汽车电子开发方案.docx
- 文档编号:27632689
- 上传时间:2023-07-03
- 格式:DOCX
- 页数:40
- 大小:2.16MB
汽车电子开发方案.docx
《汽车电子开发方案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《汽车电子开发方案.docx(40页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
汽车电子开发方案
汽车电子解决方案
1.概述
汽车作为机电类产品,电子系统是其重要的组成部份。
日趋严格的法规及对安全与舒适性的更高要求使得ECU软件愈来愈复杂。
车辆的动力性、舒适性和排放在很大程度上依赖于用于车辆动力系统的电控单元(ECU)的质量。
面对着电控系统功能不断增强而开发周期却不断缩短的要求,软件开发工程师的压力也愈来愈大。
控制系统参数的彼此影响,工作状态的转变,传感器与执行器的失效,加大了自动诊断系统设计的难度,同时由于软件的复杂性,使得对软件的测试也变得愈来愈困难。
采用传统的ECU开发流程已经难以完成现代控制系统的设计。
传统的汽车电子系统开发进程中,人们首先需要按照调查情况用文字说明的方式概念需求和设计目标,然后由设计工程师按照以往的经验提出系统的结构,并交由硬件工程师设计系统的硬件电路,并由控制工程师设计控制方案及算法,并将控制策略以解析或图表的方式表达出来;这种控制策略会交给专门的软件工程师来通过软件编程实现。
最后,系统工程师将软件工程师生成的代码与硬件电路集成,生成完整的控制系统,并在实验台架上对控制器进行测试。
以上的开发流程存在许多问题,首先,硬件电路先于控制策略的设计;其次,手工编程无法逾越许多障碍,如,对算法的理解,手工编程无法避免的错误,代码的可读性及继承性等等;当控制系统设计的方案需要修改时,其本钱和代价和一个新系统开发相当。
因此咱们必需应用现代的ECU开发流程,将设计基于计算机辅助工具来进行的,它可以支持从需求概念直到最终产品的全进程。
国外汽车著名开发商(如:
Bosch,UAES,VW,GM,AVL,BMW,Conti,Ford等)普遍采用现代的设计开发流程:
功能仿真—快速原型验证—自动代码生成—硬件在环测试—台架及装车测量/标定所组成的“V模式”。
新的开发流程符合国际汽车行业标准(ASAM/ASAP),可以结合现有的测试系统组成统一的从开发到标定,已经成为国际汽车电子产品开发的标准流程。
在开发进程中利用了统一的软硬件平台,可以将在桌面上的控制算法的离线仿真,实验室内的控制原型的测试,和车辆的实际测试标定进程统一路来,减少开发的本钱和冗余的工作,加速开发的进程。
整个设计流程分为五个阶段,各个阶段别离为:
功能设计、快速控制原型验证、目标代码生成、硬件在环仿真测试、测量/标定,其设计流程图如下图所示。
建模与仿真
INCA
ProductFamily
ASCET
ProductFamily
ASCET,
INTECRIO
Product
Families
INCA
ProductFamily
LABCAR
Product
Family
ASCET
Target
CodeGenerator
RTA
Product
Family
硬件在环系统
快速原型
软件工程
.&
SWAnalyzer
图1汽车电子的V模式开发流程
2.汽车电子的现代设计开发流程(V模式)
2.1软件工程产品家族
对于现代汽车电子设计开发流程而言,数字化设计的思想贯穿于系统开发的全进程,从机械设计开始到动力学到控制、算法、数据的可视化到机、电系统的实现。
在这个进程中,咱们需要一个统一的、跨多个专业的设计平台和开发工具,这个开发平台包括开发各阶段所需的开发模块,并具有较好的开放性,可以集成国际上先进的软硬件,彼此传递数据。
