基于MATLAB的汽車智能啟動系統(tǒng)的開發(fā)

摘要：本文采用MATLAB開發(fā)汽車智能啟動系統(tǒng)，通過Matlab statflow對智能啟動系統(tǒng)的所有邏輯進(jìn)行建模，將啟動邏輯分為無鑰匙進(jìn)入，無鑰匙啟動，鑰匙定位和認(rèn)證三部分，用圖形化的編程方式實(shí)現(xiàn)邏輯。在進(jìn)行實(shí)車測試前，先在MATLAB的仿真環(huán)境下進(jìn)行仿真測試，確認(rèn)邏輯全部實(shí)現(xiàn)后通過MATLAB生成嵌入式代碼，最后進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，通過這種開發(fā)方法能夠大大減小測試時間，提高開發(fā)效率和代碼質(zhì)量，減少代碼維護(hù)成本。

關(guān)鍵詞：智能啟動；PEPS；MATLAB；Auto code

1.引言

針對PEPS控制器的復(fù)雜功能和安全設(shè)計(jì)要求，本文提出一種基于模型開發(fā)PEPS的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，通過MATLAB STATEFLOW對PEPS控制器的所有功能邏輯進(jìn)行建模，將復(fù)雜的功能分割成不同的功能模塊，再對各個子功能模塊建立模型，并且在MATLAB的環(huán)境下對設(shè)計(jì)的各個子功能模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證，確保所有的模型設(shè)計(jì)都滿足設(shè)計(jì)方案，之后再在實(shí)車上對功能進(jìn)行驗(yàn)證，通過這種開發(fā)方法能夠大大減小測試時間，提高開發(fā)效率和代碼質(zhì)量，減少代碼維護(hù)成本，同時提高產(chǎn)品的安全性能。

2.系統(tǒng)功能

PEPS系統(tǒng)允許用戶在不直接操作智能鑰匙的前提下，實(shí)現(xiàn)靠近車輛時對車門進(jìn)行解鎖，閉鎖，進(jìn)入車輛后進(jìn)行一鍵式啟動，在用戶離開車輛時車門自動上鎖等功能。

（1）智能進(jìn)入（Passive Enter）功能描述

解鎖：用戶攜帶智能鑰匙，將手探入車門的門拉手內(nèi)，門拉手將解鎖命令發(fā)送給PEPS，PEPS根據(jù)用戶操作的區(qū)域驅(qū)動天線對鑰匙進(jìn)行定位，確認(rèn)鑰匙合法并且鑰匙在車外，PEPS控制器發(fā)送解鎖命令給車身控制器BCM，BCM驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行解鎖操作

閉鎖：用戶攜帶智能鑰匙，接觸車門上的閉鎖觸摸開關(guān)，門拉手將閉鎖命令發(fā)送給PEPS，PEPS根據(jù)用戶操作的區(qū)域驅(qū)動天線對鑰匙進(jìn)行定位，確認(rèn)鑰匙合法并且鑰匙在車外，在四門，兩蓋（引擎蓋、后備箱蓋）都關(guān)閉的情況下，PEPS控制器發(fā)送閉鎖命令給車身控制器BCM，BCM驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行閉鎖操作

（2）智能啟動（Passive start）功能描述

本地啟動：用戶攜帶自能鑰匙進(jìn)入車內(nèi)，在發(fā)動機(jī)處于熄火狀態(tài)，當(dāng)前車輛檔位處于P或N檔時踩下制動踏板并按下一鍵啟動開關(guān)，PEPS控制器會驅(qū)動低頻天線發(fā)送喚醒智能鑰匙信號（125KHz），當(dāng)智能鑰匙收到喚醒信號時，會將自身的場強(qiáng)強(qiáng)度通過高頻信號傳回PEPS控制器，PEPS控制器根據(jù)鑰匙傳回的場強(qiáng)值與標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，確認(rèn)鑰匙是否在車內(nèi)，當(dāng)確認(rèn)鑰匙在車內(nèi)后，PEPS控制器與ESCL進(jìn)行加密認(rèn)證，認(rèn)證通過后，PEPS控制器發(fā)送啟動請求給發(fā)動機(jī)控制器（EMS）進(jìn)行啟動。

