车身控制系统课件.pptx

车身控制系统简介及案例分析,采购技术科 舒浩敏,车身控制系统,内容提纲,车身控制模块软件设计,车身控制模块总体设计,背景与现状,内容提纲,车身控制模块硬件设计,总结与展望,车身控制模块测试,车身控制系统,内容提纲,车身控制模块软件设计,车身控制模块总体设计,背景与现状,内容提纲,车身控制模块硬件设计,总结与展望,车身控制模块测试,车身控制系统,前言,车身控制系统（BCM）是用来实现对车身用电器的人性化、舒适性及部分安全性的控制系统， 涉及车辆防盗、室内灯、电动车窗、玻璃除霜、刮水、中控锁、遥控、转向灯、前后组合灯、前后雾灯、喇叭、天窗、座椅、后视镜等的控制车身控制系统基本原理为通过外部IO及总线接口接收车内的一些开关信号、传感器信号以及CAN、LIN总线等数据信号，通过控制器MCU实现控制逻辑，通过驱动电路实现对外围负载的控制车身控制系统,背景之一：巨大的市场需求,近年来我国汽车产销量走势,数据来源：中国汽车工程学会,世界和中国汽车保有量,2011年，我国汽车产业蓬勃发展，汽车产量和销量分别达到1841.89万辆和1850.51万辆，同比分别增长0.8%和2.5%整车累计出口81.43万辆，同比增长49.5%，比上年同期增加26.94万辆。

数据来源：中国汽车工程学会,截至2011年11月，我国机动车保有量达2.23亿辆，汽车保有量达1.04亿辆，大中城市中汽车保有量达到100万辆以上的城市数量达14个车身控制系统,背景之二：巨大的技术空间,国外汽车的电子产品占整车成本的3050%，一些豪华轿车甚至达50%以上，而我国目前每辆汽车的电子产品只占整车成本的1015%，其中大部分是进口产品，或者是外资、合资企业生产的电子产品 随着消费者对汽车智能性、安全性、稳定性和舒适性要求的不断提高，汽车电子对整车越来越重要 车身控制系统,背景之三：CAN总线的推广应用,国内乘用车市场对CAN总线车身控制系统需求逐年增高，预计2015年将达到1875万套德国BOSCH公司开发的CAN总线所具备的可靠性、实时性、支持结点数、传输距离等优势 ，非常适合于汽车应用数据来源：中国汽车工程学会,2011年-2015年车用车CAN总线车身控制系统市场需求,车身控制系统,现状之一：分布式车身控制系统,车身电器系统由多个子系统（模块构成），各个车身电器子系统为独立控制，且相互之间没有逻辑及通信关系经济型轿车多采用这种方式，如羚羊、嘉年华、千里马、捷达、伊兰特等，典型的控制器件有中控锁控制器、电动车窗控制器、刮水控制器、闪光器、电子防盗控制器等。

分散式的车身控制系统成本低，开发相对容易，配置灵活，如电子防盗控制器，可在高配上使用，低配不使用，不影响其他车身电器，成本也随配置变化而变化 但智能性、舒适性和安全性较低车身控制系统,现状之二：集总式车身控制系统,多个车身电器子系统通过一个控制器集中进行控制多应用于中高端车型，车身控制功能的人性化、舒适性以及安全性得到大大加强，整车用电器的故障诊断变得容易；由于集中控制，从而使控制器MCU、IO、驱动电路等资源得到更充分的利用，在同等技术状态的前提下，可以使车身控制系统总体成本得到降低 缺点是开发难度较高，对于不同的车辆配置通用性不强车身控制系统,现状之三：国内CAN总线车身控制系统,5家企业共计占有国内CAN总线车身控制系统市场份额的98%，市场集中度很高，其中威帝更是占据50%以上的份额，销量是排在第二位的欧科佳的2倍以上，其余三家企业市场占有率在5%10%之间2010年国内主要CAN总线车身控制系统销量,数据来源：中国汽车工程学会,车身控制系统,目的和主要内容,分析调研汽车电子以及CAN总线车身控制系统的市场应用和功能特点 研究轻型越野车车身控制系统的特点，分析其功能需求和性能指标。