正是出于这样的想法咱们可以采用下图的环境进行数字化、集成化的设计,这样的开发环境在国外已经取得了充分的验证。
软件工程产品家族
ASCET产品系列可实现基于模型的应用软件开发,并按照这些模型自动生成代码。
ASCET产品专门开发用于知足汽车行业对于嵌入式软件实时性、效率和安全性等方面的特殊要求。
从利用框图和状态机进行应用软件产品的初始设计到微控制器目标的代码自动生成,ASCET工具可完全适应汽车行业的进程及要求
ASCET产品自1997年起成功投入利用,主要用于制动和转向系统安全敏感软件的开发。
自1997年以来,ASCET开发的软件已被普遍用于超过6800万个电子控制单元中。
这一长期经验可确保维持一贯质量的高效及安全软件开发,帮忙客户实现本钱、质量及面市时间方面的目标。
图二:
ASCET用于建模
功能一览
∙基于模型的汽车软件开发,具有实时性要求
∙自动、高效地生成电子控制单元可执行代码
∙移植和开发AUTOSAR软件组件
∙可与当前的开发环境轻松集成
∙可与当前的C代码和库函数轻松集成
∙符合MISRA要求并经认证的代码生成器(IEC61508resp.ISO26262)
∙生成灵活可变的设计模型记录文档
∙导入Simulink®和UML模型
∙可与软件配置管理系统轻松整合
ASCET作为一个产品家族涵盖了建模/仿真,快速原型,代码生成等领域。
图三:
ASCET家族产品一览
ASCET–MD(建模及仿真)
通过ASCET-MD软件,用户可在物理层通过框图、状态机和文本形式,利用ESDL或C语言对模型部件进行描述。
基于目标的底层模型体系结构利用户能够灵活地组合这些通过不同方式描述的模型部件,并成立层级结构模型。
用户一旦对模型部件进行了概念,它们即可通过不同的执行方式(量化)用于各类项目中。
模型组件这种完全无损的可重复利用性可提高软件质量和靠得住性和开发速度。
毫无疑问,ASCET也可以为AUTOSAR软件组件的开发提供支持。
功能一览
∙对软件组件进行物理建模
∙转换为固点建模
∙带有标准单元的可扩展库(如积分器、PID和限制器等)
∙AUTOSAR软件组件的建模
∙软件组件的模拟
∙高性能的文档生成器
∙井井有条的实验环境
∙集成了用于浮点和固点算法的代码生成器(计算机模拟)
∙C代码、库函数和特殊算法服务的轻松整合
∙Simulink®模型导入
∙与外部合作伙伴合作时,提供ASCET软件模型的知识产权保护
图四:
ASCET-MD图形化编程
ASCET–RP(快速原型验证)
ASCET-RP能够针对在ASCET的创建的软件功能进行快速原型开发—既可以在实验室也可以在交通工具内进行,以及早实现功能验证和提供标定原始数据。
通过ASCET-RP,软件功能模块与快速原型开发系统下的输入/输出和总线系统连接,并在OSEK操作系统上运行,进而使得接近量产电子控制单元环境的测试成为可能。
对于利用的标定工程师而言,快速原型开发系统代表着另一个电子控制单元,而且可以通过同一机制进行测量和标定。
因此,标定工程师能够取得一个完全同步的,同时包括了电子控制单元和快速原型开发系统信号的组合测量文件。
功能一览
∙与INCA标定工具的接口(所需的附加软件)
∙和快速原型硬件系统的接口
∙知足实时系统要求时间配置(OSEK-OS)
∙对编译程序和链接程序挪用的集成
∙支持快速原型硬件系统的OSEK操作系统
∙实时输入/输出编辑器提供了一种可同时管理硬件和输入/输出配置的简便方式
∙通过在线模型观察器对模型进行调试
ASCET–SE(代码生成)
利用现代控制系统开发工具,可用最少的时间完成控制系统原型的设计,但如何从原型控制系统向产品型控制器转换仍然是最大的问题。
