車身控制系統(tǒng)軟件設(shè)計研究

張宏光

摘要：該系統(tǒng)使用結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計方法。具有層次架構(gòu)的特點，包括應(yīng)用層，服務(wù)層，ECU抽象層，MCU驅(qū)動層，同時在OS層包括了RTOS（實時調(diào)度程序）和自動代碼生成模塊（CFG）。該層次架構(gòu)具有平臺化的特點，通過具體部署目前已經(jīng)在BCM項目，網(wǎng)關(guān)項目，PEPS項目和儀表項目得到了應(yīng)用，具有結(jié)構(gòu)嚴謹，標準化，便于開發(fā)，便于維護的特點。

關(guān)鍵詞：ADD構(gòu)架設(shè)計文檔（Architectural Design Document）；CAN控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network）；ECU電控單元（Electronic Control Unit）

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）22-0239-02

Abstract：This system using the design method of structure design.Has the characteristics of hierarchical architecture，including application layer，service layer，ECU abstraction layer，MCU driver layer，at the same time，the OS layer includes a RTOS（real-time scheduler）and automatic code generation module（CFG）.The hierarchical architecture has the characteristics of the platform，through specific deployment is now in the BCM project，the gateway project，PEPS project have been applied and instrumentation project and has the structure is rigorous，standardized，facilitate the development，the characteristics of easy to maintain.

Key words：ADD architecture Design Document（Architectural Design Document）；LAN CAN Controller（Controller Area Network）；Electronic Control Unit（ECU）for ECU（Electronic Control Unit）

車身控制軟件設(shè)計采用模塊化的方法，根據(jù)不同用戶的需求進行集成組合，其中比較典型的模塊是狀態(tài)機（SRV_State_Machine），此模塊在服務(wù)層。應(yīng)用層的模塊都需要調(diào)用狀態(tài)機模塊所提供的服務(wù)來實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移從而實現(xiàn)自己的功能。

1 概述

本文檔為車身控制模塊軟件系統(tǒng)構(gòu)架說明，在此基礎(chǔ)上可以開發(fā)不同的車身模塊控制產(chǎn)品。

1）設(shè)計標準

本文中未制定嚴格的設(shè)計標準，但是在進行軟件架構(gòu)設(shè)計，描述機制和數(shù)據(jù)圖時應(yīng)盡可能采用通用方法。開發(fā)語言為C語言。

2）軟件開發(fā)工具

使用飛思卡爾（FreeScale）提供的CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 平臺化設(shè)計方法

本系統(tǒng)使用結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計方法。具有層次架構(gòu)的特點，包括應(yīng)用層，服務(wù)層，ECU抽象層，MCU驅(qū)動層，同時在OS層包括了RTOS（實時調(diào)度程序）和自動代碼生成模塊（CFG）。該層次架構(gòu)具有平臺化的特點，通過具體部署目前已經(jīng)在BCM項目，網(wǎng)關(guān)項目，PEPS項目和儀表項目得到了應(yīng)用，具有結(jié)構(gòu)嚴謹，標準化，便于開發(fā)，便于維護的特點。

2.2 模塊化的設(shè)計原則

車身控制軟件設(shè)計采用模塊化的方法，根據(jù)不同用戶的需求進行集成組合，其中比較典型的模塊是狀態(tài)機（SRV_State_Machine），此模塊在服務(wù)層。應(yīng)用層的模塊都需要調(diào)用狀態(tài)機模塊所提供的服務(wù)來實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移從而實現(xiàn)自己的功能，車身控制軟件的各個模塊的分布。

1） 應(yīng)用層

（1）診斷模塊

診斷模塊負責實現(xiàn)車身控制模塊的診斷功能，包含內(nèi)部診斷功能和服務(wù)處理功能：

1、內(nèi)部診斷功能：電控單元初始化或關(guān)閉時的故障自檢測和連續(xù)故障自檢測；

2、服務(wù)處理功能：包括診斷故障代碼獲取、輸入/輸出控制、安全訪問、數(shù)據(jù)獲取、程序控制、刷新等。

（2）安全系統(tǒng)

安全系統(tǒng)負責實現(xiàn)整車的安全功能，具體功能內(nèi)容如下：

1、監(jiān)視所有的外設(shè)狀態(tài)開關(guān)；

2、控制報警喇叭；

3、控制報警燈光指示。

（3）雨刮模塊

雨刮模塊負責實現(xiàn)整車前雨刮、后雨刮的相關(guān)功能，具體內(nèi)容如下：

1、開啟、關(guān)閉雨刮功能；

2、控制雨刮速度；

3、開啟、關(guān)閉噴水洗清功能；

4、后排乘客玻璃升降開關(guān)禁止。

（4）窗模塊系統(tǒng)

