国产欧美日韩精品a在线观看-国产欧美日韩精品一区二区三区-国产欧美日韩精品综合-国产欧美中文字幕-一区二区三区精品国产-一区二区三区精品国产欧美

    現(xiàn)代汽車的功能日新月異，而每增加一項功能都要增加相應的電氣連接，使得分布車體各處的電纜趨于龐大和昂貴，且導致設計、安裝、調(diào)試和維護的困難。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)設計已不能滿足汽車對安全性、性能和便利性的要求這種技術(shù)進展，現(xiàn)場總線技術(shù)的應用就是這種進展導致的必然結(jié)果。

    1、汽車總線的優(yōu)點

    汽車總線主要具有以下優(yōu)點：

    網(wǎng)絡總線式結(jié)構(gòu)，只需一根通訊電纜連接，由軟件邏輯控制替代傳統(tǒng)的直接線束控制 。
 
    線路簡化，減少線束連接復雜性。

    無需專用配電盒，部件數(shù)量減少，可靠性能增加，總線節(jié)點控制器（ECU）可靠性很高（是目前汽車電器可靠性的幾十倍）。

    可實現(xiàn)實時診斷、測試和報警功能。

    系統(tǒng)可任意擴展。

    更高的可靠性、更好的服務贏得市場，汽車總線的人性化設計功能更加貼近汽車制造商與客戶 。

    搭建通用信息平臺，為客戶提供方便，為企業(yè)創(chuàng)造價值。

    汽車總線提供更完善的車況信息，用戶自我服務變?yōu)榭赡埽档土酥圃鞆S與服務成本：（1）集中顯示；（2）歷史查詢；（3）診斷與測試；（4）語音提示 。

    準黑匣子功能。

    2、拓撲結(jié)構(gòu)

    在某品牌商務車上，我們使用了六個通訊節(jié)點代替了繁雜的線束，其拓撲結(jié)構(gòu)和各個節(jié)點完成的主要功能見圖1。

圖1 總線節(jié)點分布圖

    3、軟件架構(gòu)

    按照功能，我們將軟件分成三層次，即驅(qū)動層、轉(zhuǎn)換層和規(guī)則處理層。其中，轉(zhuǎn)換層包括輸入驅(qū)動和輸出驅(qū)動模塊，轉(zhuǎn)換層包括輸入轉(zhuǎn)換和輸出轉(zhuǎn)換模塊。為了實現(xiàn)各層各模塊之間的通訊，我們定義了三類消息：驅(qū)動層和轉(zhuǎn)換層的消息稱之為狀態(tài)消息，轉(zhuǎn)換層的輸入轉(zhuǎn)換和輸出轉(zhuǎn)換間的消息稱為接口消息，轉(zhuǎn)換層和規(guī)則處理層的消息稱之為器件消息。

圖2 軟件架構(gòu)

    輸入驅(qū)動子模塊負責將輸入引腳的電平變化轉(zhuǎn)變?yōu)檩斎霠顟B(tài)消息發(fā)送給轉(zhuǎn)換層，輸出驅(qū)動模塊將從轉(zhuǎn)換層接受的輸出狀態(tài)消息轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H引腳的電平變化；輸入轉(zhuǎn)換模塊將從驅(qū)動層接收的輸入狀態(tài)消息轉(zhuǎn)換為輸入器件消息發(fā)送給規(guī)則層作進一步的轉(zhuǎn)換，或者轉(zhuǎn)換為接口消息送交輸出轉(zhuǎn)換模塊進行轉(zhuǎn)換輸出；輸出轉(zhuǎn)換模塊將從規(guī)則層接收的輸出器件狀態(tài)消息或者直接由輸入轉(zhuǎn)換模塊來的接口消息轉(zhuǎn)換為輸出狀態(tài)消息發(fā)送給驅(qū)動層；規(guī)則處理模塊把從輸入轉(zhuǎn)換模塊接收的輸入器件消息映射為輸出器件消息發(fā)送給輸出轉(zhuǎn)換模塊。規(guī)則層和轉(zhuǎn)換層的主要區(qū)別在于當涉及多個節(jié)點進行邏輯關(guān)系運算時，使用規(guī)則層進行轉(zhuǎn)換，而只在同一個節(jié)點進行邏輯關(guān)系運算時使用轉(zhuǎn)換層進行轉(zhuǎn)換。另外，為了處理復雜的邏輯關(guān)系，我們也允許規(guī)則處理模塊自己給自己發(fā)送消息，這時的消息也成為輸入器件消息，同樣輸出轉(zhuǎn)換模塊也可以自己給自己發(fā)消息，這時的消息也為接口消息。

