10-整车控制器软件设计
混合动力汽车整车控制器底层软件设计与实现
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第一章 绪论 .................................................................................................................... 1 1.1 选题来源与依据 ................................................................................................. 1 1.2 国内外研究情况 ................................................................................................. 2 1.3 研究价值与意义 ................................................................................................. 4 1.4 整车控制技术概述 ............................................................................................. 5 1.4.1 整车控制结构技术简介 ............................................................................. 5 1.4.2 相关技术简介 ............................................................................................. 8 1.4.3 整车技术研究难点 ..................................................................................... 9 1.5 基于 V 模式的系统开发 .................................................................................. 10 1.6 本文研究的内容 ............................................................................................... 13 第二章 整车控制系统需求分析 .................................................................................. 15 2.1 HCU 控制器技术 .............................................................................................. 15 2.1.1 PHEV 简介及控制模式介绍 .................................................................... 15 2.1.2 系统技术需求分析 .................................................................................. 17 2.2 整车控制器通讯接口要求 ............................................................................... 22 2.2.1 HCU CAN 接口要求 ................................................................................ 22 2.2.2 CAN 协议要求 .......................................................................................... 23 2.3 软件其他要求 ................................................................................................... 23 2.3.1 硬件抽象层 .............................................................................................. 23 2.3.2 内存管理 ................................................................................................... 24 2.3.3 上下电管理： ........................................................................................... 