基于MPC555的开放式汽车电子控制平台

文章摘要：3 Lamda传感器信号调理LM9040是由两路独立的Lamda氧气传感器采样输入的差分放大器组成的双通道传感器接口电路。Lamda传感器监视发动机废气，根据空燃比产生测量的电压信号。LM9040可以将±2V的传感器差分测量信号转换为适合5V参考电压的A/D变换的输出电压。电路如图3所示。图3 Lamda传感器信号调理电路图4 CAN通信总线设计为了实现动力总成控制系统中的分布式控制和实时数据交换，必须采用高传输速率、抗干扰能力强以及高可靠性的网络总线方式。CAN总线以其突出的实时性、可靠性和灵活性的特点，在目前存在的多种汽车网络通信标准中最具竞争实力。MPC555中己经内嵌两个CA

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3 Lamda传感器信号调理

LM9040是由两路独立的Lamda氧气传感器采样输入的差分放大器组成的双通道传感器接口电路。Lamda传感器监视发动机废气，根据空燃比产生测量的电压信号。LM9040可以将±2V的传感器差分测量信号转换为适合5V参考电压的A/D变换的输出电压。电路如图3所示。

图3 Lamda传感器信号调理电路图

4 CAN通信总线设计

为了实现动力总成控制系统中的分布式控制和实时数据交换，必须采用高传输速率、抗干扰能力强以及高可靠性的网络总线方式。CAN总线以其突出的实时性、可靠性和灵活性的特点，在目前存在的多种汽车网络通信标准中最具竞争实力。

MPC555中己经内嵌两个CAN总线控制器模块TouCAN，TouCAN符合CAN2.0B技术规范，兼容标准（11位标志符）和扩展（29位标志符）两种报文格式，所以本设计采用集成控制器的方式来实现CAN节点。要进行CAN总线通信，还需要连接一个CAN收发器，在本系统中，选用CAN控制器与物理总线之间的接口芯片PCA82C251。值得注意的是，总线两端需加120Ω的电阻，对于匹配总线阻扰，起着相当重要的作用。忽略掉它们，会使数据通信的抗干扰性及可靠性大大降低，甚至无法通信。通信介质选用双绞线。为了增强抗干扰能力，去除传送信号过程中所产生的噪音，采用TDK公司特别为CAN总线使用而设计的高电感共态滤波器ZJYS81R5。

OpenECU的软件系统设计

OpenECU的软件系统根据开放性的要求，对用户隐藏底层硬件和设备管理的细节，将系统分层封装为硬件抽象层和操作系统层，系统结构如图4所示。

图4 OpenECU软件系统结构

硬件抽象层管理平台的硬件资源包括三个主要的部分：硬件系统的设备驱动、硬中断管理和系统调试与诊断支持。它是系统的硬件中断的管理者，生成和维护中断向量表，提供操作系统中断管理的支持；通过对硬件设备资源的封装，为操作系统提供设备操作的入口；采用中断驱动的方式响应调试系统的服务，进行系统的状态监视。

OSEKIVDX为车用嵌入式操作系统及其相关服务提供了一系列标准，目的是促进不同设备之间的协调工作能力，为软件开发者提供统一的编程接口，以提高软件的复用性和互换性。OpenECU选择TH-OSEK操作系统作为管理软硬件资源的系统平台和用户控制算法的运行平台。主要是因为其实时性较强，具有规范的应用程序接口，为控制模型提供标准的系统服务，可方便模型的实现和移植。另外，为了适用于广泛的目标处理器，支持运行在广泛硬件基础上的实时程序，OSEK操作系统具备高度模块化和可灵活配置的特性。这些特点显然是与OpenECU开放式开发平台所希望达到的开放性相一致的。OpenECU利用操作系统完成设备的进一步封装，为控制模型提供了规范的服务接口，并满足设备复用和控制实时性的要求，另外TH-OSEK操作系统定义了开放的网络管理和通信系统，可以方便的实现控制节点的动态配置。

对于系统的诊断和测试，本设计侧重于提供一个实现诊断和测试服务的平台和手段，而不关心具体的诊断和测试项目，这部分功能用户可以根据具体情况在系统支持下进行定义。OSEK ORTI实现系统诊断测试应用的基本服务支持，提供对OSEK操作系统进行查询和监控的接口，通过这个接口上层的诊断服务可以获取自己所关心的系统信息，并为诊断服务提供对目标操纵的基本手段。这部分是系统诊断和测试功能的实现基础，与诊断通信服务一起实现对目标的分布式调试与诊断。

结束语

初步的实际使用证明，本平台可以方便用户构建复合汽车控制系统，有效提高系统的可靠性，具有较高的实用价值。

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