目标代码的实现仍然是采用即费时又易犯错的手工编程方式。
由于现代控制器的日渐复杂性,未来,手工编程将会花费更多的时间。
功能一览
∙符合MISRA要求的代码生成
∙有保障的代码生成器
∙经典C代码生成或符合AUTOSAR要求的代码生成
∙有效贮存(RAM和ROM)或运行时间优化代码生成,取决于具体领域的要求(如用于车辆底盘仍是动力传动系的电子控制单元)
∙支持多个微控制器
ASCET–SCM(软件配置管理)
ASCET-SCM提供版本和软件配置管理系统接口。
基于其灵活的结构体系,ASCET-SCM能够轻松地与所采用的SCM系统集成,实此刻ASCET中直接进行版本控制操作。
这一集成可实现ISO9000、 CMMI和SPICE所要求的轻易追踪性。
软件组件的模块结构被直接从ASCET转换至SCM系统中。
这使得用户能够轻松记录功能相依性和项目状态(基线、分支等),极大地简化了同步开发工作。
功能一览
∙直接状态显示和直接在ASCET开发工具中控制SCM系统
∙适用于所有SCM系统:
oMSSCCI接口
oSubversion版本控制工具,已包括在交付物中。
o 客户专用的SCM解决方案
∙功能和显示效果均按所要求的流程和所利用的SCM系统的界面进行适配
∙除进行版本控制之外,还能够对组合(子)模块状态进行画图
∙集成了ASCET-DIFF实现不同版本模块组件之间的图形比较功能
ASCET–DIFF(模型不同探测器)
ASCET-DIFF可进行模型比较,并快速高效地追踪模型转变。
该等比较不仅适用于图形(框图和状态机),而且还适用于内部特性和参数(如某一变量的实施或换算公式)。
由于可清楚显示旧版本(已经通过测试并发行)与新版本之间的不同,ASCET-DIFF可极大地加速后续开发模型的审核进程。
功能一览
∙ASCET框图的图形对比
∙轻松追踪模型转变
∙可配置的比较逻辑
∙用于比较结果的显示滤镜
∙可作为独立的应用程序或的附加软件利用
ASCET–MDV(模型阅读器)通过ASCET-MDV,用户可快速完整地查看现有的ASCET模型。
清楚的树形视图为用户提供简易导航,方便其检查可视化模型,从而全面了解模型的设计与结构。
轻松的搜索算法简化了分级、功能和数据元查找。
表格可显示算法、测量数据、标定数据或信息等的不同执行方式。
同时,模型化功能及操作系统界面可通过不同视图显示
因此,ASCET-MDV是一款适合于进行审查和文档制作的高质量在线帮忙工具。
功能一览
∙ASCET模型的图形显示
∙分级概览ASCET模型和结构
∙用于审查和在线文档制作目的时,仅执行查看和搜索功能
INTECRIO–集成原型环境
通过实时仿真后,控制算法模型已经取得了初步的验证,咱们进一步通过和真实的被控对象相联接来验证咱们控制原型在真实情况下的反映,从而向真实控制器控制算法的实现过渡。
该进程同时包括了实际系统中可能包括的各类I/O,软件及硬件中断等实时特性,然后就可以够利用计算机辅助实验测试管理工具软件进行各类实验,以查验控制方案对实际对象的控制效果,并随时修改控制参数,直到取得满意的结果为止。
即即是模型需要相当大的修改,从修改到下一次对原型的测试的也只需要几分钟的时间。
从而在最终实现控制方案之前,就已经对可能取得的结果有了相当的把握,避免了过量的资源浪费和时间消耗。
通过INTECRIO用户能够基于模型、MATLAB®/Simulink®、C代码模块和AUTOSAR软件部件为进行汽车电子系统原型开发。
INTECRIO通过集成实验平台以支持功能开发。
INTECRIO支持的ETAS产品有紧凑型快速原型开发模块、VME硬件系列、微型测量模块、和ECU接口和XCP。
INTECRIO使直接在功能开发者平台的Windows®PC上进行虚拟原型开发成为可能,进而促成功能开发者同系统开发者和模拟专家的跨领域合作,以进行功能评估。
