽车娱乐市场还不成熟,但随着成本的降低、技术的成熟和产量的增加,在不远的将来传统的汽车音响将被集成了audio/visual/video的高科技娱乐功能如移动电话、闪存卡、硬盘等取代;未来还将具备pc的功能,实现与外界的通信、上网、游戏等诸多功能。  飞思卡尔半导体目前正在开发下一代音频处理器,计划在芯片上集成usb hs otg技术、防篡改实时时钟(rtc)和高速udma ata接口。这将有助于制造商减少芯片数量,使产品外型更加小巧。飞思卡尔半导体还将在芯片上集成车用网络接口,加快数字音频方案进入汽车音频市场的步伐。其coldfire产品也会更加注重环保要求;在提供优异的主流数字(音频/视频)播放功能的同时,也将满足厂商所需的高集成和防震等方面的更高的要求。

    时间:2009-09-25 关键词: 方案 汽车 音视频 便携式

  • 丰田普锐斯的仪表盘显示系统和防滑控制模块剖析

     普锐斯(Prius)是日本丰田汽车推出的一款混合动力汽车。本文将对这款混合动力汽车的车身电子部分的仪表盘显示系统和防滑控制模块进行拆解分析。        虽然许多车辆状态信息和车辆控制功能是通过中央触摸屏面板显示和实施的,但关键信息是由放在方向盘后面一眼就可看到的专用显示系统提供的。仪表盘模块 (DM)通过数字方式和一款基于图标的真空荧光显示(VFD)面板提供大多数只读信息,如速度、油位、档位、里程表/公里数等。VFD技术的出现已有些年头了,普锐斯的VFD也许来自双叶电子(Futaba)或伊势电子(Noritake)。丰田更欣赏数字读数方式,它没用前些年普遍采用最近又重新流行起来的模拟指针表。        对于VFD而言,在汽车应用中,刺眼的外界阳光会降低可分辨性,因此,可读性和对比度就更重要。为进一步改善可见性,司机实际上看到的是经过双反射的 VFD图像,而非该面板的直接图像。仪表盘下面的两块镜子将VFD的输出引导至指示给司机的光通道,它将VFD模块的散射光滤除掉,并改善了司机的观感体验质量。        虽然VFD所需的电流不是特别高,但它却要求高电压;另外,一款Oki Semiconductor的MSC1162A 40位VFD显示驱动器将来自富士通MB90583C 16位微控制器的输出转换为合适的电平,以从该面板密封的真空腔内的驱动电极中得到荧光。        一款5V稳压器、神秘的东芝芯片(时钟?)及一片串行EEPROM是焊在仪表盘上的主要IC。除显示控制外,富士通的微处理器构成支持档位传感器和引擎控制模块的通信接口。不清楚的是速度和里程信息是在DM内进行计算和存储的,还是DM只负责信息显示,而显示数据来自普锐斯的其它模块?        有两个白色模块也接至DM,它们同样有些出乎意料。打开后,里面是油浸的V型摆锤,摆锤的摆臂端带有磁铁,在摆动时会在一个霍耳效应传感器之上。我首先想到的是它可能构成在防滑控制模块(SCM)中会提到的偏航(yaw)传感器,但其缓慢的阻尼作用又像是不大可能。考虑到其构造,其更可能的用法是与DM电路配套使用的,其安装时的正交排布使其起着用以补偿被显示油位的倾斜传感器的作用。当车停的位置使车的一个或两个轴有角度时,该传感器可用以重新校准显示的油位,这样,即使油箱内的油品不在油箱内置油表的感应范围之内,也可确保准确的油位读数。再次申明,因普锐斯复杂的设计,有时要搞清其车内任何模块的功能都要颇费周折。图1:对仪表盘而言,丰田普锐斯似乎更欣赏数字读数方式,没有沿用模拟指针表。       模拟定制电路对SCM至关重要       我们购买了一辆配置齐全的全新普锐斯,以解密其电子系统究竟是如何实现。机盖下面掩藏着该款气/电混合动力汽车的动力控制系统、动力传输/恢复电子系统以及信息娱乐/导航系统的实现细节。现在,我们将分析其防滑控制模块(SCM)    SCM用于控制并修正牵引损耗。它与普锐斯的刹车控制系统(驱动液压摩擦制动并优化利用再生制动作为节省燃料的一项措施)协同工作,SCM控制各个车轮在何种状况下该采取哪些动作。该模块与驱动回路控制电子系统通信以调整输送的动力。SCM的基本输入包括各个轮上的轮速传感器及各个轮刹车毂上的制动液压力传感器。SCM的其它输入有偏航、减速率和转向角传感器。        我们中大多数人在某种程度上,都对折中滑路面摩擦力的加速器过分热衷。普锐斯的SCM比较前(驱动)轮与后(从动)轮的转速。这就允许它在给定力的条件下,检测轮胎的简单往复以在前后轮间实现速度一致的目标。        SCM的另一个任务是处理并防止紧急制动情况下的轮胎抱死。目前,防抱死(ABS)系统实际上已成为汽车的标配,而SCM也将ABS的若干任务纳入自己的管辖范围。SCM监测车轮的速度以确保各轮以相同的速率停止。当SCM发现一个轮(或几个轮)抱死时,它就向制动控制系统发出暂缓进一步制动的指令,以将侧滑减至最小并使刹车效能最大化。 图2:防滑控制模块与驱动回路控制电子系统通信,以调整输送的动力        在SCM功能中,整体摩擦和稳定性控制是其最重要的任务。当可能发生转向控制力不够(在采取转向动作时,车仍将“前冲”)或转向控制力过大(车将向后转) 时,SCM将发挥作用。通过监测转向轮角度、相对轮速、偏航及可能的侧g力,SCM可确定在转向时,前轮摩擦损失(转向力不够)或后轮摩擦损失(转向力过大)的情况是否即将发生。此外,SCM与制动系统一道,将施加的制动力小心地导引至各个轮。  与我们在普锐斯分拆中发现的大多关键部位电子系统一样,该SCM的实现仍采用保守作法。在机盖下有一个丰满的铸铁件,在仪表盘下还有一块密布着铅封辅助IC及大量器件的PCB。基于前右/后左和前左/后右轮这样一个对角线开分安全控制理念,我猜想,该SCM相应地是按中心对称实施的。采取这种冗余实现方法,即使出现部分故障,仍有一个前轮和一个后轮可用于由SCM驱动的控制环中。    因输入信号调制和制动传动装置的驱动输出本质上都不是数字任务,所以,模拟电路对该SCM实现起着关键作用。该SCM的计算中枢由一款打者丰田标志的东芝TMP1984FDFG 32位微处理器和一款三菱的M30620 16位微处理器担当,后者是一款内带掩膜存储器的控制器,其相关版权显示的是1995年。这就再一次说明了在普锐斯的设计中,保守是指导原则。但是,除数据处理外,丰田为其混合信号接口电路采取的是定制策略。简单地从芯片本身看,Toyota DA023和DA034象是模拟控制或调制器件。我们在裸片上没发现市场上常见的商业代工标记,但在器件标号下面都有一个小丰田标识。      虽然PCB后面的器件数很少,但模拟器件所需的大控制电流要求对发热予以考虑。对称分布在左右两边的DA023和DA034在SCM板的另一面采用一个与外壳连接的散热衬垫,以将芯片产生的热散掉,并使模块温度不至过高。    简言之,普锐斯复杂的稳定性控制依赖保守的处理器选择和精心打造的模拟定制电路。

