基于PFAutoECU-B5 的《汽车电脑与总线测试 诊断技术》课程工学一体化教学改革

车载电控单元（ECU）的数量日益增多,以CAN总线为代表的车用总线通信系统得到广泛应用,汽车电脑与 总线相关课程的改革迫在眉睫,笔者提出了基于PFAutoECU-B5 的理实一体化教学改革设计,理论与实践教学对分,学生动 手机会多,操作熟练度显著提升,教学效果改善明显。     

Time-constrained failure diagnosis in distributed embedded systems: application to actuator diagnosis

Advanced automotive control applications such as steer-by-wire are typically implemented as distributed systems comprising many embedded processors, sensors, and actuators interacting via a communication bus. They have severe cost constraints, but demand a high level of safety and performance. Motivated by the need for timely diagnosis of faulty actuators in such systems, we present a method to achieve distributed failure diagnosis under deadline and resource constraints. Actuators are diagnosed in distributed fashion by processors to provide a global view of their fault status. The integration of software-based tests for actuator diagnosis within the overall control application is studied. These tests are implemented using analytical redundancy and execute concurrently with the control tasks. The test scheduling problem is then formulated and solved to guarantee actuator diagnosis within designer-specified deadlines while meeting control performance goals. As a secondary objective, the scheduling algorithm also reduces the number of processors required for diagnosis. We demonstrate the practicality of the proposed diagnosis approach by applying it to a steer-by-wire example to identify failed actuators in timely fashion.     

基于纳什均衡的AUTOSAR任务到多核ECU的映射方法

随着汽车电子应用程序对处理器性能需求的不断提高,现代汽车电子系统中的电子控制单元(ECU)已升级为多核结构。多核ECU中的AUTOSAR应用程序的设计、实现和集成将面临新的挑战。其中一个重要的挑战是在映射任务到多核ECU的同时确保系统的实时性能。且在AUTOSAR静态配置过程中,实时系统的资源限制和调度分析使问题变得更加复杂。因此,文中提出了一种基于纳什均衡的AUTOSAR任务到多核ECU的映射方法。该方法将任务优先级应用于博弈过程中,对提高任务映射过程的效率具有非常重要的实用价值。最后,将所提方法应用于AUTOSAR标准的实例中。实验结果表明,所提方法在减少各个任务中可运行实体的最坏响应时间方面具有良好的表现。     

Cost-aware reliability task scheduling of automotive cyber-physical systems

New generation of automotives has become a typical Cyber-Physical System, including various sensors, complex communication networks and distributed computing devices. Manufacturers pay great attention to functional safety and cost control of automotive. High-end computing devices such as electronic control units (ECU) that can perform multiple tasks bring higher reliability and also lead to soaring costs. In this paper, we propose an efficient scheduling algorithm that satisfies cost and functional reliability constraints under multifunctional mixed-criticality task replication execution scenarios. Using the proposed fault-tolerant hardware cost-aware multifunctional safety assurance (FT_HCMSA) algorithm can reduce the deadline miss ratio (DMR) of high-criticality function significantly while meeting the autumotive functional safety and hardware cost constraints. FT_HCMSA uses a fine-grained ECU replacement strategy to optimize task allocation. Our experiments validate that FT_HCMSA can reduce the DMR of high-criticality level functions while meet the requirements of safety and cost.     

AFS 系统主从 ECU 的 LIN 通讯优化研究

智能化自适应前照灯系统（AFS）是汽车安全性和舒适性的重要指标之一。目前汽车AFS 主要是利用单 LIN 总线通讯实现主 ECU 与从 ECU 的数据传输。该系统基本实现了前照灯的智能控制,但存在发送帧冗余、多从 ECU 之间数据干扰、实时响应慢等问题。在分析现有 AFS 系统的基础上,提出利用双 LIN 总线实现主从 ECU 通信的设计方案。实验证明,双 LIN 总线结构能够有效减少信号之间的干扰,通信过程稳定性高,实时调光效果好。     

基于CAN总线的电子控制单元功能测试方法

随着汽车电子市场的快速发展,汽车控制器的电子控制单元(ECU)已越来越多,对ECU的功能测试也变得日趋复杂。为解决车载ECU功能测试,研究了基于控制器局域网络(CAN)的ECU自动测试方法。以NI公司的软硬件为开发平台、CAN总线为通信平台搭建测试系统与被测ECU形成闭环结构。通过CAN总线传输测试信息,可实现对同型号ECU的批量测试。此系统采用了新的测试方法来降低测试误差,并支持ECU的流水线测试,大大降低了测试的复杂度,减少了工作量。同时,在完善仿真信号产生模块和测试模块用例库后,也能适用于其他类型ECU的功能测试。     