遠(yuǎn)程啟動：用戶可以通過手機(jī)APP對車輛進(jìn)行啟動操作，用戶操作手機(jī)APP發(fā)送啟動請求，通過無線網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)將啟動請求發(fā)送到T-Box模塊，T-Box模塊接收到手機(jī)發(fā)送的啟動請求后，會與PEPS進(jìn)行加密的認(rèn)證，當(dāng)加密認(rèn)證通過后，PEPS會把這個啟動請求發(fā)送給發(fā)動機(jī)控制器（EMS），發(fā)動機(jī)控制器（EMS）將發(fā)動機(jī)啟動。

3.模型的設(shè)計(jì)與仿真測試

3.1 模型的設(shè)計(jì)

（1）智能進(jìn)入（Passive Enter）模型設(shè)計(jì)

我們首先將智能進(jìn)入的模型分為4部分，第一部分用來對底層或CAN網(wǎng)絡(luò)輸入的信號進(jìn)行處理，提取有效信息。第二部分用來觸發(fā)對鑰匙的認(rèn)證請求，根據(jù)第一部分提出出來的有效信息，如果檢測到用戶在對門把手進(jìn)行操作，此時需要對用戶攜帶的鑰匙進(jìn)行認(rèn)證，已確認(rèn)鑰匙的合法性。第三部分用來觸發(fā)對鑰匙的定位，在進(jìn)行解閉鎖的操作前需要確認(rèn)鑰匙是否在車外。第四部分為睡眠模塊，當(dāng)沒有人去對汽車進(jìn)行智能進(jìn)入操作時，車輛需要進(jìn)入睡眠狀態(tài)，來減少電量的消耗。

（2）遠(yuǎn)程啟動（Remote Start）模型設(shè)計(jì)

我們將遠(yuǎn)程啟動的模型分為3個部分，第一部分用于接收T-Box通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳遞給PEPS的加密認(rèn)證數(shù)據(jù)，第二部分用于提取PEPS存放在EEPROM中的SK碼，第三部分實(shí)現(xiàn)認(rèn)證算法。

在進(jìn)行模型設(shè)計(jì)時通過將功能劃分成不同的模塊，去實(shí)現(xiàn)單個的簡單功能，再將多個模塊組合起來實(shí)現(xiàn)一個完整功能，這樣可以減少模型的復(fù)雜度，同時在進(jìn)行模型設(shè)計(jì)過程中，由于單個模塊的功能較為簡單，減少了代碼出現(xiàn)Bug的可能。

3.2模型的仿真測試

在MATALB開發(fā)環(huán)境中，能夠?qū)σ呀ê玫哪Ｐ瓦M(jìn)行仿真測試，已確認(rèn)是否滿足預(yù)期需求。首先建立測試模型，在原有的模型基礎(chǔ)上加入SCOPE 和SIGNAL BUILDER兩個組件，SIGNAL BUILDER組件可以用來模擬輸入信號，以及預(yù)期的輸出信號，SCOPE可以用來觀測實(shí)際輸出信號是否與預(yù)期輸出信號相同。然后編寫測試用例，測試用例需要盡可能的覆蓋到模型的每個判斷條件和執(zhí)行路徑。在運(yùn)行仿真測試后，MATLAB會輸出一個測試覆蓋度報(bào)告，里面會將測試用例沒有覆蓋到的條件和路徑都列舉出來，之后可以依據(jù)覆蓋度報(bào)告更新測試用例。同時MATLAB提供了每個信號的監(jiān)控接口，可以通過M腳本的方式，將每條測試用例的執(zhí)行結(jié)果通過腳本保存到文檔當(dāng)中，可以提高仿真效率，不用每條用例都自己比對結(jié)果。

4.結(jié)論

針對智能啟動系統(tǒng)的復(fù)雜功能和安全設(shè)計(jì)要求，本文提出的基于MATLAB開發(fā)汽車智能啟動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，

能夠很好的實(shí)現(xiàn)啟動系統(tǒng)的各個功能，并且基于圖形化的設(shè)計(jì)方法，提高了代碼的質(zhì)量和可維護(hù)性。由于能夠在開發(fā)的過程中就對每個子功能進(jìn)行仿真測試，提高了產(chǎn)品的安全和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]威廉.快速成長的中國汽車電子產(chǎn)業(yè)[J].電子與電腦，2006年04期

[2]李伯成.嵌入式系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.1

個人簡介：李偉民，男，1991-，漢，籍貫江西，就職單位：LEAR，無職稱，本科學(xué)歷，主要研究：汽車零部件軟件開發(fā)。