24 2.3.4 软件开发环境： ....................................................................................... 25 2.4 本章小结 ........................................................................................................... 25 第三章 整车控制器底层软件总体设计 ...................................................................... 26 3.1 HCU 软件架构设计 .......................................................................................... 26 3.2 应用策略负责高层次功能设计 ....................................................................... 26 3.3 系统各功能模块介绍 ....................................................................................... 29 3.3.1 驱动层 ....................................................................................................... 29 3.3.2 HAL 层设计 .............................................................................................. 31 3.3.3 储存系统设计 ........................................................................................... 32
整车软件开发流程
整车软件开发流程整车软件开发流程是指将汽车的软件开发工作进行系统化和阶段化的过程。
整车软件开发流程通常包括需求分析、软件设计、软件编码、软件测试和软件发布等一系列步骤。
下面将详细介绍整车软件开发流程的各个阶段。
首先是需求分析阶段。
在这个阶段，开发团队与客户进行充分的沟通，了解客户的需求和期望，并将需求转化为软件功能规格和技术规格。
这一阶段的重点是对汽车系统进行分析，包括底层硬件、外设和软件功能等，以确保软件能够满足用户的需求。
接下来是软件设计阶段。
在这个阶段，开发团队根据需求规格和技术规格，制定软件架构和模块划分，并设计软件的算法和数据结构。
开发团队还需要对软件进行接口设计，包括与其他系统和设备的通信接口和外部接口。
软件设计阶段的目标是制定出清晰的软件框架和接口规范，为后续的编码工作提供指导。
然后是软件编码阶段。
在这个阶段，开发团队根据软件设计文档，使用编程语言实现软件功能。
软件编码是整车软件开发流程中最具体和重要的一步，需要开发团队有丰富的编程经验和技术能力。
在编码过程中，开发团队需要注重代码的可读性、可维护性和可扩展性，以确保软件具备良好的质量。
接下来是软件测试阶段。
在这个阶段，开发团队对编码完成的软件进行全面的测试，包括单元测试、集成测试和系统测试等。
单元测试主要验证软件各个独立模块的功能是否正常；集成测试主要验证模块之间的通信和协同是否正常；系统测试主要验证整个软件系统的功能和性能是否满足要求。
通过测试，可以发现和修复软件中存在的各种错误和缺陷。
最后是软件发布阶段。
在这个阶段，开发团队将经过测试的软件交付给客户，并对软件进行文档编写和版本管理。
文档编写包括软件安装说明、用户手册和开发者文档等；版本管理包括软件版本控制和发布管理，以确保软件的稳定和可追溯性。
以上是整车软件开发流程的主要步骤，但实际开发中还会存在一些补充和辅助工作。
例如，需求调研阶段需要对市场和竞争进行分析，以确保软件满足市场需求；项目管理阶段需要进行进度和资源的规划，以确保开发工作按时完成。
汽车整车控制器底层软件开发及程序集成的思考
汽车整车控制器底层软件开发及程序集成的思考汽车整车控制器底层软件开发及程序集成是汽车行业中非常重要的一环。
底层软件是汽车控制系统的核心，它负责管理和控制汽车各个系统的运行，保证汽车的安全性、稳定性和性能。
在底层软件开发和程序集成过程中，我们需要考虑以下几个方面。
首先，底层软件的开发需要具备一定的技术能力和经验。
底层软件通常是使用C或者汇编语言进行开发的，因此开发人员需要具备相关的编程技能，并且熟悉硬件平台的特性和限制。
此外，底层软件的开发还需要对汽车的各个系统有深入的了解，包括发动机控制、传动系统控制、刹车系统控制等等，这样才能设计出合适的算法和逻辑。
其次，底层软件的开发需要考虑系统的实时性和可靠性。
底层软件通常需要对各个系统进行实时监控和控制，因此必须能够在规定的时间内完成相应的任务。
同时，在设计底层软件时，也需要考虑到系统的可靠性，即使在异常情况下也要保证系统的运行正常。
这就需要在开发过程中进行充分的测试和验证，确保软件的正确性和稳定性。
第三，底层软件的开发需要考虑到系统的可扩展性和易维护性。
汽车整车控制系统是一个复杂的系统，它包括了多个子系统和模块，因此底层软件的设计需要能够支持新的功能和模块的集成。