    在整個系統(tǒng)中，運行規(guī)則處理層的節(jié)點只有一個，該節(jié)點稱為主ECU，其他節(jié)點稱為子ECU，主ECU的轉(zhuǎn)換層和規(guī)則處理層可以直接通訊，而子ECU的轉(zhuǎn)換層和主ECU規(guī)則處理層間的通訊通過通訊管理模塊來實現(xiàn)。子ECU之間不直接進行消息的交換，必須通過主ECU聯(lián)絡。在實際的使用中，我們使用的是CAN總線，使用的芯片是自帶CAN收發(fā)器的atmel CC03。

    為了使轉(zhuǎn)換層和規(guī)則處理層的處理方法一致，同時為了讓系統(tǒng)在增加新的功能時，不對軟件作任何修改，我們摒棄了在程序中直接用If－Then－Else對每一種情況進行邏輯判斷的傳統(tǒng)方法，代之以類似于專家系統(tǒng)的規(guī)則匹配進行邏輯判斷。該方法的基本思想是：將各組邏輯關(guān)系按一定的組織關(guān)系存儲在數(shù)組中，每組邏輯關(guān)系我們稱之為一組規(guī)則，規(guī)則的每個條件和結(jié)論都稱之為因子，當有消息到來時，在數(shù)組中查找該消息的所屬的規(guī)則，如果找到，則判斷該組規(guī)則的條件是否都滿足，是，則得到Then的結(jié)果，如果有必要，在條件不滿足時得到Else的結(jié)果。該算法的關(guān)鍵是對各種邏輯關(guān)系的組織，目前我們采取的方法是將條件和結(jié)論都表示成二元組（S，ID），這里的ID表示引腳或器件的邏輯編號，S的最高兩位用來區(qū)分條件和結(jié)論，接下來的一位表示消息的類型，S的其他位表示狀態(tài)等信息。當S的最高位為10時表示條件，而00為Then的結(jié)論， 01為else結(jié)論，當有的消息需要延時一段時間發(fā)送時，使用11作為延時標志，這時S的其他位和ID一起表示延時的時間。類型字段只需一位來表示，并且只在結(jié)論因子中有效，對于輸入轉(zhuǎn)換模塊，通過1、0來區(qū)分是發(fā)送給規(guī)則處理模塊還是直接發(fā)給輸出轉(zhuǎn)換模塊，輸出轉(zhuǎn)換模塊用1、0來區(qū)分是發(fā)給輸出驅(qū)動模塊還是發(fā)給自己，而規(guī)則處理模塊用它來區(qū)分是發(fā)給轉(zhuǎn)換模塊還是發(fā)給自己。

    對于邏輯[<喇叭按鈕：按下]==[>喇叭：鳴][Else]==[>喇叭：關(guān)]，輸入轉(zhuǎn)換數(shù)組中將表示成：

    （10000000 00000101）（00100000 10000110）（01100001 10000110）

    這里喇叭按鈕的編號為5，狀態(tài)值為0表示按下，喇叭的編號為134，由于喇叭的按鈕和喇叭不在一個節(jié)點上，產(chǎn)生的是輸入器件消息（類型為1）。當喇叭按鈕有按下的時候，輸入驅(qū)動模塊將其打包成消息（0x80，0x05）發(fā)送給輸入轉(zhuǎn)換層，輸入轉(zhuǎn)換模塊通過在轉(zhuǎn)換數(shù)組中查找到ID為5的規(guī)則，通過判斷該組規(guī)則，得到（0x20，0x85）的器件消息，然后經(jīng)過通訊模塊，將其發(fā)送給規(guī)則處理模塊，規(guī)則處理模塊將處理后的消息，發(fā)給相關(guān)的子節(jié)點，經(jīng)輸出轉(zhuǎn)換后由輸出驅(qū)動模塊執(zhí)行。

    4、軟件實現(xiàn)

