面向AUTOSAR架构的发动机复杂设备驱动组件库的研发

论文摘要

随着汽车电子产业的发展,汽车电子系统控制软件开发的难度以及车体本身的电子设备的复杂程度越来越大。一方面导致汽车电子系统控制软件的开发周期加长,汽车开发成本增加;另一方面导致汽车电子控制软件的多样性及重复性加大。为解决这一难题,世界各大汽车制造厂商和汽车零部件供应商,以及其他电子、半导体软件公司联合推出开放式汽车系统软件架构AUTOSAR,旨在为世界汽车电子工业提供统一的标准,提高汽车电子系统控制软件的可重复性及其可更新能力。本文基于国内外对AUTOSAR软件体系架构的研究,参照AUTOSAR标准,以Freescale公司的MPC5554微控制器为平台,借助eTPU模块设计开发了发动机复杂设备驱动组件库,并通过软件仿真和硬件调试的方法确认了该组件库能够实现发动机位置信号解码,能够实现对发动机喷油持续时间以及点火提前角和点火蓄压时间等重要参数的准确控制。本文首先对AUTOSAR软件体系架构进行了详细的叙述,并介绍了复杂设备驱动层的主要内容以及eTPU模块的主要功能及特性。在此技术基础之上,本文着重对发动机复杂设备驱动组件库中的发动机位置解码组件、喷油组件、点火组件以及爆震信号检测组件等各个组件的开发过程进行了描述,主要包括各个组件的控制状态机,各个主要参数的确定以及主要线程的流程。其次,通过ASH WARE仿真软件对组件库中各个组件进行了软件仿真调试,确定程序在eTPU中能够成功运行,进而以MPC5554微控制器为硬件平台,借助Codewarrior软件对组件库中的各个组件进行了硬件调试,通过测量不同参数下组件库输出波形的变化确定组件库能够实现对发动机位置信号以及喷油点火等重要参数的准确控制。最后,本文通过对开发的发动机复杂设备驱动组件库进行最糟糕延迟时间分析,并提出对组件库中各通道配置的改进方案,提高了该组件库应付糟糕情况的能力,增强发动机电子控制系统正常运行的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 国内汽车产业发展现状
• 1.2.2 汽车电子产业发展现状
• 1.2.3 AUTOSAR发展现状
• 1.3 课题的研究意义
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第2章 组件库研发的技术基础
• 2.1 引言
• 2.2 汽车开放式系统软件架构
• 2.2.1 AUTOSAR的主要研究内容
• 2.2.2 AUTOSAR的基本框架
• 2.3 复杂设备驱动组件库
• 2.4 增强型时间处理单元（ETPU）
• 2.4.1 MPC5554 微控制器
• 2.4.2 增强型时间处理单元eTPU
• 2.5 本章小结
• 第3章 复杂设备驱动组件库的研发
• 3.1 引言
• 3.2 复杂设备驱动组件库概述
• 3.3 发动机位置解码组件
• 3.3.1 曲轴位置解码状态机
• 3.3.2 角度分辨率
• 3.3.3 发动机位置解码流程图
• 3.4 发动机点火组件
• 3.4.1 发动机点火控制状态机
• 3.4.2 点火时刻及点火蓄压时间
• 3.4.3 发动机点火控制流程图
• 3.5 发动机喷油组件
• 3.5.1 发动机喷油控制状态机
• 3.5.2 喷油时刻及喷油脉冲宽度
• 3.5.3 发动机喷油控制流程图
• 3.6 发动机爆震信号检测组件
• 3.7 本章小结
• 第4章 组件库的软件及硬件调试
• 4.1 引言
• 4.2 组件库软件调试
• 4.3 组件库硬件调试
• 4.4 本章小结
• 第5章 组件库的优化
• 5.1 引言
• 5.2 最糟糕延迟时间
• 5.3 ETPU通道优先级方案
• 5.3.1 优先级的传递
• 5.3.2 时隙过渡
• 5.3.3 通道数的优先级
• 5.3.4 SPRAM冲突率对最糟糕延迟时间的影响
• 5.4 组件库最糟糕延迟时间分析
• 5.4.1 最糟糕情况的假设
• 5.4.2 通道的最糟糕延迟时间
• 5.5 本章小结
• 第6章 复杂设备驱动组件库的应用
• 6.1 引言
• 6.2 发动机点火组件的验证
• 6.2.1 不同参数对点火时刻的影响
• 6.2.2 不同参数对点火蓄压主脉冲的影响
• 6.2.3 不同参数对辅助脉冲的影响
• 6.3 发动机喷油组件的验证
• 6.3.1 不同参数对喷油时刻的影响
• 6.3.2 不同参数对喷油持续时间的影响
• 6.4 CAN总线在ETPU调试过程中的应用研究
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