基于NIOSⅡ的电动汽车空调电控系统的研究与实现

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目前,全球气候变暖,能源成本高涨,环境污染等问题日趋严峻。而电动汽车以电能作为动力,具有效率高,零污染排放等一系列优点,已经逐步成为未来汽车行业的发展方向。随着电动汽车的高速发展,电动汽车的空调系统越来越受到汽车企业的广泛关注。传统的汽车空调控制系统在控制功能上已经无法满足人们的需要,本文是针对现有的电动汽车空调控制器功能单一、自动化集成度低的特点,研发设计了一种基于Nios II的纯电动汽车空调控制系统。本系统采用灵活高效的可编程片上系统(System on a Programmable Chip)技术,将Nios II软核CPU、SRAM存储器、通用I/O口、LVDS等功能模块嵌入到一片FPGA芯片中,实现了电动汽车空调的控制功能。本文通过对空调系统需求分析,对FPGA芯片、外部存储器SRAM和Flash芯片、温度传感器等进行了芯片选型,并研究、论证出一套系统的总体设计方案。利用美国Altera公司的硬件开发工具Quartus II9.0、软件开发工具Nios II IDE9.0和C语言进行了汽车空调控制系统的软硬件的开发和调试,完成了该系统的设计。在此基础上,本文详细介绍了Nios II软核CPU、SRAM存储器控制器、Flash控制器、JTAG控制器、温度的采集模块、直流压缩机转速控制模块、LCD显示模块等硬软件的开发流程和程序的实现,并给出了各单元模块的仿真波形及部分硬件测试结果。结果表明,用FPGA作为主控制器芯片的汽车空调控制系统,与传统的控制器相比,具有可移植性强、灵活高效、设计周期短、在线可编程等优点;并且未来可以将车载收音机,导航,MP3等电子产品的功能一同嵌入到FPGA芯片内部,有利于设计的小型化,同时降低了整车的成本,为汽车内部节省空间。最后,根据空调控制系统的研究结果,对系统的特点进行了总结和分析,并对该系统提出了展望。
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