專利名稱：基于mpc555的混合動力城市大客車整車控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于汽車電子控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電動汽車多能源動力總成控制 系統(tǒng)，尤其是一種基于MPC555的混合動力城市大客車整車控制器。
背景技術(shù)：
隨著傳統(tǒng)燃油汽車排放所造成的空氣質(zhì)量日益惡化和石油資源的漸趨匱乏，開發(fā) 低排放、低油耗的新能源汽車成為當(dāng)今汽車工業(yè)界的緊迫任務(wù)。由此人們越來越關(guān)注其他 燃料的汽車和電動汽車的開發(fā)，例如燃料電池汽車(Fuel CellVehicle簡稱FCV)、純電動 汽車(ElectricVehicle 簡稱 EV)和混合動力汽車(Hybrid Electric Vehicle 簡稱 HEV)。 FCV是利用氫、氧在常溫下通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能來驅(qū)動汽車，可以實現(xiàn)零排放。但是 FCV目前存在著成本、技術(shù)和氫能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等問題，離產(chǎn)業(yè)化至少需要十至 十五年的 時間。EV雖然也是實現(xiàn)汽車零排放的一大途徑，但是由于目前動力電池技術(shù)上并未取得突 破性的進(jìn)展，而且電動汽車依然存在續(xù)駛里程短和充電時間長等問題。HEV雖然不能實現(xiàn)零 排放，但針對以上FCV、EV所存在的問題，HEV在目前環(huán)境下更具有更強大的優(yōu)勢，在世界范 圍內(nèi)將成為新型汽車開發(fā)的熱點。混合動力電動汽車(Hybrid Electric Vehicle，簡稱HEV)指的是具有兩種或兩種 以上可以提供汽車驅(qū)動能量的能量存儲、吸收或轉(zhuǎn)換裝置的汽車，并且其中至少有一種裝 置可以提供電能。根據(jù)這樣的定義，汽油機和電池的混合，柴油機和電池的混合，電池和燃 料電池的混合，電池和超級電容的混合，電池和飛輪的混合，電池和電池的混合等多種混合 方式的汽車都可以被稱作混合動力電動汽車。然而，混合動力電動汽車的通用定義方式并 沒有被人們普遍接受，人們習(xí)慣上將內(nèi)燃機與電機混合的汽車稱為混合動力電動汽車。汽車的整車控制器是整個汽車的大腦，它接受并解釋駕駛員的意圖，然后做出相 應(yīng)的判斷，控制各個部件做出動作，驅(qū)動汽車正常行駛，并盡可能實現(xiàn)比較高的能量效率。 所以說整車控制器是整個汽車的核心控制部件，它的優(yōu)劣直接影響著汽車的可靠性和其它 性能。公開號為CN1528614的中國專利“MPC500處理器式電動汽車多能源動力總成控 制裝置”中提出了一種新型的電動汽車多能源動力總成控制裝置。其硬件平臺是由兩部分 (核心主板和I/O擴展板)電子線路板構(gòu)成，且其板上配置插針太多可靠性較差。本實用新 型摒棄了一塊核心主板加一塊I/O擴展板的傳統(tǒng)做法，板上除BDM專用插座外無任何其他 配置插針及跳線帽，從而提高了系統(tǒng)的集成度、車載可靠性和系統(tǒng)技術(shù)性能；使控制裝置可 以通過CAN總線接口與系統(tǒng)其它部件的ECU相連，提高了應(yīng)用靈活性和可移植性。且其整 車控制器的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)最高等級。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種基于MPC555的混合動力城市大客車整車控制 器，提高了系統(tǒng)的集成度、可靠性。[0007]為達(dá)到以上目的，本實用新型的解決方案是該控制器以32位汽車專用微處理器(運行溫度是_40°C +125°C )為核心硬件， 配置了4Mb ( = 512KB)的SRAM、串行通信接口、CAN總線接口、BDM調(diào)試端口以及各種I/O信 號接口，全部核心部件與外圍器件均集成在一塊六層的電路板上，摒棄了一塊核心主板加 一塊I/O擴展板的傳統(tǒng)做法，使控制裝置的硬件集成度和技術(shù)性能大為提高。硬件平臺由 一塊六層電子線路板構(gòu)成，還設(shè)計了汽車ECU專用80針插座，加強了控制系統(tǒng)抗電磁干擾 的能力。軟件開發(fā)平臺采用Matlab/simulink，利用MPC555 —個特殊的軟件系統(tǒng)模塊—— Bootcode實現(xiàn)代碼的自動生成和通過CCP的代碼自動下載?？刂破髦恍柰ㄟ^更換必要的軟 件模塊就可適應(yīng)純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池汽車等不同類型電動汽車的需 要。