这一功能为初期车辆开发,如室内的预校准,带来新的机缘。
功能一览
∙可在PC或真实环境下对汽车电子系统进行快速原型
∙可集成MATLAB®/Simulink®、模型和C代码模块
∙可集成不同版本MATLAB®/Simulink®、ASCET的模型
∙可集成AUTOSAR软件部件
∙可支持CAN、LIN和FlexRay
∙可通过和XCP支持接口和服务
∙可结合或和来进行车载测试
∙基于Windows®PC的虚拟原型开发
∙提供开放式界面,实现自动化和定制式服务
∙可结合INTECRIO-EE生成信号
∙可在在生成原型模型
开放式高压共轨ECU快速原型系统
开放式ECU采用德国博世公司MED17ECU硬件,它具有32位的InfineonTri-CoreTC1797芯片,带有ETK开发接口,具有完整的工业级底层驱动模块,甲方可在此基础上进行电控策略开发及验证。
它的底层驱动软件及I/O接口主要包括信号调理模块、功率驱动和保护模块、通信模块、微处置器和电源管理模块。
该开放式ECU可用于影响发动机燃烧进程的各关键参数,如喷油按时、喷油量、增压压力、EGR率、油轨压力等进行实时调整和优化匹配,以使发动机在维持低排放和低油耗的同时维持强劲的功率输出。
该平台还可提供大体的测量和标定能力,ECU项目和标定数据的数据库驱动管理,测量数据分析和ECU闪存编程。
高压共轨ECU快速原型系统的I/O表
名称
类型
数量
备注
曲轴传感器
凸轮传感器
输入信号
4
各两个
频率信号
输入信号
1
磁电传感器
温度信号
模拟量输入
14
PT1000/Ni1000/PT200传感器
模拟量信号
模拟量输入
15
可作为电压/电流输入
开关量信号
开关量输入
11
PWM信号
PWM输出
17
开关量信号
开关量输出
14
2个可配置为PWM输出
驱动信号
电磁阀驱动输出
6
通讯接口
CAN通讯
3
BoschMEDC17ECU
此系统包括硬件驱动、快速原型系统用的E-Hook软件包和CCP协议等。
RTA实时操作系统系列
RTA产品系列包括,,,和相关的附加软件。
它们组成了一个完整的开发工具包,用于ECU代码开发。
RTA-OSEK
RTA-OSEK可提供符合AUTOSAR-OS(SC-1)和OSEK-OS要求的解决方案,由以下工具及模块组成:
∙Planner建造应用程序的时间模型并采用先进的时限单调性分析(DeadlineMonotonicAnalysis)法证明在运行时能够知足其所有的性能约束,并将解决问题所需的本钱控制在最小范围之内。
∙Builder自动为应用程序中的各个任务和ISR(中断服务程序)生成通过优化的头文件和OS数据结构。
利用静态配置,可生成内存利用量最小的数据结构,并可利用快速API挪用来减小CPU的占用。
∙产品软件模块在采用AUTOSAR-OS和OSEK-OS标准方面处于行业领先地位。
它支持很多微控制器及编译器,各个端口都单独通过了认证,确保了它们的兼容性。
它还符合MISRAC标准的要求,确保可安全地进行嵌入式操作。
RTA-OSEK可生成所有所需的测量模块接口配置,利用户可通过RTA-TRACE观察应用程序的运行情况。
是一种实时操作系统,其适用于汽车ECU设计所有领域的应用。
它同时知足AUTOSAROS和OSEK/VDXOS标准,且与MISRAC完全兼容。
RTA-RTE
是一种成熟且已量产的高质量AUTOSAR运行环境(RTE)生成器,它符合AUTOSARRelease。
RTA-TRACE
RTA-TRACE通过以下功能提高调试速度:
∙时间跟踪实时观察应用程序的运行情况,与软件逻辑分析器的功能完全相同。
∙统计插入自动计算系统中每一个任务执行时间的各类统计数据。