基于CCP协议发动机ECU高速通信实时监听系统开发

在发动机控制算法开发与优化的过程中,为保证待开发V-ECU与原机P-ECU的控制效果差异是在工况完全相同的情况下得到,采用了双ECU台架试验平台。针对平台中双ECU之间高速通信需求,深入研究并利用CCP协议,设计开发了一种ECU高速通信实时监听系统。将通信变量在标定测量软件中进行监控,使能P-ECU中的DAQ功能,V-ECU通过监听P-ECU发出的DAQ通信消息,实现对P-ECU中任意期望变量的实时高速获取。试验表明,该系统相较于一般ECU通信方法具有获取变量灵活、获取速度快的特点,为对标原机ECU控制效果而高效开展ECU控制算法的开发与优化奠定平台基础,并且为获取ECU内部变量提供了新思路。     

电控发动机ECU 标定系统

为了对汽车发动机电子控制单元的自主研发提供检验支持,开发了一款基于CAN总线通讯的发动机电子控制单元标定系统。标定系统包括标定系统软件、通信模块、待标定发动机电子控制单元和被测发动机4个部分,采用多主结构CAN-bus数据通信方式。实现了上位机的标定表格设计,表格数据的整理,标准协议与自定义协议的转换接口的设计,基于协议的数据传输、在线烧录、采集、控制与诊断等功能。在汽车发动机电喷系统产品上的实际应用表明：该标定系统通用性好,数据处理效率高,适用于不同协议的发动机电子控制单元产品。     

基于MC9S08DZ60的AMT手柄ECU的设计

在AMT汽车中换挡手柄ECU的软硬件设计,采用MC9S08DZ60单片机的CAN模块实现AMT手柄ECU与汽车其他系统之间的数据通信.该手柄ECU具有结构简单、成本低、功能强的特点.     

基于DSP的混合动力车辆综合控制系统设计

混合动力车辆已经成为汽车技术研究的热点,而总线通讯技术和分布式控制网络在汽车电子领域应用日益广泛。为实现混合动力车辆的能量管理和运动控制,设计开发了基于TI公司TMS320LF2407型号DSP的综合控制系统。在系统拓扑结构设计的基础上,实现了DSP片外存储单元的扩展,实现了通过CAN总线与整车分布式控制网络的通讯。实车实验表明,该综合控制系统能够实现对混合动力车辆实时性的驱动控制,硬件系统工作可靠,软件系统具有移植性;CAN总线通讯可以满足车辆实时性控制的要求。     

基于HKS1553BCRT芯片的1553B总线通信软件设计

为了提高1553B总线通信模块的统一性简化设计难度,文中选用HKS1553BCRT芯片作为系统开发的硬件平台。该硬件平台由于采用内部集成1553B协议处理器的高性能SoC,可以很好的解决多路1553B总线接口模块版本众多、互不兼容、硬件系统设计复杂的问题。基于该平台设计了一款通用的1553B通信软件,可同时支持静态总线和动态总线两种不同的工作模式,提出并实现了改进型静态总线控制（ImprovedStaticBusControllerISBC）协议。进一步满足了不同系统下数据传输需求,改善了1553B总线对实时消息的响应速度,本软件数据结构简洁、算法合理,对同类软件设计有一定的借鉴意义。     

基于软件触发的IAP在线升级技术的设计与实现

针对汽车电控单元(ECU)在线升级的方便快捷性要求,通过研究汽车CAN总线通信及在应用编程(IAP)技术,设计基于软件触发方式的在线升级方法。该方法通过在线升级软件发送指令与CAN总线通信实现汽车网络中ECU快速在线升级,解决在线升级中硬件触发带来操作的不灵活性。以STM8AF51AA微控制器为平台的在线升级系统,在汽车车身控制器(BCM)实现与应用,验证了该技术的可行性和可靠性。     

AUTOSAR可运行实体-任务自动映射方法研究

下一代汽车电子标准AUTOSAR定义汽车应用程序设计过程包括系统级设计和ECU级设计。系统级设计以软件构件为单位来设计应用,其中软件构件包含一组可运行实体。ECU级设计主要将可运行实体代码组织为嵌入式实时操作系统任务。因此,在将分配到ECU的软件构件集转换为实时系统任务集的过程中,需要有经验的嵌入式开发工程师进行可运行实体-任务的映射配置,以保证系统的实时性。鉴于可运行实体-任务的映射配置工作具有配置需求量大、复杂度高等特点,文中设计了一种可运行实体-任务自动映射方法。该方法综合考虑了可运行实体的触发关系、周期需求、数据共享等因素,对提高汽车软件开发效率具有非常重要的实用价值。最后,将该方法应用于AUTOSAR标准的汽车电子巡航控制系统实例中。实验结果显示,所提方法在抖动时间、阻塞时间、调度频繁度和数据通信量4个方面都具有良好的表现。     