本實用新型還包括為混合動力大客車整車控制器提供符合電磁兼容及可靠性設(shè) 計的電源電路，保證各級電壓輸出波形的穩(wěn)定平滑，電路有很好的抗干擾、浪涌保護(hù)和防反 接能力。本實用新型還包括為混合動力大客車整車控制器提供一種符合電磁兼容及可靠 性設(shè)計的CAN總線收發(fā)接口電路，能有效地抑制噪聲干擾和實現(xiàn)浪涌保護(hù)，并實現(xiàn)對CAN總 線數(shù)據(jù)傳輸中傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的抑制。一塊六層電路板，由以下部分構(gòu)成核心部件(或最小系統(tǒng))由以下4部分組成1)MPC555微處理器，BGA封裝與PCB直接相連；2)背景調(diào)試模式端口 BDM，通過10芯專用BDM插座與外部USB Power背景調(diào)試器 相連；3)外部擴展4Mb SRAM,通過系統(tǒng)地址、數(shù)據(jù)總線與MPC555相連；4)系統(tǒng)看門狗、復(fù)位電路，通過X5045芯片與MPC555相連；電源供電系統(tǒng)24V轉(zhuǎn)5V，5V轉(zhuǎn)3. 3V，通過GM7130、GM6605芯片給整個系統(tǒng)供電；外圍器件1)模擬量、開關(guān)量輸入電路和數(shù)字信號輸出電路模擬信號輸入制動踏板信號、加速踏板信號、節(jié)氣門位置及開度信號、溫度傳感 器信號，通過模擬信號輸入處理電路與MPC555的QADC模塊相連；數(shù)字量輸入打氣泵報警信號輸入、手柄L檔信號輸入、發(fā)動機倉門檢測輸入、主 驅(qū)動電機倉門檢測輸入、油門踏板怠速開關(guān)輸入、制動踏板開關(guān)信號輸入、轉(zhuǎn)向泵報警輸 入、手剎開關(guān)輸入、手柄R檔信號輸入、蓄電池倉門檢測輸入、經(jīng)濟(jì)性/動力性選擇、手柄N 檔信號輸入、氣壓開關(guān)輸入等，以上均通過數(shù)字量輸入處理電路及電平轉(zhuǎn)換芯片MC1413與 MPC555的MIOS模塊相連；數(shù)字量輸出發(fā)動機電源控制信號輸出、發(fā)動機啟動馬達(dá)控制信號輸出、自保繼電 器輸出、START啟動發(fā)動機、24V控制繼電器輸出、倒車燈繼電器常開觸點、節(jié)氣門電機輸 出、PWM輸出等，以上均通過數(shù)字量輸出處理電路及驅(qū)動電路(TLE6240、BTS724G)與外部執(zhí) 行機構(gòu)相連；2)轉(zhuǎn)速信號輸入調(diào)理電路車速脈沖信號輸入、車速正弦信號輸入，通過轉(zhuǎn)速信 號輸入調(diào)理電路與MPC555的TPU模塊相連；[0024]3)串行與CAN通信電路串行通信接口 與MPC555微處理器的串行通信接口 SCI相連；CAN通信接口 與MPC555微處理器中CAN總線接口相連；同時，還配備了汽車E⑶專用80針插座。已經(jīng)完成的基于MPC555微處理器的混合動力客車整車控制器的試驗樣機(五洲 龍)，并按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/18655-2008、GBl 1452-2006和IS07637通過了相關(guān)電磁兼容試驗， 其中傳導(dǎo)和輻射發(fā)射實驗達(dá)到最高等級。由于采用了以上技術(shù)方案，本實用新型具有以下有益效果1)新一代車用32位PowerPC結(jié)構(gòu)嵌入式微處理器的采用，提高了系統(tǒng)的集成度、 車載可靠性和系統(tǒng)技術(shù)性能。2)電源系統(tǒng)電路經(jīng)傳導(dǎo)發(fā)射測試、輻射發(fā)射測試、輻射抗干擾測試、靜電放電測試 和IS07637中的信號線瞬變電壓測試證明，能有效濾除電路中可能出現(xiàn)的共模電流和差模 電流，有很好的抗干擾、浪涌保護(hù)和防電源反接能力。其用途廣泛、供電穩(wěn)定，適合作為各種 電子控制器設(shè)備的電源電路。3) CAN總線收發(fā)接口電路經(jīng)過傳導(dǎo)發(fā)射測試、輻射發(fā)射測試、輻射抗干擾測試、靜 電放電測試和IS07637中的信號線瞬變電壓測試等多項測試證明，有很高的電磁兼容可靠 性，能較好地濾除電路中可能出現(xiàn)的共模電流，抗干擾和浪涌保護(hù)的能力也符合要求。其在 電路布置上具有很好的靈活性，根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)電路，能使其廣泛應(yīng)用于各種CAN總線 接口電路。4)該整車控制器不僅能滿足混合動力大客車整車控制的需要，稍加改動即可滿足 車載其他部件控制的需要，比如發(fā)動機控制、變速箱控制等，具有較廣泛的應(yīng)用場合。