∙ECU连接设备驱动器和DLL可将ECU中的数据传输到RTA-TRACEPC、CAN、调试器及串行联接中。
ECU连接端口包利用户可按照需要创建定制式的连接。
∙RTA-TCEL提供了一种利用通过CAN总线从目标ECU向电脑主机传输数据的方式。
硬件在环实时仿真(HIL)
有了控制系统的初样,并非意味着计算机辅助设计工具(软件/硬件)就没有效了。
相反,此刻由于控制系统所完成功能的日渐复杂性,对其进行全面综合的测试,特别是故障情况和极限条件下测试就显得尤其重要了。
但如果是用实际的控制对象进行测试,很多情况是无法实现的,抑或要付出昂贵的代价,(如:
对汽车电控单元的测试就包括不同车型,不同路况,不同环境(雨、雪、风、冰等)下的测试,若是用真实的汽车必然要花费相当长的时间,付出昂贵测试费用。
)但如果是用计算机辅助设计工具对控制对象进行实时仿真,就可以够进行各类条件下的测试,特别是故障和极限条件下的测试。
而这正是传统开发方式所不具有的。
ETAS公司所设计的Labcar就是这样一套一体化的ECU测试系统,能够快速地成立实时的汽车和发动机动力学模型,模拟汽车与发动机的真实运行状态,让用户在实验室内就可以够完成对ECU的实验。
考虑到用户的测试方便性,系统中还提供了适合于汽车大规模自动化测试的测试软件LabcarAutomation。
随着科技的迅速发展,产品推向市场的速度愈来愈快,汽车电子领域更是如此。
但与此同时,ECU软件变得愈来愈复杂。
现在,90﹪的汽车创新项目都和新兴的电子工业相关。
发动机测试已经无法适应大规模的系统级测试需要,尤其是在产品生产之前。
不断增加的召回行为充分地说明了这种不适应性。
毫无疑问,测试和寻觅错误这些工作已经成为产品研发阶段最主要的任务。
硬件在回路仿真是一种可行的测试手腕,通过HIL可以在虚拟环境中对新的电控单元及软件进行大量测试,而无需真实的汽车或原型。
这种测试系统性强,而且超级安全,即便测试中超过极限条件,也不会造成任何损坏,而且,不论何时,只要需要就可以够重现ECU的错误。
2.2.1硬件在回路实时仿真平台——Labcar硬件系统
LABCAR是硬件在环仿真系统(HardwareintheLoopSimulationSystem)用以仿真驾驶员、车辆和环境从而实现接近实车的ECU功能测试。
控制/测量
ECU:
电控单元
发动机管理系统(柴油/汽油)
变速箱管理系统
混合动力系统
ABS(防抱死系统)
EPS(电子助力转向系统)
VDC(车身动态控制系统)
ACC(自适应巡航控制系统)
LABCAR
图:
硬件在环架构
图:
Labcar信号盒
•模块化、可扩展的架构(21个VME总线插槽)
•高性能信号发生和测量
•一个系统中可集成多个信号盒
图:
系统架构概览
ETASLabcar产品长处
∙PC技术保证不断增强的仿真运算能力
oPC的仿真保证性能超越竞争对手
oPC以最低本钱提供最高性能
o开放的软件集成环境
o最高的性能实现高精度仿真
∙开放的第三方接口集成
o仿真PC提供开放的标准I/O接口
PCI/PCIe/PXI/Ethernet…
o用户没必要完全依赖ETAS开发所有的接口
o对于标准I/O板提供了最佳的性价比
∙多核和多处置器仿真
o仿真目标:
Inteli7八核处置器PC
o最快的仿真结果
o可触发的子系统
o提供多处置器解决方案
o连接多个独立PC
o高带宽数据收集
o采用标准总线系统
图:
多核仿真示例
图:
气缸燃烧压力仿真:
一般模型结构
∙开放的模型集成接口
o紧密和高效的集成Simulink
▪对于运行时模型不需要Simulinklicense
o开放的平台支持所有建模环境
o提供模型合作伙伴的解决方案
o只要能在电脑上计算的模型,都可以集成到PT-LABCAR!