A virtual bus architecture for dynamic parallel processing

To support parallel processing of data-intensive applications, the interconnection network of a parallel/distributed machine must provide high end-to-end communication bandwidth and handle the bursty and concentrated communication patterns generated by dynamic load balancing and data collection operations. A large-scale interconnection network architecture called a virtual bus is proposed. The virtual bus can scale to terabits-per-second end-to-end communication bandwidth with low queuing delay for nonuniform traffic. A terabit virtual bus architecture can be efficiently implemented for less than 5% of the total cost of an eight-thousand-node system. In addition, the virtual bus has an open system parallel interface that is flexible enough to support up to gigabytes per second data transfer rates, different grades of services, and broadcast operation. Such flexibility makes the virtual bus a plausible open system communication backbone for a broad range of applications     

分布式系统TTCAN调度优化算法研究

总线技术的发展给线缆测试仪带来了分布式、信息化、网络化的新需求,且在分布式线缆测试仪工作过程中,测试线路的数目增加也对总线数据通讯的稳定性和通讯效率提出了更高的要求;针对分布式系统在线缆测试中的应用需要,设计并优化了分布式线缆测试仪工作的TTCAN应用层协议和其系统矩阵;对于分布式系统通信中的周期性消息形成的系统矩阵先后采用遗传算法、改进型差分进化算法进行优化,对于其中的非周期性消息采用基于松弛度的动态优先级算法;在MATLAB仿真环境中进行实验,实验结果表明,改进型差分算法比遗传算法能够更快、更稳定地计算出优化矩阵,经调度优化后的TTCAN总线工作时数据传输效率有显著提高;文章通过智能优化算法,有效提高了系统总线的通讯效率和稳定性。     

面向分布式制造的虚拟控制端开发平台的设计与研究

在分析国内外几种有代表性的数控机床操作面板并对不同面板上各按钮间的功能逻辑关系进行总结归纳的基础上,通过对可定制虚拟控制端开发平台的各功能配置模块的构建,设计开发了一个包含多种类型控件的控件库和一个包含多个已实现的虚拟操作面板的面板库,进而基于控件技术,设计实现了该可定制虚拟控制端开发平台,用于分布式制造中任务调度的控制,并实现了该平台与分布式制造中任务调度执行端之间的网络通讯。最后以华中I型数控系统的远程操作与任务调度作为虚拟控制平台的应用实例。     

CAN总线在电梯控制系统中的应用

CAN总线是为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的信息交换而开发的一种多主、串行数据通信协议。本文介绍基于CAN总线的电梯控制系统，并对总体方案、软硬件设计作了分析，给出了具体设计电路以及软件流程图。     

基于CAN总线的航空发动机分布式控制系统通信研究

航空发动机控制系统发展趋势是分布式控制系统,基于数据总线的通信技术是分布式控制系统的关键.首先对基于CAN总线的航空发动机分布式控制系统中各节点(FADEC以及智能装置节点)进行了详细设计.然后结合航空发动机分布式控制系统要求设计了CAN通信方案.最后建立了CAN通信验证平台.实验表明设计的通信方案可以满足航空发动机分布式控制系统要求.     

基于CC-Link现场总线的电梯群控系统

电梯群控系统是一个分布式控制系统,对稳定性和抗干扰性要求很高,传统的计算机通讯标准已不能满足可靠性和实时高速的通讯要求。针对这一问题,采用开放型的CC-Link现场总线来构建电梯群控网络,实现对每部电梯的局部控制和整体调度。在分析电梯工作原理的基础上,对电梯群控系统进行了设计,详细阐述了系统的硬件设计、通讯软件结构、PLC的地址分配和软件设计。应用表明,由CC—Link现场总线组成的网络控制系统．提高了系统的可靠性,实现了电梯系统的最优控制和管理．     

基于LTE-V车辆密集场景的车联网资源分配算法

LTE-V可以为车辆提供可靠、高效的通信能力.在LTE-V中,车辆用户(VehicleUserEquipment,VUE)有集中式(Mode 3)和分布式(Mode 4)两种通信模式.针对密集场景中两种模式由于VUE数目过多产生的数据包碰撞问题,本文依据通信时延、距离等指标对车联网应用进行划分,提出一种车辆自主调度算法...