圖1為混合動力城市大大客車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2為基于MPC555混合動力客車試驗樣機硬件結(jié)構(gòu)圖。圖3為試驗樣機六層主板的硬件原理框圖。圖4為MPC555微處理器最小系統(tǒng)示意圖。圖5為存儲器擴展原理圖。圖6為整車控制器電源電路(抗電磁干擾設(shè)計)示意圖。圖7為模擬量輸入及車速信號采集電路示意圖。圖8為開關(guān)量輸入及數(shù)字量輸出電路示意圖。圖9為通信電路(CAN總線接口電路抗電磁干擾設(shè)計)示意圖。圖10為80針外部接口電路示意圖。圖11為SRAM的讀周期時序圖。圖12為SRAM的寫周期時序圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖所示實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。混合動力汽車整車控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。動力系統(tǒng)由電機及控制器、燃料電池、蓄電池、DC/DC變換器(圖未示)等構(gòu)成，通過電氣總線實現(xiàn)物理連接。動力總成ECU與 部件ECU間通過CAN(控制器局域網(wǎng))總線實現(xiàn)通信。本實用新型涉及的是動力總成電控 單元部分(Power train E⑶)。圖1所示的ISG為快速啟動電機、AMT為自動變速箱、BMS 為蓄電池管理系統(tǒng)。試驗樣機以MPC555微處理器為核心，對其功能進(jìn)行的充分的擴展，外部存儲器 SRAM外擴了 512K的字節(jié)，整個試驗樣機以汽車E⑶專用的80針連接器為物理接口，為汽車 提供CAN總線通信、串行通信、數(shù)字量輸出、模擬量輸入、脈寬調(diào)制(PWM)輸出以及時間處理 單元(TPU)接口的功能。該試驗樣機可以在高速移動、苛刻的環(huán)境下工作，具有高度的設(shè)計 靈活性、系統(tǒng)可靠性和強大的擴展功能，并且適合大批量、低成本生產(chǎn)?？刂破髦С諧AN總 線通信，具有較強的抗電磁干擾能力，按國際標(biāo)準(zhǔn)CISPR 2007通過了電磁兼容試驗(等同 于國家標(biāo)準(zhǔn)GB18655-2008)。試驗樣機電路板的原理框圖如圖3所示。六層電路板的開發(fā)是采用美國 Freescale公司的32位嵌入式車用MPC555微處理器，配備串行通信接口、CAN總線接口、 BDM調(diào)試端口以及各種I/O信號接口。實現(xiàn)了控制總線、地址/數(shù)據(jù)總 線擴展接口、TPU接 口、PWM脈寬調(diào)制接口、和I/O系統(tǒng)接口等，存儲器方面根據(jù)實際情況設(shè)計SRAM 512K字節(jié)。試驗樣機的電路結(jié)構(gòu)組成包括微處理器MPC555、復(fù)位電路、看門狗、背景調(diào)試端 口(BDM)、外擴存儲器、供電系統(tǒng)、通信接口部分、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路以及汽車ECU專用的80針連 接器接口電路等。參見圖4 圖10，主要電路組成部分如下。(1)微處理器選用Freescale公司的MPC555，外部晶振4MHz。主要引腳名稱及功 能簡述見表1。MPC555的所有引腳名稱參見圖4。表1MPC555主要引腳功能簡述
引腳名稱功能—
PORESET上電復(fù)位。
HRESET硬件復(fù)位。_SRESET軟件復(fù)位。 A[8:31]地址總線。
D[0:31]數(shù)據(jù)總線。_
RD/WR__讀/寫信號線，指示數(shù)據(jù)傳輸方向。_ (2)復(fù)位電路采用了看門狗，選用的芯片是XIC0R公司的X5043，片內(nèi)具有 4Kbits (位)串行EEPR0M。供電電壓范圍是2. 7V 5. 5V。操作溫度范圍是_65°C 150°C。 主要引腳功能說明如表2所示表2看門狗X5045主要引腳功能簡述 (3)樣機的外擴存儲器SRAM(見圖5)。選用CYPRESS公司的CY7C1347B芯片，共 一片，總存儲容量為4Mb。訪問時間為5. 5納秒。供電電壓3.3V。主要引腳功能說明如表 3所示表3CY7C1347B芯片主要引腳說明及電路連接[0061] (4)供電系統(tǒng)部分采用的主要芯片有兩個(見圖6) :GM7130和GM6605。這兩個芯 片都是GAMMA公司的產(chǎn)品。GM7130開關(guān)型電源(Switching Power Supply)具有以下功能 特性7V 40V直流輸入電壓，5V/3A輸出。操作溫度_65°C 150°C。為系統(tǒng)提供5V的供 電電壓。GM6605-3. 3TA3R輸入電壓為3. 