此外，底层软件的开发还需要考虑到系统的易维护性，为未来的修改和升级留下足够的接口和余地。
最后，底层软件的开发需要进行充分的测试和验证。
在开发底层软件的过程中，需要设计相应的测试用例和测试流程，对软件进行全面的验证。
这包括对软件功能的测试、性能的测试、稳定性的测试等等。
通过有效的测试和验证，可以确保底层软件的正确性和可靠性，提高系统的稳定性和安全性。
总之，汽车整车控制器底层软件开发及程序集成需要考虑技术能力、实时性、可靠性、可扩展性、易维护性和测试验证等多个方面。
只有在各个方面都做好了充分的准备和工作，才能够开发出高质量的底层软件，保证整车控制系统的正常运行。
车用电控系统的硬件和软件设计
车用电控系统的硬件和软件设计1. 引言车用电控系统是现代汽车中非常重要的组成部分，它负责控制和管理各种电子设备和系统，如引擎控制单元（ECU）、防抱死制动系统（ABS）、车身稳定控制系统（ESP）等。
本文将着重探讨车用电控系统设计中的硬件和软件两个方面。
2. 车用电控系统硬件设计车用电控系统的硬件设计主要包括电子模块、传感器、执行器和通信网络等。
电子模块是车用电控系统的核心，其主要功能是收集和处理从传感器获取的数据，并通过控制执行器来实现相应的操作。
传感器用于实时监测车辆的各种参数，如车速、转速、水温等，并将其转化为电信号传输给电子模块。
执行器则根据电子模块的指令执行相应的动作，如控制发动机的点火时间、调整刹车系统的压力等。
通信网络用于在不同电子模块之间进行数据传输和通信交互，如使用控制器区域网络（CAN）协议进行数据传输。
3. 车用电控系统软件设计车用电控系统的软件设计主要包括嵌入式软件和应用软件两个层面。
嵌入式软件是运行在电子模块中的底层软件，其主要任务是处理传感器数据和执行指令，保证系统的稳定和可靠性。
嵌入式软件需要具备实时性、高可靠性和高稳定性，并需要与硬件紧密配合，以实现系统的各项功能。
应用软件则是在嵌入式软件的基础上实现的，它负责控制和管理车用电控系统的功能，如发动机控制、刹车控制、车身稳定控制等。
应用软件需要根据具体车型和需求进行定制开发，以满足不同车辆的需求。
4. 车用电控系统设计的挑战车用电控系统设计面临着许多挑战，其中之一是系统的可靠性和安全性。
由于车用电控系统与车辆的安全直接关联，因此必须保证系统的可靠性和安全性以防止发生事故。
此外，车用电控系统的设计还需要考虑电磁干扰、高温环境和长时间运行等因素对系统性能的影响。
此外，不同车型和厂家之间的差异也增加了车用电控系统设计的复杂性。
5. 结论车用电控系统的硬件和软件设计是现代汽车设计中至关重要的一环。
通过合理选择电子模块、传感器和执行器，并采用先进的通信网络技术，可以实现车用电控系统的高效运行。
纯电动汽车整车控制器软件设计
纯电动汽车整车控制器软件设计作者：文 / 杨凡来源：《时代汽车》 2020年第15期杨凡湖南猎豹汽车股份有限公司湖南省长沙市 410100摘要：整车控制器作为电动汽车的控制核心部件之一，对电动汽车的动力经济性、平顺性和安全性都有很大的影响。
本文以某纯电动汽车为对象，针对其整车控制需求进行分析，采用基于模型的开发方式，对其整车控制策略进行设计，实现了整车控制软件所需的功能。
关键词：电动汽车整车控制器控制软件Software Design of the Vehicle Control Unit for Battery Electric VehicleYang FanAbstract：As one of the core control components of electric vehicles, thevehicle control unit has great influence on the power economy, ride comfort and safety of electric vehicles. This paper takes a battery electric vehicle as the object, analyzes its vehicle control requirements, adopts a model-based development method, designs its vehicle control strategy, and realizes the functions requiredby the vehicle control software.Key words：electric vehicle,vehicle control unit, control software近年来，随着国内消费者对电动汽车的认可度不断提升，电动汽车市场不断扩容，各整车企业纷纷加大电动汽车的研发投入。
整车控制器方案
整车控制器方案引言整车控制器是电动车辆中的核心部件，负责控制电动机的启停、速度调节和制动等功能。
本文档旨在介绍一种基于嵌入式系统的整车控制器方案，包括硬件设计和软件开发的相关内容。
硬件设计整车控制器的硬件设计是保证系统稳定运行的重要基础。
以下是硬件设计的主要考虑因素和方案。
1. 控制器选型控制器的选型是硬件设计的第一步。
需要考虑的因素包括控制器的计算能力、输入输出接口、可扩展性等。
我们选择了一款高性能的嵌入式控制器作为整车控制器的核心。
2. 电源系统设计电源系统设计是确保整车控制器供电稳定的关键。
为了保证系统工作的稳定性和可靠性，我们设计了一个多级稳压电源系统，能够在不同工作环境下稳定输出所需的电压和电流。