针对CAN总线车身控制系统的功能特点和性能指标，从硬件电路、软件程序和CAN通信网络三个方面进行设计 从环境试验、电磁兼容试验和实车试验三个方面对CAN总线车身控制模块的各项性能指标进行测试目的:设计一款高集成度、高可靠性、网络协议完善、成本较低、适用于轻型越野车辆的车身控制模块车身控制系统,内容提纲,车身控制模块软件设计,车身控制模块总体设计,研究背景与现状,内容提纲,车身控制模块硬件设计,总结与展望,车身控制模块测试,车身控制系统,车身控制模块总体设计,集总式CAN总线车身控制系统总体结构,车身控制模块包括整板电源管理、开关量输入处理、模拟量输入处理、脉冲量输入处理、开关量输出处理、模拟量输出处理、脉冲量输出处理、单片机/FPGA逻辑处理等电路结构，通过这些电路实现输入信号的采集和输出信号的控制以及CAN通信等功能 ，达到对车身控制系统的控制 从车身控制模块的功能描述、性能参数 （电源、输入/输出、机械结构）、网络拓扑和通信协议等方面进行总体设计车身控制系统,总体设计：控制逻辑描述,集总式CAN总线车身控制系统控制逻辑描述示例,采用表格形式、人类语言对控制逻辑进行描述，便于后期软件的开发和控制逻辑的测试。

车身控制系统,总体设计：输入接口电气特性,集总式CAN总线车身控制系统输入接口电气特性,车身控制模块的高有效开关量、低有效开关量、模拟电压信号、电阻信号输入电路，其接口电气特性包括了电压、电流、电阻、频率等信息的极端最大、典型值和最小值 车身控制系统,集 总 式 C A N 总 线 车 身 控 制 系 统 性 能 参 数 汇 总,车身控制系统,总体设计：网络拓扑,整车网络拓扑,车身控制模块可以实现传统车载CAN网络的高速、低速CAN子网的全部功能，同时还可以作为高速、低速CAN子网的网关 具有以下优点：（1）简化了整车CAN网络结构，便于调试和维护；（2）省去了网关设备，降低了系统成本，简化了线束设计；（3）简化了通信协议设计，缩短了开发周期车身控制系统,集 总 式 C A N 总 线 车 身 控 制 系 统 网 络 协议,车身控制系统,本章小结,从控制功能角度对车身控制模块进行了描述 从电源接口、通信接口、输入接口、输出接口和控制逻辑五个方面详细描述了车身控制模块应具备的电路、软件功能 分别对电源、输出、输入、CAN通信、机械结构五个方面应具备的物理参数进行了叙述，并对这些性能参数进行了汇总。

对整车的网络拓扑进行了描述，并简单介绍了车身控制模块的通信和诊断协议以上工作明确了车身控制模块的各项功能，并提出了具体的性能参数，为后续的详细设计奠定了基础车身控制系统,内容提纲,车身控制模块软件设计,车身控制模块总体设计,研究背景与现状,内容提纲,车身控制模块硬件设计,总结与展望,车身控制模块测试,车身控制系统,车身控制模块硬件设计,集总式CAN总线车身控制系统硬件结构,电路从功能上可分为电源管理、模拟量输入、CAN通信接口、脉冲量输入/输出、开关量输入/输出、单片机/FPGA逻辑处理单元六个模块车身控制系统,硬件设计：电源,电源保护电路,电源电路负责为整板提供电源，电源电路的质量直接影响着车身控制模块的质量根据电源电路的总体结构，把电源电路分为保护电路、12V整板供电电路、5V和3.3V单片机和FPGA供电电路、9V脉冲信号处理电路三个部分进行分析12V整板供电电路,9V、5V、3.3V电源,车身控制系统,硬件设计：模拟量输入,电阻信号采集,模拟量输入包括电阻信号输入、模拟电压信号输入和系统电压检测输入，各模拟量信号经过前端处理后进入模拟多路选通器进行选通操作后输入A/D采集器模拟电压信号采集,车身控制系统,硬件设计：CAN通信接口,CAN通信接口电路主要负责完成单片机TTL电平到CAN总线差分信号之间的转换，并提供瞬态电流抑制、共模干扰抑制等功能，以提高总线的电磁兼容特性,车身控制系统,硬件设计：开关量输入处理,高有效开关量处理,开关量处理电路的主要功能是将整车的12V开关量信号转换为3.3V的电平交由FPGA进行逻辑处理，包括低有效开关量、高有效开关量和可配置的开关量处理电路。