∙汽车专业I/O,无可匹敌的精度和灵活性
o高质量的信号发生和测量
o支持所有汽车行业专用的传感器和执行器
o专业的负载板卡(GDI、柴油共轨等)
oETAS代表了长期的硬件支持
∙实时故障模拟
o肯定性的实时故障发生
o市场最佳性价比
o支持OBD/ECU测试相关的全范围故障发生
o可集成到其他HiL系统
∙可扩展的解决方案
o桌面或多机柜方案
o相同架构,无技术断层
o支持多核、多处置器等高端应用
o灵活的方案可解决高挑战性问题
图:
灵活扩展从单个ECU测试到整车系统测试
2.2.2硬件在回路实时仿真平台——Labcar软件系统
硬件在环系统(HiL)的利用离不开各类软件产品的支持,其中包括HiL的配置与管理,仿真对象实时计算,人工测试期间的操作和自动测试的执行。
LABCAR软件产品利用方便,性能靠得住,提高用户效率。
LABCAR产品系列包括以下产品:
LABCAR-OPERATOR软件是LABCAR的用户操作界面,既存在于预配置进程,也贯穿于实验的设计与执行阶段。
任何一台MicrosoftWindows®标准电脑都可运行LABCAR操作软件。
(实时PC)基于PC的仿真目标对模型进行实时计算。
LABCAR模块化工具概念是指要按照具体需求进行HiL的量身定制。
开放的接口使得与其他各类型工具,如实验设计工具,建模工具,测量标定诊断工具的集成得已实现。
Operator:
硬件在环测试的配置与实验环境
LABCAR-OPERATOR软件作为LABCAR用户界面,能够创建并执行实验。
软件可在标准电脑上进行操作。
LABCAR-OPERATORV4有两个独立的用户界面。
一个用于硬件在环测试工作台的设置,另一个则用于实验的设计和控制。
这两个用户界面别离被称为集成平台和实验环境,这种区分为配置任务和用户控制提供了结构清楚、方便操作的理念。
LABCAR-OPERATORV4配备的实验环境是在相关专家和LABCAR客户建议的基础上全面修订的。
它遵循具有现代感的人体工学设计理念并偏重于特定用户利用的方便性。
当用户需要调整实验环境以知足个性化需求时,只需要简单的几个步骤就可以完成从而提高效率。
若需要查看各类元素的实验信息,可利用“CompactValueList”和“FullScreenView“等工具。
功能一览
∙通过LABCAR测试系统在实验室内对电控单元(ECU)进行交互测试的模块化和开放式软件
∙可设定的新式用户界面,为实验设计、执行和控制提供无可比拟的实用性
∙为自动化测试提供开放式接口
∙轻松连接标准ECU开发工具(MATLAB®/Simulink®,,,Ccode)
图:
Labcar实验环境
Automation:
用于ECU测试的开发、管理及执行的工具组功能一览
∙模块化的开放式软件,用于在实验室内进行电控单元(ECU)的自动化测试
∙为复杂的自动化测试的开发、管理及执行量身定制
∙测试环境的开发不受特定的硬件在环测试台架接口的影响
∙开放式界面提供多种测试工具及语言
LABCAR-AUTOMATION软件包包括了自动化测试开发、管理及执行所需的工具组。
这套工具能为测试进程中的多种任务提供靠得住的支持,从而保障了自动化测试的高品质。
如此一来,那些对安全要求很高或很耗时的测试(比如:
车载诊断测试)也能够既经济又可重复地进行,从而大大提高电控单元软件的质量并知足对产品功能的要求。
LABCAR-AUTOMATION的开放式特性使其能够连接不同供给商的测试系统。
除能够连接模型和电控单元,其界面还能进行同步数据记录,访问故障存储器,评估车载诊断协议J1699,同时进行故障模拟。
得益于硬件在环测试台架自动化的配置程序和成批作业,硬件在环测试设备得以全天候持续利用。
测试设计和执行的分离式用户界面反映灵敏,方便操作。
LABCAR-AUTOMATION中的任务模型使软件更有针对性地完成任务。
因此,测试系统能够完全知足用户的需求。
图:
自动执行测试任
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 汽车 电子 开发 方案