3. 电机驱动电路设计电机驱动电路将控制信号转换为电机运行所需的电流和电压。
我们采用了一种高性能的电机驱动芯片，能够提供稳定的电流输出，并具备过压、过流、过温保护功能。
4. 传感器接口设计整车控制器需要与各种传感器进行数据交互，以实时获取电机转速、车速、电池状态等信息。
因此，我们在硬件设计中考虑了传感器接口的设计，以保证数据的准确性和稳定性。
5. 通信接口设计为了实现整车控制器与外部设备的通信，我们设计了多种通信接口，包括CAN 总线、RS-232接口等。
这些接口可以与其他车辆系统进行数据交换，实现整车的智能化控制和监控。
软件开发整车控制器的软件开发是实现各种功能和算法的关键。
以下是软件开发的主要内容和步骤。
1. 系统架构设计在软件开发的开始阶段，我们需要进行整车控制器的系统架构设计。
这涉及到各个模块的功能划分、任务调度等问题。
我们采用了面向对象的设计思想，将整个系统划分为多个模块，便于代码的管理和维护。
2. 驱动程序开发驱动程序是整车控制器与硬件之间的桥梁，负责与电机驱动芯片、传感器等进行数据交互。
我们根据硬件设计的要求，开发了相应的驱动程序，并进行了严格的功能测试和性能优化。
3. 控制算法开发整车控制器需要实现电机的启停、速度调节和制动等功能。
整车控制器基础软件平台化开发与集成
整车控制器基础软件平台化开发与集成孙涛;宋安;王辉【摘要】整车控制器(VCU)基础软件的开发过程中,由于软件需求和架构的不同造成每一款新产品都需要重新开发,会大大增加开发成本及延长开发周期.基于基础软件平台化开发的概念和Autosar标准架构,提出了一种新的基础软件架构,通过MATLAB的命令行工具对其源代码进行封装,实现基础层与应用层软件无缝对接.结果表明,平台化产品将会提升软件开发的效率及代码的稳定性,并降低开发成本和缩短开发周期.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】4页(P37-40)【关键词】整车控制器;BSW库;平台化;MATLAB【作者】孙涛;宋安;王辉【作者单位】中汽研汽车工业工程(天津)有限公司;李斯特技术中心(天津)有限公司;中汽研汽车工业工程(天津)有限公司【正文语种】中文随着新能源汽车的快速发展和新能源汽车应用要求的不断提高，整车电控系统软件开发的要求也越来越高。
基础软件的重复性开发势必会造成整车成本提高，不利于车企的长足发展。
因此现代车企越来越多地要求将产品进行平台化，以便于不同产品之间可以沿用。
基于以上问题，文章主要参照国际Autosar软件标准，结合项目实际要求，提出了新基础软件架构，并通过MATLAB的命令行工具LegacyCode Tool及S-function等功能，将底层驱动源代码封装成Simulink模块库，形成平台化产品。
采用一键式集成的方式对其进行编译，生成可执行文件。
经过开发测试验证，平台化开发的基础软件安全可靠。
1 Autosar标准Autosar是面向汽车领域的嵌入式软件体系结构标准[1]。
该体系结构采用了分层模型，每一层只能使用下一层的接口，并向上一层提供服务接口。
这样对于不同的硬件平台具有更大的灵活性，使得硬件和软件更大程度地彼此独立，同时分层独立开发可以缩短开发周期和减少开发成本。
按照Atuosar标准分层的架构体系[1]，自上而下分别是应用层（Application Layer）、运行时环境（Runtime Environment）、基础软件层（Basic Software Layer）及微控制器层，即硬件。
VCU软件设计
整车控制器的软件设计方案VCU软件系统开发首先要根据VCU硬件和整车厂要求，提供硬件接口表、整车高低压电气原理图、CAN通讯协议以及详细功能策略等文档。
软件开发用C语言编写，分底层和应用层，底层软件的编写主要是配置时钟、CAN、IO、i nterrupt等的寄存器，初始化配置各功能模块。
应用层软件编写主要包括数据采集、故障诊断、工况判断、辅机管理、通讯控制、仪表显示等，其中整车控制策略主要负责根据车辆状态和驾驶员意图实时控制，以及控制能量流向和分配比例。
一、根据VCU硬件配置接口定义序号插件网络单片机引脚电气特性功能（VCU程序变量）1 A1 CAN1_H RF1_C1TX 整车CAN_H2 B1 CHARGER_SL RG12 12V高电平输入慢充开关In_Charge_slow3 C1 CHARGER_CK RG14 12V高电平输入快充辅助电源In_Charge_fast4 D1 AI3 RB2_AN2 0~5V模拟输入制动踏板信号U_Brake5 E1 GND6 F1 +5V_17 G1 PGC RB6_PGC8 H1 +12V_N9 J1 GND 电源地10 K1 DO_L9 RB14 低边驱动慢充/DCDC继电器Out_Charge_slow47 P3 +12V +12V电瓶常电48 Q3 GND 电源地49 A4 CAN2_L RG0_CAN2RX50 B4 GND51 C4 AI5 RB4_AN4 0~5V模拟输入蒸发器加热温度信号2U_PTC_Temp252 D4 AI4 RB3_AN3 0~5V模拟输入蒸发器空调温度信号U_AC_Temp53 E4 DI_H9 RC2 12V高电平输入(预留)54 F4 DI_H11 RG7 12V高电平输入档位信号N In_Gear_N55 G4 DO_H0 RD7 输出高12V56 H4 DI_H5 RB10 12V高电平输入风机工作信号In_Fanning57 J4 DI_H7 RB11 12V高电平输入加热请求信号In_PTC58 