    时间:2009-09-24 关键词: 丰田 控制模块 防滑 普锐斯

  • ST任命Paul Grimme担任公司副总裁兼汽车产品部总经理

    意法半导体宣布任命 Paul Grimme为公司副总裁兼汽车产品部(APG)总经理,向首席执行官Carlo Bozotti报告。Grimme于几个月之前加盟意法半导体,担任汽车产品部副总经理。 “Paul在四月加盟意法半导体,为公司带来了深厚的市场知识和丰富宝贵的经验。五个月来,通过与即将退休的APG总经理Ugo Carena密切合作,他有机会深入了解‘意法半导体的方式’。Paul还证明了他是意法半导体在汽车半导体市场上续写成功传奇的最恰当人选。”意法半导体总裁兼首席执行官Carlo Bozotti表示。  Grimme的职业生涯从摩托罗拉开始,他曾在产品工程、市场销售和运营管理等方面担任重要职务。他曾担任公司副总裁兼8/16位产品部总经理。1999年,Grimme晋升为副总裁兼先进汽车系统部总经理。此后,他还担任过高级副总裁,分管交通和标准产品部;当摩托罗拉拆分半导体业务时,他继续在飞思卡尔半导体担任这个职务。在加盟意法半导体前,Grimme担任飞思卡尔半导体高级副总裁兼微控制器解决方案部总经理。