3V,輸出電流5A ；為MPC555及SRAM提供3. 3V供 電電壓。設(shè)計了一種符合電磁兼容及可靠性設(shè)計的混合動力大客車整車控制器用電源電路 (圖6)，包括浪涌保護(hù)電路、共模電流w濾波電路、電壓轉(zhuǎn)換電路。(5)低端和高端開關(guān)(見圖8)這兩個芯片都是Infineon公司的產(chǎn)品。低端開關(guān) TLE6240，輸入電壓4. 5V 5. 5V，操作溫度_40°C 150°C。主要引腳功能說明如表4所示。 高端開關(guān)BTS724G，輸入電壓5. 5V 40V，操作溫度_40°C 150°C。主要引腳功能說明如 表5所示。表4TLE6240芯片主要引腳說明 表5BTS724G芯片主要引腳說明 (6)直流電機驅(qū)動橋使用的是Infineon公司的TLE6209R，工作電壓4. 75V 5.25V，操作溫度-40°C 150°C。主要引腳功能說明如表6所示。表6TLE6209L芯片主要引腳說明 (7)通信系統(tǒng)接口包括CAN總線通信、串口通信。CAN控制器接口芯片選用PHILIPS 公司的TJA1050。由于MPC555內(nèi)置兩個TouCAN模塊(CAN總線控制器)，所以選用兩片 TJA1050作為接口芯片。供電電壓范圍是4. 75V 5. 25V。操作溫度范圍是_40°C 125°C。 主要引腳功能如表7所示，設(shè)計了一種符合電磁兼容及可靠性設(shè)計的CAN總線收發(fā)接口電 路(圖9)，由CAN收發(fā)器電路、Y型濾波電路、共模電流濾波電路、浪涌保護(hù)電路和共模端接 電路組成。表7TJA1050接口芯片主要引腳說明及電路連接
CANLCAN電壓輸入/輸出的低電平 連接80針汽車ECU專用插座 CANHCAN電壓輸入胸出的高電平。 連接80針汽車ECU專用插座 ~高速/正常模式H(8)串口通信的接口芯片選用MAXIM公司的MAX202CSE。操作溫度是_40°C 125°C。主要引腳功能說明如表8所示。表8MAX202CSE串行通信接口芯片引腳說明及電路連接 (9)模擬量輸入如表9所示。表9模擬量開關(guān)量輸入、數(shù)字量輸出及TPU功能引腳說明 (IO)TPU功能引腳說明 (11)汽車E⑶專用的80針連接器功能組。表1080針連接器的引腳定義和功能描述。以上給出了控制器的主要硬件電路組成結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)原理，下面將詳細(xì)說明系統(tǒng)的 工作過程。1.上電復(fù)位前后系統(tǒng)工作流程。在系統(tǒng)加電之前，須根據(jù)應(yīng)用需要的不同對控制器進(jìn)行配置工作，主要是完成跳線的設(shè)置和硬件配置開關(guān)的置位。現(xiàn)舉例說明如下。系統(tǒng)上電之后，經(jīng)過穩(wěn)壓器GM7130將輸入電壓24V轉(zhuǎn)換為5V，為電子線路板上5V電壓供電的芯片提供電壓。再經(jīng)過固定輸出3. 3V的穩(wěn)壓器GM6605，將5V電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V 電壓。為MPC555微處理器和3.3V供電電壓的芯片供電。到此，整個控制器的供電系統(tǒng)已 經(jīng)完成。在上電后，X5043由于沒有得到MPC555的“喂狗”指令，會自動將PORESET弓I 腳電平拉低，MPC555檢測PORESET低電平的輸入信號，確認(rèn)后進(jìn)入上電復(fù)位狀態(tài)，根據(jù) M0DCK[1:3]的信號確定晶振頻率、鎖相環(huán)(PLL :phase-l0Cked loop)倍頻因子、周期中斷 定時器時鐘(PITRCLK)和時間基時鐘源(TMBCLK)。并且MPC555還確認(rèn)HRESET和SRESET 引腳輸入。在PORESFT的上升沿時將確定M0DCK引腳的狀態(tài)，本示例中M0DCK[1:3]已經(jīng) 設(shè)置為“010”，因為晶振的頻率為4MHz，所以主時鐘參考頻率為4MHz，PLL有效，正常操作模 式，倍頻因子為5，TMBCLK時鐘將4分頻，PITRCLK時鐘將256分頻。此時已經(jīng)得到了系統(tǒng) 時鐘頻率。在退出上電復(fù)位狀態(tài)之后，MPC555將繼續(xù)驅(qū)動HRESET和SRESET引腳持續(xù)512 個系統(tǒng)時鐘周期。確認(rèn)HRESET信號后，在采樣時間里(HRESET為低電平)，RSTCONF被 確認(rèn)，KSTGCWF信號應(yīng)為高電平輸入，此時在MPC555的硬件復(fù)位配置字寄存器的第20位 Η 為0，系統(tǒng)將從外部存儲器啟動。此時復(fù)位配置字由CMFCFIG寄存器提供。