K4 IO_RX RF2_U1RX (预留)59 L4 IO_OC RD0_OC1 控制器风扇调速PWM Out_Fan_PWM60 M4 DI_H8 RB12 12V高电平输入制动踏板开关(预留) In_Brake_D61 N4 DI_H2 RD6 12V高电平输入制动灯开关In_Brake_hand62 O4 DI_H4 RD4 12V高电平输入KeyStart信号In_Key_Start63 P4 +12V +12V电瓶常电64 Q4 GND 电源地二、编写底层配置和初始化函数主要配置主芯片时钟，IO口输入输出状态，ADC采样，CAN收发配置，中断，EEPROM配置等内容，初始化程序部分截图如下：三、编写整车控制策略根据整车厂提供的整车控制策略文档，首先编写简单的软件流程图如下：其中几个关键的车辆运行模式，分析其执行过程如下：1）起步模式：这个模式的最重要特点是，进入起步模式以后，如果车辆处于水平路面，则车辆会以较小的速度开始行使；如果车辆处于斜坡上，则车辆至少会维持住原地不动的状态。
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复杂驱动库是一整个模块，不进行层次划分。它为处理复杂传感 器和执行器实现特殊的功能和定时需求。它包含处理复杂的传感 器和执行器的驱动模块，实现上与微控制器、ECU和具体应用密 切相关。包含如电动子节气门驱动等模块。
标准软件开发流程
服务层是基础软件中最高的层，为应用和基础软件模块提供基本 服务，服务层的实现部分与微控制器、ECU硬件和具体应用无关， 服务层在很大程度上独立于硬件系统。其包括：实时任务调度系 统、函数库、存储服务和通信服务等。 应用层是整个软件中的最高层，针对电动汽车的专门应用程序， 应用层完全独立于微处理器和ECU系统。只需要配置不同的能量 管理算法就能适用不同的车型。应用层主要包括：能量管理、维 护管理、故障诊断、车辆驱动、通信管理和驾驶解释等。
标准软件开发流程
参考AUTOSAR对于软件的框架（如图所示），
标准软件开发流程
把整车控制器的软件框架如图所示。软件采用了分层的模块 化体系结构。整个软件由一系列具有标准结构的软件功能模块构成， 满足了软件的可配置的需求。
应用层
通 信 管 理 驾 驶 解 释 车 辆 驱 动 MAP文件 函数库 实时任务调 度系统 板上设备抽象 单片机驱动 存储服务 存储硬件抽象 存储驱动 通信服务 通信硬件抽象 通信驱动 IO硬件抽象 IO驱动 复杂的驱动 库 能 量 管 理 故 障 诊 断 维 护 管 理
控制电池系统 控制电机系统 喂看门狗
结束 系统整体流程图
结束 中断函数处理过程
标准软件开发流程
为了设计出可靠、高效的能量管理策略，借助于matlab的离线仿真技术， 通过大量离线仿真可以在减少实车测试的情况下开发出较好的能量管理策略， 同时为了避免从开发阶段到实现阶段的沟通问题，保持各阶段之间的一致性， 能量管理算法开发采用TargetLink自动代码生成，如图所示。
实践软件开发流程
整车控制器软件设计
标准软件开发流程
整车控制器需要应该能适用不同的纯电动汽车的要求，因此 需要通用的电动汽车整车控制器软件平台架构，共享模块的标准化。 因此整车控制器应该符合汽车AUTOSAR软件结构的特殊要求。 AUTOSAR（汽车开放系统架构），汽车开放系统架构联盟是 由全球汽车制造商、部件供应商及其他电子、半导体和软件系统公 司联合建立，各成员保持开发合作伙伴关系。 自2003年起，各伙伴公司携手合作，致力于为汽车工业开发 一个开放的、标准化的软件架构。AUTOSAR这个架构有利于车辆电 子系统软件的交换与更新，并为高效管理愈来愈复杂的车辆电子、 软件系统提供了一个基础。
实践软件开发流程
整个软件结构采用前后台处理模式，前台周期控制BMS和电 机驱动，后台处理IO输入输出信号，AD数据采集和驱动组合仪表 数据显示等。其中数据通信接口如CAN接口等采用中断方式接收和 发送数据。前后台处理整个流程图如下：
开始 系统初始化 开始
IO信号处理 加速踏板信号处理 BMS数据处理 DMS数据处理 AMT数据处理
软件设计可分为如下模块：系统初始化模块、A/D采集模块、 I/O接口模块、CAN通讯模块、电机控制模块、电池控制模块、看 门狗模块、加速踏板模块、组合仪表模块、IO处理模块。
系 统 初 始 化 模 块
电机控制模块
电池控制模块
组合仪表模块
看门狗模块
加速踏板处理
IO处理模块
CAN接口
ห้องสมุดไป่ตู้
SCI接口
IO接口
AD采集
单片机（硬件）
标准软件开发流程
整车控制器的软件包括：微处理器抽象层（I/O驱动、通信驱动、 存储驱动和单片机驱动），ECU抽象层（I/O硬件抽象、通信硬件 抽象、存储硬件抽象和ECU板上设备的驱动），服务层（实时任 务调度系统、函数库、存储服务和通信服务），复杂驱动函数库 和应用层组成。
微处理器抽象层是基础软件中最低的层，它包含各种驱动，是一 个个软件模块，用于直接访问微控制器内的外设和外围接口。微 控制器抽象层提供统一的接口，使上层软件独立于微控制器。其 包括：I/O驱动、通信驱动、存储驱动和单片机驱动。
标准软件开发流程
ECU抽象层连接微处理器抽象层的软件，它包含外部设备的驱动， 为ECU提供外围设备的驱动程序，ECU抽象层的实现与ECU硬件相 关，与微控制器无关。ECU抽象层不对硬件直接操作，都是通过 微控制器抽象层的接口实现。其包括：I/O硬件抽象、通信硬件抽 象、存储硬件抽象和ECU板上设备的驱动。