    时间:2009-09-24 关键词: 产品 汽车 paul grimme

  • 汽车高强度放电灯电子镇流器工作原理

    汽车高强度放电灯电子镇流器      金属卤化物高强度气体放电灯俗称HID,能应用到多个领域,特别在汽车照明上,能有效减少意外发生,从而造福人类,现有的低压HID电子控制器普遍存在款式老、体积大、组件多,使用功能和保护功能少,安全性和可靠性不高,安装使用不便等问题:    1)当使用在安装或试验测试时,不小心“+、-”极性接反,或因世界上有些地方的汽车是正极接地时容易发生车内电线烧伤,严重的会着火和烧毁控制器,因这种产品设有逆向保护电路;    2)当供电或汽车发电后因稳压管不稳定或电池容量降低导致整车电压回升,容易烧毁,当使用者停止发电机,但忘记关灯,电池接近耗尽,电压下降,下次汽车发动机启动时缺乏足够电压;    3)由于在启动时瞬间输出点火电压高达23KV,当灯泡烧坏或破损不能点亮时和输出电线断开或破损时及无安装灯泡时都会产生跳火的危险,有可能导致车内着火或车内的人被击伤,更有些使用者在安装时不小心损伤了输出线造成短路,会使烧坏、保险丝烧断;    4)当灯泡在开始老化或不同牌子的灯泡而且有较明显的参数误差时灯泡工作不稳定。    本设计的目的是提供安装使用方便、安全、可靠、功能完善的高强度气体放电灯电子控制器。    本技术方案(图1)是:依次连接在直流供电电源后面的升压器、A/C转换器和高压点火,高压点火的输出端连接HID高强度气体放电灯,在直流供电电源与升压器之间设置有逆向保护电路。    这种高强度气体放电灯电子控制器还包括控制保护模块,该控制保护模块包括开关管、脉宽调制器和欠压超压保护电路,升压器的初级线圈上串接有开关管,开关管的控制端与脉宽调制器的输出端连接,欠压超压保护电路的输入端连接直流供电电源的输出端进行采样,欠压超压保护电路的输出端连接脉宽调制器的输入端。    控制保护模块还包括开路短路保护电路,开路短路保护电路的输入端连接升压器的输出端上进行采样,开路短路保护电路的输出端连接脉宽调制器的输入端。此控制保护模块还包括镇流跟踪电路,镇流跟踪电路分别从升压器的输出端上进行电压采样和从A/C转换器上进行电流采样,镇流跟踪电路的输出端连接到脉宽调制器的输入端。    并且在直流供电电源与升压器之间、A/C转换器与高压点火之间设置有滤波网络,直流供电电源输出端连接电源指示电路。    这种设计具有如下优点:    但当电压降低又会自动重新启动,当使用者停止发电机,但忘记关灯,电池接近耗尽时,电压降低就会自动断电保护确保电池能够保存足够能量供下一次启动发动机,有些使用者亮着灯来启动发电机时,由于启动马达突然耗用极大量电流,导致电池电压降低,它就会保护关掉而当发电机启动后,电压回复正常,本线路就会马上回复正常工作。    当灯泡烧坏或破损不能点亮时和输出电线断开或破损时及无安装灯泡时都会产生跳火的危险,有可能导致车内着火或车内的人被击伤,故本线路设有开路短路保护电路,当开路、短路和漏电时自动切断电源。    当通电时,LED自动亮起,断电后,LED随之熄灭,使用更加直观方便。      如电路方框图所示,本线路包括依次连接在直流供电电源1后面的升压器2、A/C转换器3和高压点火4,高压点火4的输出端连接HID高强度气体放电灯5,在直流供电电源1与升压器2之间还设置有逆向保护电路6,本实用新型电路还包括控制保护模块,该控制保护模块包括开关管8、脉宽调制器9和欠压超压保护电路10,升压器2的初级线圈上串接有开关管8,开关管8的控制端与脉宽调制器9的输出端连接,欠压超压保护电路10的输入端连接直流供电电源1的输出端进行采样,欠压超压保护电路10的输出端连接脉宽调制器9的输入端,控制保护模块还包括开路短路保护电路7,开路短路保护电路7的输入端连接升压器2的输出端上进行采样,开路短路保护电路7的输出端连接脉宽调制器9的输入端,控制保护模块还包括镇流跟踪电路12,镇流跟踪电路12从升压器2的输出端上进行电压采样、从A/C转换器3上进行电流采样,镇流跟踪电路12的输出端连接到脉宽调制器9的输入端,本电路还包括电源指示电路13,电源指示电路13与直流供电电源1输出端连接,在直流供电电源1与升压器2之间、A/C转换器3与高压点火4之间设置有滤波网络。

    时间:2009-09-23 关键词: 汽车 工作原理 电子镇流器 高强度放电

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