該寄存器中 與裝置啟動相關(guān)的位有如下BDIS位為0，表示復(fù)位之后，存儲器控制器BankO被激活，BRO寄存器有效，若 MPC555的CSO或CSl或CS2片選信號有效，系統(tǒng)將從SRAM啟動。壓位為0，表示復(fù)位之后，機器狀態(tài)寄存器(MSR)寄存器中的IP位等于0，異常向 量表將從FLASH的物理地址0x00000000處開始。由于是硬件復(fù)位操作，產(chǎn)生了系統(tǒng)復(fù)位異 常，根據(jù)異常向量表，程序指針應(yīng)指向0x00000100處，系統(tǒng)程序應(yīng)該以此地址為入口，進(jìn)行 執(zhí)行。在SRESET弓丨腳驅(qū)動被確認(rèn)后，調(diào)試端口的配置將從DSCK和DSDI引腳采樣。當(dāng)512個時鐘周期之后，MPC555停止驅(qū)動HRESET和SRESET引腳，上電復(fù)位操作 完成。在一次上電復(fù)位操作中，包含了復(fù)位邏輯和PLL狀態(tài)復(fù)位、系統(tǒng)配置復(fù)位、時鐘模塊 復(fù)位、HRESET引腳驅(qū)動、調(diào)試端口配置、其他內(nèi)部邏輯復(fù)位和SRESET引腳驅(qū)區(qū)動。以上以一個示例描述了系統(tǒng)從上電前硬件電路的開關(guān)配置和跳線設(shè)置工作開始， 到系統(tǒng)上電復(fù)位MPC555微處理器的信號流向和相關(guān)操作，以及完成復(fù)位的全過程。該示例 也說明了本控制器工作時的主要上電復(fù)位機制。2.存儲器工作流程在說明SRAM存儲器讀寫周期時序之前，首先由表11給讀/寫周期的時間特性。表IlSRAM存儲器讀/寫周期時間特性 SRAM的讀周期時序要求如圖11。單次讀過程在時鐘上升時啟動此訪問需滿足以 下條件(1) 或保持低通，(2) @1，〔￡2，己云3全部保持有效，(3)寫信號(―， BWE)全部去高電平。如果己瓦高電平則可忽略.從地址輸入端A [ 16 0]輸入進(jìn)內(nèi)核的 地址被存儲進(jìn)地址進(jìn)位邏輯和地址寄存器。相應(yīng)的數(shù)據(jù)被允許發(fā)送至輸入輸出寄存器。在 下一個時鐘上升沿，如果而低通有效，在3. 5納秒里可通過輸出寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)總 線上。唯一的例外發(fā)生在當(dāng)SRAM正從取消狀態(tài)到選擇狀態(tài)時。在訪問第一個周期期間它 的輸出經(jīng)常是高阻態(tài)。在第一個訪問周期之后，51信號控制輸出。支持單一連續(xù)讀周期。 一旦SRAM在時鐘上升時被片選和端或端信號取消，則它的輸出立刻轉(zhuǎn)為高阻 態(tài)。SRAM的寫周期時序要求如圖12。模式下的單次寫過程執(zhí)行模式下 的寫過程需滿足以下條件(1) 保持低通；⑵去高電平；(3) SlhCEZ，^^* 部保持有效；(4)相應(yīng)的寫輸入組合端口(―，_和—[3: 0])保持有效以便對要求 字節(jié)執(zhí)行寫操作。觸發(fā)寫操作需要一個時鐘周期才能完成。提交到A[16:0]的地址 被加載到地址寄存器并且地址的邏輯進(jìn)位同時遞交到RAM核心。X石▽輸入在循環(huán)過程中 被忽略。如果一個全局寫輸入正在進(jìn)行，提交到DQ[31:0]和DP[3:0]的數(shù)據(jù)被寫入RAM內(nèi) 核中相應(yīng)的地址位。一個位寫操作在執(zhí)行時，只有被選定的位才能進(jìn)行寫操作，而未被選定 的位保持不變。這里提供了一個同步自計時寫的機制來簡化寫操作。因為CY7C1347B是一個通用I/O設(shè)備，在數(shù)據(jù)寫入DQ[31 0]和DP[3:0]輸入端之 前，輸出使能端必須去高電平。這樣做可以使輸出驅(qū)動三態(tài)化。在不考慮而的狀態(tài) 下，不管是否監(jiān)測到一個寫周期，出于安全預(yù)警的考慮，會自動使DQ [31 0]和DP [3 0]端三 態(tài)化。3.串口通信在MPC555的內(nèi)置隊列式串行多通道模塊(QSMCM Queued Serial Multi-ChannelModule)中，有兩個串行通信接口 子模塊(SCI :Serial Communication interface)，通過串行總線與外圍設(shè)備和其他E⑶進(jìn)行通信。在控制裝置通過SCI輸出 數(shù)據(jù)的過程中，MPC555將數(shù)據(jù)送到SCI的并行數(shù)據(jù)輸出寄存器中(TDR Transmit DataRegister)，然后傳輸?shù)酱邪l(fā)送移位寄存器(serial shifter)中，串行移位寄存器用移位 的方法將并行數(shù)據(jù)變?yōu)榇袛?shù)據(jù)，然后通過MPC555的引腳RXD1送往MAX202CSE接口芯片， MAX202CSE的功能是將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232接口電平，可以同計算機串口相連，將采樣數(shù) 據(jù)實時發(fā)送至計算機以便監(jiān)測。