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车辆防抱死制动系统ABS(Anti-lock brake system)作为汽车制动安全系统的重要组成部分,目前在各种车辆上都得到广泛的应用。对于ABS ECU的开发,目前国外很多著名的汽车开发商普遍采用现代的设计开发流程:“离线功能设计-快速控制原型-目标代码生成-硬件在回路仿真-标定匹配”所构成的“V模式”。对于ECU(Electroniccontrol unit)的测试各开发厂商都采用了硬件在回路仿真技术,根据我们的系统需要,在研究了SOPC(System on programmable chip)技术的优势和特点及其可行性基础上,我们开发了基于SOPC的硬件在回路仿真器。在硬件在回路仿真器内运行车辆动力学模型,通过接收ECU的控制指令对刹车状态下车辆的动作特性进行仿真,从而达到对控制系统进行测试的目的。本文深入探究了SOPC技术,开发了基于NiosⅡ的CAN总线控制器IP核。同时,为了实现上位机和ECU进行通信,使得上层界面能对ECU中的参数进行实时修改,以达到更好的控制效果,开发了一款USB-CAN转换器。
本文具体研究内容如下:
1.介绍了ECU开发流程,介绍了硬件在回路仿真技术以及其国内外应用开发的现状,在此基础上分析了使用SOPC技术来实现硬件在回路仿真的优越性。
2.介绍了设计硬件在回路仿真器的相关知识,包括FPGA,SOPC及CAN总线协议相关简介。
3.介绍了基于SOPC的硬件在回路仿真器的硬件开发,FPGA设计,介绍了基于NiosⅡ的CAN总线IP核的设计,详细介绍了如何开发一个基于NiosⅡ的IP核设计,并分模块介绍了CAN总线IP核的硬件描述及驱动设计。
4.介绍了基于SOPC的硬件在回路仿真器的软件流程,底层软件的设计以及动力学模型的移植。
5.介绍了硬件在回路仿真器的应用及USB-CAN转换器的硬件设计,软件流程,各外设驱动程序设计。
本文运用了FPGA技术开发了基于USB通信的硬件在回路仿真器,并在此基深入探究了如何开发一个基于NiosⅡ的SOPC中如何去开发一个IP核。硬件在回路仿真器在ECU的测试中运行良好。同时又设计了USB-CAN转换器,在实际运用中表现良好。