低有效开关量处理,高低可配置开关量处理,车身控制系统,硬件设计：脉冲量输入处理,脉冲量处理电路主要负责车速、发动机转速等脉冲信号的采集，采用迟滞比较器的电路形式，迟滞区间为VTL=0.385V，VTH=4.615V 车身控制系统,硬件设计：FPGA逻辑处理,制动灯控制逻辑图,采用ALTERA公司的Cyclon系列汽车级FPGA EP1C3T100I7 ，它可以提供多达65个I/O接口，2 9 1 0 个逻辑资源, 另外还有一个数字锁相环，可工作于 -40100的温度范围采用VHDL硬件描述语言进行控制逻辑的开发PWM逻辑处理电路图,车身控制系统,本章小结,介绍了各功能电路的具体实现，给出了详细的电路图，包括：电源管理、开关量输入/输出、脉冲量输入/输出、模拟量输入、CAN通信接口、FPGA逻辑处理单元和单片机电路以上工作完成了CAN总线车身控制模块的硬件电路设计，下一步的工作将是软件程序设计车身控制系统,内容提纲,车身控制模块软件设计,车身控制模块总体设计,研究背景与现状,内容提纲,车身控制模块硬件设计,总结与展望,车身控制模块测试,车身控制系统,车身控制模块软件设计,集总式CAN总线车身控制系统软件总构架,据软件的功能要求以及分层代码设计的总体思路，结合车身控制模块的功能需求，将车身控制模块软件分为应用层、诊断服务层、CAN网络管理层、CAN设备驱动层、硬件底层驱动和Bootloader 。

车身控制系统,软件设计：软件主流程,首先进行系统的初始化，对各种寄存器进行配置并使能CAN等硬件以及RAM的清零；然后判断是否接收到了来自CAN总线的BootLoader命令，如果接收到了来自CAN总线的程序加载命令，则进行程序加载，否则进入到应用程序初始化，对应用程序中涉及的各种变量进行初始化操作；接下来进行数据采集；下一步根据采集到的数据进行数据的和预定的控制逻辑进行逻辑处理；对数据进行逻辑处理完成之后则进行控制命令的输出；最后判断是否接收到了下电指令，如果接收到了下电指令，则进行下电处理，对相关变量进行保存，否则返回数据采集步骤，重新执行新的循环与此同时，对一些实时性要求较高的关键操作，实行中断处理，事件发生后程序自动跳转至中断服务程序入口，执行相关的操作车身控制系统软件主流程,车身控制系统,软件设计：CAN通信,CAN通信初始化流程,CAN通信接收流程,CAN通信发送流程,CAN通信软件设计主要包括三大部分:CAN节点初始化、CAN 报文发送和报文接收CAN节点的初始化主要负责对CAN总线的属性进行初始化配置，使CAN节点能够和总线进行通信，CAN报文的发送主要负责发送相关的状态信息、诊断信息和控制信息，CAN报文的接收处理负责接收总线上相关的报文，并对数据进行解码，读取相关的状态信息、控制信息和诊断信息 。

车身控制系统,本章小结,软件是车身控制模块的灵魂，是车身控制模块功能的重要载体，本章着重介绍了车身控制模块软件的构架、开发环境、各项功能模块的详细设计至此，车身控制模块的设计工作已经基本完成，可以进行样件的试制下一步的工作将集中在样件的环境测试、电磁兼容测试和实车测试车身控制系统,内容提纲,车身控制模块软件设计,车身控制模块总体设计,研究背景与现状,内容提纲,车身控制模块硬件设计,总结与展望,车身控制模块测试,车身控制系统,车身控制模块测试：环境测试,环境测试流程,根据ISO 16750道路车辆：电气及电子设备的环境条件和试验标准制定了车身控制模块的环境试验流程，囊括了高低温测试、温度循环、温度梯度测试、自由跌落测试、机械冲击测试、防尘和防水测试、稳态湿热测试、振动测试等项目车身控制系统,车身控制模块测试：环境测试,振动实验台,温度试验箱,车身控制系统,车身控制模块测试：电磁兼容测试,电磁兼容测试流程及相关标准,车身控制模块的电磁兼容试验从辐射骚扰、传导骚扰、传导骚扰抗扰度、射频电磁场辐。