在接收串行總線的數(shù)據(jù)時，首先由MAX202CSE芯片作電平轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)從MPC555的 RXD1引腳串行輸入到接收移位寄存器中，接收移位寄存器將到達(dá)RXD1引腳的串行數(shù)據(jù)進(jìn) 行移位操作，變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)傳送到并行數(shù)據(jù)輸入寄存器(RDR:ReCeiVe Data Register)中， 然后傳送到CPU中。串口通信采用異步發(fā)送方式，當(dāng)置SCI控制寄存器(SCCR)的發(fā)送允許位(TE)為 “1”后，開始發(fā)送過程。置SCCR寄存器的接收允許位(RE)為“1”后，將開始接收數(shù)據(jù)。數(shù) 據(jù)傳輸格式為1位起始位、8位數(shù)據(jù)位和1位停止位的10位幀格式(無奇/偶校驗位)。數(shù) 據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈蕿?600位/秒。4. CAN總線通信由于MPC555微處理器中已經(jīng)內(nèi)置了兩個CAN總線控制器TouCAN模塊，所以在本 實用新型的控制裝置中無需外接CAN控制器芯片，只需連接CAN總線控制器的接口芯片 TJA1050。TJA1050接口芯片的功能是對CAN控制器提供差動接收能力，對CAN總線提供差動 發(fā)送能力。TouCAN模塊提供四個引腳，A_CNTX0和B_CNTX0為串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端，A_CNRX0 和B_CNRX0為串行數(shù)據(jù)輸入端。每個TouCAN模塊中提供16個報文緩沖區(qū)，每個報文緩沖 區(qū)具有發(fā)送和接收雙重功能，另外TouCAN模塊中還有兩個串行數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，分別負(fù)責(zé)數(shù)據(jù) 的發(fā)送和接收。在同一時間里只能激活其中之一。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，TouCAN模塊將數(shù)據(jù)從報文緩沖區(qū)中送入串行數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)，經(jīng) A_CNTX0、B_CNTX0引腳送出，發(fā)送到TJA1050接口芯片的TXD引腳，經(jīng)過TJA1050芯片的 CANH引腳將數(shù)據(jù)從80針接口發(fā)送到CAN總線上。在接收數(shù)據(jù)時，CAN總線上的數(shù)據(jù)經(jīng)過 TJA1050接口芯片RXD引腳發(fā)送到TouCAN的A_CNRX0、B_CNRX0端，由TouCAN模塊的串行 數(shù)據(jù)接受緩沖區(qū)接收到報文緩沖區(qū)。5.汽車EOT專用80針插座本實用新型設(shè)計配置的汽車ECU專用80針插座，為汽車控制的應(yīng)用提供了多種功 能接口，包括電池供電、模擬量輸入、PWM輸出、數(shù)字量輸入/輸出、TPU功能、串行通信、CAN 總線通信通過VBAT引腳為系統(tǒng)提供24V電源，經(jīng)過供電系統(tǒng)電路控制器可以獲得5V和 3. 3V電壓。汽車的加速踏板、制動踏板以及車速等信號可以通過80針插座之中的模擬量輸 入引腳輸入，經(jīng)過控制裝置的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將以上汽車的模擬輸入量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，交由 MPC555微處理器處理。水溫控制及電機轉(zhuǎn)速控制等模擬量將從80針插座的模擬量輸出引 腳輸出。控制器還可以接收打氣泵報警信號輸入、手柄L檔信號輸入、發(fā)動機倉門檢測輸 入、主驅(qū)動電機倉門檢測輸入、油門踏板怠速開關(guān)輸入、制動踏板開關(guān)信號輸入、轉(zhuǎn)向泵報 警輸入、手剎開關(guān)輸入、手柄R檔信號輸入、蓄電池倉門檢測輸入、經(jīng)濟(jì)性/動力性選擇、手 柄N檔信號輸入、氣壓開關(guān)輸入等數(shù)字輸入量，發(fā)動機電源控制信號輸出、發(fā)動機啟動馬達(dá) 控制信號輸出、自保繼電器輸出、START啟動發(fā)動機、24V控制繼電器輸出、倒車燈繼電器常 開觸點、節(jié)氣門電機輸出、PWM輸出等數(shù)字輸出量。