窗模塊負責實現(xiàn)整車玻璃升降器相關(guān)的功能，具體內(nèi)容如下：

1、使能/使無效玻璃升降器系統(tǒng)；

2、自動開啟駕駛員玻璃，其他窗手動功能；

3、同步地手動關(guān)閉所有玻璃；

4、后排乘客玻璃升降開關(guān)禁止。

（5）外部燈光系統(tǒng)

外部燈光系統(tǒng)負責實現(xiàn)功能如下：

1、遠光燈控制；

2、近光燈控制；

3、位置燈控制；

4、后霧燈控制；

5、轉(zhuǎn)向燈控制。

（6）內(nèi)部燈光系統(tǒng)

內(nèi)部燈光系統(tǒng)負責實現(xiàn)功能如下：

1、禮貌燈PWM控制，主要負責控制閱讀燈，后備箱燈；

2、延時輸出控制，主要負責控制閱讀燈，化妝鏡燈。

（7）冗余系統(tǒng)

冗余系統(tǒng)負責記錄整車的冗余數(shù)據(jù)。冗余數(shù)據(jù)記錄整車相關(guān)的一系列數(shù)據(jù)，存儲在多個電控單元中。當需要更換某個電控單元時，新的電控單元能從其他電控單元中恢復(fù)車輛的冗余數(shù)據(jù)，如更換BCM時，新的BCM里程數(shù)能恢復(fù)被更換的BCM記錄的里程數(shù)。

（8）鎖模塊系統(tǒng)

鎖模塊系統(tǒng)負責實現(xiàn)整車的車鎖系統(tǒng)功能，具體內(nèi)容如下：

1、開鎖/閉鎖所有門；

2、開鎖后備箱/行李箱。

（9）輔助系統(tǒng)

除上述系統(tǒng)外，BCM還控制一些獨立的功能，這些功能被集合在輔助系統(tǒng)中。

（10）防盜系統(tǒng)

用于整車的防盜，沒有經(jīng)過認證的鑰匙無法啟動汽車。

（11）PEPS系統(tǒng)

PEPS系統(tǒng)可以用于整車的無鑰匙進入和無鑰匙啟動，按門把手啟動PEPS模塊發(fā)射LF信號，智能鑰匙接受LF信號發(fā)送RF信號給BCM，BCM經(jīng)認證后打開車門實現(xiàn)PE的功能。在按SSB按鈕時，PEPS模塊發(fā)射LF信號，智能鑰匙接受LF信號發(fā)送RF信號給BCM，BCM檢測智能鑰匙是否在車內(nèi)以實現(xiàn)PS的功能

（12）Power Moding系統(tǒng)

Power Moding系統(tǒng)用于整車的無鑰匙啟動，根據(jù)SSB按鈕和剎車踏板或者離合器踏板的配合，根據(jù)UID的認證，可以實現(xiàn)OFF，ACC，IGN和CRANK等不同狀態(tài)。

2）服務(wù)層

（1）狀態(tài)機

該狀態(tài)機通過提供當前狀態(tài)，轉(zhuǎn)移條件，轉(zhuǎn)移動作，下次狀態(tài)來對各個應(yīng)用提供服務(wù)。

（2）DTC服務(wù)

DTC表：記錄所有的DTC代碼。

（3）CAN_LIN服務(wù)

提供CAN通訊和LIN通訊的服務(wù)，

3）ECU抽象層

（1）輸入

輸入模塊讀取所有輸入狀態(tài)，并把當前狀態(tài)寫入全局輸入狀態(tài)表中。對應(yīng)用層提供輸入的ON和OFF事件。

（2）輸出

輸出模塊從全局輸出表中讀取輸出狀態(tài)，并把輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換成物理輸出。診斷應(yīng)用可以強制輸出狀態(tài)為ON或者OFF。

4）MCU驅(qū)動層

（1）微處理器驅(qū)動

由Code Warrior expert集成。

（2）通訊驅(qū)動

1、CAN驅(qū)動：為其他應(yīng)用程序提供訪問接口，以通過CAN總線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

2、LIN驅(qū)動：為其他應(yīng)用程序提供訪問接口，以通過LIN總線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

5）OS系統(tǒng)層

（1）RTOS

時間調(diào)度程序，在MAIN函數(shù)中執(zhí)行，根據(jù)事先設(shè)定好的時間循環(huán)執(zhí)行各個任務(wù)。

（2）CFG模塊

通過EXCEL表自動生成輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為枚舉類型。同時生成DTC表和RTOS任務(wù)表。

3 結(jié)語

車身控制系統(tǒng)軟件設(shè)計采用模塊化的設(shè)計方法，可以加快軟件設(shè)計的時間，方便集成和調(diào)試，如果在測試過程中出現(xiàn)了問題，工程師可以根據(jù)模塊化的原理，快速找到軟件設(shè)計的缺陷，從而使問題得到解決，大大提高了軟件設(shè)計的水平。

參考文獻：

[1] MPC5604BC數(shù)據(jù)手冊Rev.8，11/2010

[2] Elecia White.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.