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面向汽車電子微控制器MPC563xM的應(yīng)用基礎(chǔ)研究
河南省洛陽(yáng)經(jīng)濟(jì)學(xué)校 王署光 2016/10/7 10:42:32
摘要：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車領(lǐng)域逐漸向智能化和電子化的方向發(fā)展。其中汽車動(dòng)力系統(tǒng)的微控制器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)是汽車電子領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的內(nèi)容，MPC563xM系列高性能微控制器具有兼容性好、運(yùn)行耐溫性高、閃存大等特點(diǎn)，在一定程度上解決了成本控制的問(wèn)題。本文主要對(duì)動(dòng)力總成控制系統(tǒng)構(gòu)成與系統(tǒng)要求進(jìn)行分析，探討汽車電子微控制器MPC563xM的應(yīng)用措施，旨在為電子動(dòng)力總成微控制器的設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞：汽車電子微控制器；MPC563xM；動(dòng)力總成
飛思卡爾在2008年推出了Qorivva MPC56系列高性能汽車電子微控制器，這種電子控制器主要是采用FlexRay技術(shù)、大容量閃存技術(shù)以及DSP運(yùn)算單元集成技術(shù)等。豐富的片上功能和較好的兼容性能夠最大程度滿足汽車設(shè)計(jì)的要求，為汽車智能化的發(fā)展提供了市場(chǎng)應(yīng)用前景。文章主要針對(duì)汽車動(dòng)力總成系列微控制器MPC563xM，對(duì)汽車電子控制器展開(kāi)研究。
一、面向汽車電子微控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀
汽車電子微控制系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容，分別是：動(dòng)力總成和混合動(dòng)力系統(tǒng)、底盤和安全系統(tǒng)、高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)、車身電子和車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)和儀表板系統(tǒng)。在汽車電子微控制器方面引入了動(dòng)力總成系統(tǒng)，系統(tǒng)主要分為電機(jī)控制、傳動(dòng)變速箱、輔助設(shè)備等。在汽車的微控制領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的是電子系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由8位、16位和32位的控制器結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車模擬器件的設(shè)計(jì)，對(duì)駕駛艙內(nèi)部的眾多部位都起到了至關(guān)重要的作用。底盤和安全系統(tǒng)是在具有高容量制動(dòng)的微控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的支持。
二、MPC563xM在汽車電子微控制器中的應(yīng)用
（一）開(kāi)發(fā)模型總體設(shè)計(jì)要求與方案
汽車在制動(dòng)運(yùn)行的過(guò)程中，各個(gè)運(yùn)行工作的單元需要在總成控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，在數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中需要保證總成控制系統(tǒng)的實(shí)效性、拓展性和數(shù)據(jù)的處理能力。汽車動(dòng)力的控制算法涉及到大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，所以在動(dòng)力控制的過(guò)程中要提供控制算法庫(kù)的接口，提高通信的可靠性。另一方面，汽車的硬件部分構(gòu)成比較復(fù)雜，硬件電子設(shè)備運(yùn)行環(huán)境對(duì)電磁的兼容性有很高的要求，并且平臺(tái)運(yùn)行的溫度、電源波動(dòng)性因素等都會(huì)對(duì)硬件電子的工作運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。汽車電子微控制器中，性能穩(wěn)定、響應(yīng)及時(shí)的操作系統(tǒng)可以解決不同的汽車驅(qū)動(dòng)單元的問(wèn)題，為控制系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)也奠定了一定的基礎(chǔ)。
（二）總體設(shè)計(jì)方案
MPC563xM在汽車電子微控制器中的應(yīng)用設(shè)計(jì)主要包括硬件層模型設(shè)計(jì)與軟件層模型設(shè)計(jì)，在硬件層模型和軟件層模型設(shè)計(jì)之前需要設(shè)計(jì)MPC-EPCS系統(tǒng)（如圖1）。
圖1 MPC-EPCS系統(tǒng)框圖
1、硬件層模型設(shè)計(jì)
硬件層模型的設(shè)計(jì)，首先要構(gòu)建硬件平臺(tái)模型，然后設(shè)計(jì)ECU硬件電子控制單元。其中硬件電子控制單元設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、電源管理單元、自動(dòng)變速箱驅(qū)動(dòng)控制單元以及可擴(kuò)展模擬/數(shù)字等驅(qū)動(dòng)接口單元。
2、軟件層模型設(shè)計(jì)
軟件層模型的設(shè)計(jì)是MPC563xM在汽車電子微控制器中的應(yīng)用設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容，包括底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件層和操作系統(tǒng)層，其中底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)建又可以分為ECU 抽象層、微控制器抽象層、操作系統(tǒng)層包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用層。每一個(gè)系統(tǒng)層都有核心的組件的操作系統(tǒng),用于實(shí)現(xiàn)功能和組件的拓展。
（三）核心構(gòu)件的設(shè)計(jì)規(guī)范
核心構(gòu)件是電子微控制器中較小的系統(tǒng)組成，一般可以直接進(jìn)行組裝，不需要根據(jù)特定的要求進(jìn)行改動(dòng)。核心構(gòu)件的主要功能是向電子控制器中的其他構(gòu)件提供服務(wù)，所以構(gòu)件由服務(wù)接口和無(wú)消費(fèi)接口組成，接口標(biāo)識(shí)均為接口網(wǎng)標(biāo)。核心構(gòu)件需要依據(jù)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)原理圖標(biāo)注接口網(wǎng)標(biāo)，最終保證其他接口能夠準(zhǔn)確的連接到相關(guān)的接口。
（四）MPC563xM的應(yīng)用基礎(chǔ)
首先，要進(jìn)行元器件的準(zhǔn)確放置，硬件構(gòu)件的排列可以根據(jù)其屬性是否相同來(lái)確定排列的位置，在硬件構(gòu)件的排列過(guò)程中不需要有過(guò)多規(guī)則的限制，可以以多種形式進(jìn)行排列，例如，規(guī)則排列、不規(guī)則排列和網(wǎng)格排列等。每一種排列防止都有其特定的優(yōu)點(diǎn)，不規(guī)則排列在導(dǎo)線的設(shè)置環(huán)節(jié)比較方便，平面的利用率較高，參數(shù)的分布范圍較小，比較適用于高頻電路的設(shè)計(jì)；規(guī)則排列，要按照一定的布局方式，整齊的進(jìn)行走線的排列，適用于低頻電路的設(shè)計(jì)；網(wǎng)格排列每一個(gè)過(guò)孔都設(shè)在正方形網(wǎng)格交點(diǎn)上。
其次要進(jìn)行抗干擾問(wèn)題的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要充分的考慮共阻抗、電磁干擾以及
如何抑制。因?yàn)楣β瘦^大的控制器件在工作運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)散發(fā)大量的熱，熱量會(huì)對(duì)周圍熱敏感器件造成干擾，會(huì)導(dǎo)致電路的電性發(fā)生改變，所以要對(duì)發(fā)熱元器件、溫度（未完，下一頁(yè)）
附件下載：圖1 MPC-EPCS系統(tǒng)框圖
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