另外，控制裝置還提供了 4路的PWM信號輸出和TPU功能的支持。作為動力總成的控制裝置，需要頻繁與其它ECU進(jìn)行通信和傳 輸控制信號，為此，80針插座中提供了通信接口系統(tǒng)，包括串口通信、CAN總線通信的支持。6.控制器技術(shù)效果和現(xiàn)有的混合動力大客車動力系統(tǒng)控制器相比，本實用新型的具體技術(shù)效果體現(xiàn) 在，新一代車用32位PowerPC結(jié)構(gòu)嵌入式微處理器的采用全部核心部件與外圍器件均集成 在一塊六層的電路板上，摒棄了一塊核心主板加一塊I/O擴展板的傳統(tǒng)做法，從而提高了 系統(tǒng)的集成度、車載可靠性和系統(tǒng)技術(shù)性能?？刂破鞯膽?yīng)用靈活性、可移植性提高到一個 新水平。軟件開發(fā)平臺采用Matlab/simulink，利用MPC555 —個特殊的軟件系統(tǒng)模塊—— Bootcode實現(xiàn)代碼的自動生成和通過CCP的代碼自動下載。控制器通信抗干擾性能的提 高和運算控制速度的加快，使多節(jié)點的混合動力車動力系統(tǒng)分布式控制網(wǎng)絡(luò)與接口技術(shù)水 平、多能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度與管理控制水平大大提高。整車控制器是混合動力客車控制系統(tǒng)的核心部件，它的性能直接影響到整車的性 能和燃油經(jīng)濟(jì)性。在研發(fā)初期，很難找到適合ECU的測試環(huán)境，增加了 ECU的試驗驗證難度， 造成研發(fā)成本升高。隨著硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，代碼自動生成技術(shù)的逐漸成熟，圖形語言編程模式把 汽車電子控制軟件工程師從抽象的高級語言編碼中解脫了出來。MATLAB把強大的物理模型 仿真功能和成熟的嵌入式目標(biāo)代碼自動生成技術(shù)結(jié)合起來，開創(chuàng)了一種全新的汽車電子實 時控制軟件開發(fā)模式，避免了耗時的軟件編碼過程，提高了軟件開發(fā)和維護(hù)效率，同時，模 型算法聯(lián)合仿真避免了大量反復(fù)且耗時的現(xiàn)場調(diào)試和參數(shù)標(biāo)定過程。通過對代碼自動生成 過程，代碼生成結(jié)構(gòu)，代碼組織結(jié)構(gòu)的分析以及代碼自動生成體系下二次開發(fā)技術(shù)的研究， 從而能成功駕馭代碼自動生成技術(shù)，使得汽車電子實時控制軟件開發(fā)模式全面步入圖形語 言時代。基于模型和自動代碼生成技術(shù)日漸成熟，這些技術(shù)可以縮短控制器開發(fā)周期，有利 于提高控制器的開發(fā)效率和可靠性。Embedded Target for Motorola MPC555 是 Matlab/Simulink 的附力口組件，與 RTW 一起為基于Motorola MPC555及MPC56x微處理器的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)提供了一套完 整的、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的工具，可以實現(xiàn)在目標(biāo)硬件上編譯、下載、運行和調(diào)試生成的代碼，評估系 統(tǒng)的性能。并同工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編譯器和其他MPGS XX開發(fā)工具箱可實現(xiàn)無縫整合。在Matlab代碼自動生成體系中，F(xiàn)reescale的PowerPC MPC555系列有一個特殊 的軟件系統(tǒng)模塊——Bootcode，它當(dāng)然具有其他嵌入式軟件所應(yīng)有的bootloader的系統(tǒng) 引導(dǎo)和軟硬件環(huán)境初始化功能，然而，它的特殊之處還在于它融入了 ECU在線程序下載技 術(shù)。作為一個駐留在FLASH中的下載模塊(agent)，它能通過CAN或SCI更新片內(nèi)的RAM或 FLASH程序。另外，程序員需要事先將編譯好的MPC555 bootcode 二進(jìn)制文件燒寫入FLASH 的首個32KB區(qū)塊內(nèi)，而后才能通過CAN或SCI接收Host主機的下載信號和二進(jìn)制程序。隨著對車輛舒適性要求的不斷提高，車用各種電子零部件越來越多。如何評定 它們之間在相互干擾的情況下正常工作的能力，就是該試驗所驗證的。我們參考的是 GB18655-2008或CISPR 25，即保護(hù)車載接收機的無線電騷擾特性的限值與測量方法。