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项目信息
项目名称:基于FPGA的发动机信号接口系统 (转到SVN--转到TRAC
项目信息:
应用领域:汽车
设计摘要:
硬件在环测试(Hardware In Loop,HIL)为ECU的控制算法及功能开发提供了良好的闭环环境,为将开发成果转化成产品提供有效支持。通过HIL测试系统可以快速开发ECU控制功能,提早排除可能存在的故障,完善所设计的系统产品。
正是由于HIL测试所具备的显著优点,它日益被视为开发研制发动机电控系统的最佳工具。国内外很多研究机构都很早的开展相应测试平台的研究。目前,HIL测试技术已经较为成熟,但仍处在被国外公司垄断的地位。dSPACE、ETAS等公司都推出了具有代表性的HIL测试方案,有很多成功案例。
浙江大学ESE嵌入式工程中心比对主流测试方案的优缺点,制定了自主研发的基于xPC Target的发动机ECU硬件在环测试方案。但是其信号接口系统采用的市场上的工业PCI板卡与MCU配合工作的方式实现,在灵活性、系统性能方面受到多方限制。如发动机的曲轴、凸轮信号,两者之间拥有严格的相位关系,并且曲轴信号是一种缺齿的PWM信号,这类信号是传统的PCI工业板卡无法实现的。
本项目采用的基于FPGA的发动机信号接口系统,能非常精确产生所需的各类信号,并能精确采集发动机ECU产生的各类控制信号,并能在FPGA内部对信号进行相关模型处理计算,并通过本系统的接口与发动机模型进行对接,完成整个发动机ECU的闭环测试。
系统原理和技术特点:

HIL平台

硬件在环测试(Hardware In LoopHIL)为ECU的控制算法及功能开发提供了良好的闭环环境,为将开发成果转化成产品提供有效支持。通过HIL测试系统可以快速开发ECU控制功能,提早排除可能存在的故障,完善所设计的系统产品。

xPC TargetMathWorks公司提供和发行的一个基于Real-Time WorkshopRTW)体系框架的附加产品,可将X86计算机或PC兼容机转变为一个实时系统,而且提供了PCI接口的驱动程序API接口。xPC Target提供了系统的快速控制原型和硬件在环仿真完整的解决方案。

xPC Target是一种高性能的主机-目标机构原型环境,即“双机模式”,主机和目标机可以是不同类型的计算机。利用xPC Target 可以在主机上设计模型,并用Real-Time WorkshopStateflow Coder自动生成代码,最后下载到运行xPC Target实时内核的目标机上。 1‑2给出了一个完整的HIL系统框图。

12 HIL平台框图

     信号接口系统

由发动机ECU的工作原理可知,当ECU实际工作时,需要从发动机的各种传感器获得输入信号,即发动机目前的工作环境;然后根据ECU内部的控制策略计算出相应工况下的喷油量和点火时刻;最后ECU输出控制命令驱动相应的执行器工作。

但在硬件在环测试中,发动机已经被简化成一个数学模型,而无法直接给出ECU所需的外部环境和观察ECU的控制效果。这就需要在发动机模型之外,再为ECU提供一个虚拟的工作环境,即信号接口系统。

该信号接口系统要实现两个功能:

l  传感器信号的模拟:根据发动机模型设计出的传感器信号接口,来模拟实际的传感器信号,送给ECU使其能够正常工作;

执行器信号的检测:需要设计出执行器接口系统,来对ECU发出的控制信号进行测量和分析,获取发动机ECU的控制效果,并将实际控制变量发送给发动机模型,从而实现测试系统的闭环。

HIL平台.JPG
系统框图:HIL平台.JPG
系统框图.JPG
系统框图:系统框图.JPG
FPGA结构图.JPG
系统框图:FPGA结构图.JPG
计划书:基于FPGA的发动机信号接口系统设计方案.doc [4.4 MB]
当前项目状态:
参赛信息:
指导老师姓名: 顾宗华
指导老师职称: 副教授
学校: 浙江大学
研究方向: 实时嵌入式系统,汽车电子
参赛情况: 第三届OpenHW开放源码硬件与嵌入式大赛
需求信息:
拟采用的平台:Atlys Spartan®-6 FPGA 开发套件
是否需要设计扩展板?
需要的基本功能:
最新版本:
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update 12-04-01 04:04:18
设计文档
相关文件:
基于FPGA的发动机信号接口系统.pdf  2.1 MB 
update 12-03-31 23:03:27
HDL设计,Simulink模型,PCB设计
相关文件:
源代码.rar  2.6 MB 
update 12-03-31 21:03:13
设计提交文档
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