    上述的軟件構(gòu)架的實現(xiàn)，我們可以采用不同的方案，下面給出基于實時操作系統(tǒng)的一般實現(xiàn)，并假定汽車總線是CAN的情況。與各個模塊相對應，對于子ECU，我們定義了五個任務和兩個中斷服務，分別是輸入轉(zhuǎn)換任務（TskInTrans）、輸出轉(zhuǎn)換任務（TskOutTrans）、延時處理任務（TskDly）、輸出驅(qū)動任務（TskOutput）和發(fā)送任務（TskCANSend），中斷服務包括輸入中斷服務（ISPIn）和CAN接受中斷服務（ISPCAN），而對于主ECU，還需一個規(guī)則處理任務（TskRule）。為了實現(xiàn)任務間以及中斷和任務間的通訊，定義了四個郵箱和一個延時數(shù)組，分別是輸入轉(zhuǎn)換郵箱（MailInTrans）、輸出轉(zhuǎn)換郵箱（MailOutTrans）、輸出郵箱（MailOutput）、發(fā)送郵箱（MailCANSend）及延時數(shù)組ArrDly，對于主ECU還需增設規(guī)則處理郵箱（MailRule），這里的消息被定義成一個二元組（Val，ID），ID編號，Val為狀態(tài)值，而延時數(shù)組的每個元素還包括一個延時字段是個三元組。主ECU的各個任務以及和中斷服務間的通訊關(guān)系如圖3。

圖3 主ECU各任務及中斷通訊間的關(guān)系

    圖中的延時數(shù)組用虛框表示，它類似于消息郵箱，與郵箱中的消息相比，還包括一個延時的時間字段，另外在往延時數(shù)組中放入消息時，它不會產(chǎn)生任務調(diào)度。延時數(shù)組中的延時消息來自于輸出轉(zhuǎn)換任務和規(guī)則處理任務，延時任務定時執(zhí)行，它每隔一個時間單位，例如20ms，查詢一下延時數(shù)組，并將非空的元素的時間節(jié)拍減一，如果時間節(jié)拍為0，則根據(jù)Type字段，將其放入規(guī)則郵箱或輸出轉(zhuǎn)換郵箱。

    對于總線中斷服務程序，主ECU和子ECU的處理方式稍微有的不同，對于主ECU，它將總線上來的消息送到規(guī)則處理郵箱 而子ECU則將其放入輸出轉(zhuǎn)換郵箱；而對于發(fā)送的任務，主ECU的消息來自于規(guī)則處理任務，子ECU的發(fā)送消息來自于輸入轉(zhuǎn)換任務。

    采用郵箱進行消息傳遞的并利用查表方法進行邏輯判斷，轉(zhuǎn)換任務和規(guī)則處理任務流程很類似，限于篇幅，這里僅給出輸入轉(zhuǎn)換任務的流程圖和示意性代碼，另外，對于CAN及輸入輸出的驅(qū)動程序，與具體的硬件有關(guān)，這里也不在贅述。

    輸入轉(zhuǎn)換任務的示意性代碼如下（基于Keil C編寫）：

    void TskInTrans () reentrant
    {  StrYz  Msg; 定義一個消息變量
      for( ; ; )
      {     Msg =(StrYz *)MsgPend(MailInTrans);//等待輸入轉(zhuǎn)換郵箱的消息
         While Not EndofInTrans            轉(zhuǎn)換表沒查完
         {  SeekRule(Msg->ID);從當前規(guī)則開始，以消息的編號尋找所屬規(guī)則
           if  （IsAllOkJK（CurrentRule））// 如果都滿足,則根據(jù)消息的類型，將所有的
                      PostMsg（）;           Then因子發(fā)往規(guī)則郵箱或輸出轉(zhuǎn)換郵箱
               else    否則，移到Else部分后，再將Else因子發(fā)往相應的郵箱
             {  MoveToElse();
           PostMsg（）;
            }
            MoveToNextRule(); 移到下組規(guī)則
         }
      }
    }

    5、結(jié)束語

    汽車總線控制是汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，要想進行總線控制，必須從軟件和硬件兩個方面著手，而使用嵌入式操作系統(tǒng)對軟硬件進行管理，不論是實時性還是從可靠性來講，都具有無可比擬的優(yōu)勢，目前，我們正在研究基于實時操作系統(tǒng)的汽車總線控制系統(tǒng)，并已在實驗室中在某種商務車上得以實現(xiàn)，相信不久的將來，該套系統(tǒng)將會得到廣泛應用。