建立 了適用于汽車電子控制器的電磁兼容預(yù)測試系統(tǒng)，總結(jié)出了一套控制器輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā) 射診斷方法。通過對整車控制器樣機進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的輻射發(fā)射和CE測試。最終控制器RE測試通過了 CISPR25 2002規(guī)定的等級4，CE測試通過了 CISPR25 2002規(guī)定的等級5。 上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實 用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說 明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實用新型不限于這 里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的揭示，對于本實用新型做出的改進(jìn)和修改 都應(yīng)該在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種整車控制器，其特征在于其核心部件與外圍器件集成于一塊電路板上。
2.如權(quán)利要求1所述的整車控制器，其特征在于所述電路板上包括以下部件 核心部件DMPC555微處理器，BGA封裝與PCB直接相連；2)背景調(diào)試模式端口BDM，通過10芯專用BDM插座與外部USB PowerPC背景調(diào)試器相連；3)外部擴展4MbSRAM，通過系統(tǒng)地址、數(shù)據(jù)總線與MPC555相連；4)系統(tǒng)看門狗、復(fù)位電路，通過X5045芯片與MPC555相連；電源供電系統(tǒng)24V轉(zhuǎn)5V，5V轉(zhuǎn)3. 3V，通過GM7130、GM6605芯片給整個系統(tǒng)供電； 外圍器件1)模擬量、開關(guān)量輸入電路和數(shù)字信號輸出電路模擬信號輸入制動踏板信號、加速踏板信號、節(jié)氣門位置及開度信號、溫度傳感器信 號，通過模擬信號輸入處理電路與MPC555的QADC模塊相連；數(shù)字量輸入打氣泵報警信號輸入、手柄L檔信號輸入、發(fā)動機倉門檢測輸入、主驅(qū)動 電機倉門檢測輸入、油門踏板怠速開關(guān)輸入、制動踏板開關(guān)信號輸入、轉(zhuǎn)向泵報警輸入、手 剎開關(guān)輸入、手柄R檔信號輸入、蓄電池倉門檢測輸入、經(jīng)濟(jì)性/動力性選擇、手柄N檔信號 輸入、氣壓開關(guān)輸入，以上均通過數(shù)字量輸入處理電路及電平轉(zhuǎn)換芯片MC1413與MPC555的 MIOS模塊相連；數(shù)字量輸出發(fā)動機電源控制信號輸出、發(fā)動機啟動馬達(dá)控制信號輸出、自保繼電器輸 出、START啟動發(fā)動機、24V控制繼電器輸出、倒車燈繼電器常開觸點、節(jié)氣門電機輸出、PWM 輸出，以上均通過數(shù)字量輸出處理電路及驅(qū)動電路TLE6240、BTS724G與外部執(zhí)行機構(gòu)相 連；2)轉(zhuǎn)速信號輸入調(diào)理電路車速脈沖信號輸入、車速正弦信號輸入，通過轉(zhuǎn)速信號輸 入調(diào)理電路與MPC555的TPU模塊相連；3)串行與CAN通信電路串行通信接口 與MPC555微處理器的串行通信接口 SCI相連； CAN通信接口 與MPC555微處理器中CAN總線接口相連； 同時，還配備了汽車E⑶專用80針插座。
專利摘要一種基于MPC555的混合動力城市大客車整車控制器，以32位汽車PowerPC架構(gòu)嵌入式微處理器為核心硬件，設(shè)計了對控制總線、地址/數(shù)據(jù)總線的擴展接口、串行通信接口、BDM調(diào)試端口以及各種I/O信號接口的全部核心部件與外圍器件均集成在一塊六層的電路板上，摒棄了一塊核心主板加一塊I/O擴展板的傳統(tǒng)做法，使控制裝置的硬件集成度和技術(shù)性能大為提高。控制器通過CAN總線接口與車內(nèi)其它零部件的ECU相連，并設(shè)計了控制系統(tǒng)抗電磁干擾電路。控制器只需通過更換必要的軟件模塊就可適應(yīng)包括純電動汽車、混合動力汽車以及燃料電池汽車在內(nèi)的各種類型電動汽車的需要。從而提高了應(yīng)用靈活性和可移植性。
文檔編號G05B19/04GK201587405SQ20102003292
公開日2010年9月22日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者孫澤昌, 張戟 申請人:同濟(jì)大學(xué)