基于MATLAB的汽車智能啟動系統的開發

摘要：本文采用MATLAB開發汽車智能啟動系統，通過Matlab statflow對智能啟動系統的所有邏輯進行建模，將啟動邏輯分為無鑰匙進入，無鑰匙啟動，鑰匙定位和認證三部分，用圖形化的編程方式實現邏輯。在進行實車測試前，先在MATLAB的仿真環境下進行仿真測試，確認邏輯全部實現后通過MATLAB生成嵌入式代碼，最后進行實車驗證，通過這種開發方法能夠大大減小測試時間，提高開發效率和代碼質量，減少代碼維護成本。

關鍵詞：智能啟動；PEPS；MATLAB；Auto code

1.引言

針對PEPS控制器的復雜功能和安全設計要求，本文提出一種基于模型開發PEPS的系統方案設計，通過MATLAB STATEFLOW對PEPS控制器的所有功能邏輯進行建模，將復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的環境下對設計的各個子功能模型進行仿真驗證，確保所有的模型設計都滿足設計方案，之后再在實車上對功能進行驗證，通過這種開發方法能夠大大減小測試時間，提高開發效率和代碼質量，減少代碼維護成本，同時提高產品的安全性能。

2.系統功能

PEPS系統允許用戶在不直接操作智能鑰匙的前提下，實現靠近車輛時對車門進行解鎖，閉鎖，進入車輛后進行一鍵式啟動，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，門拉手將解鎖命令發送給PEPS，PEPS根據用戶操作的區域驅動天線對鑰匙進行定位，確認鑰匙合法并且鑰匙在車外，PEPS控制器發送解鎖命令給車身控制器BCM，BCM驅動電機進行解鎖操作

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

（2）智能啟動（Passive start）功能描述

本地啟動：用戶攜帶自能鑰匙進入車內，在發動機處于熄火狀態，當前車輛檔位處于P或N檔時踩下制動踏板并按下一鍵啟動開關，PEPS控制器會驅動低頻天線發送喚醒智能鑰匙信號（125KHz），當智能鑰匙收到喚醒信號時，會將自身的場強強度通過高頻信號傳回PEPS控制器，PEPS控制器根據鑰匙傳回的場強值與標定數據進行比對，確認鑰匙是否在車內，當確認鑰匙在車內后，PEPS控制器與ESCL進行加密認證，認證通過后，PEPS控制器發送啟動請求給發動機控制器（EMS）進行啟動。

遠程啟動：用戶可以通過手機APP對車輛進行啟動操作，用戶操作手機APP發送啟動請求，通過無線網絡，手機將啟動請求發送到T-Box模塊，T-Box模塊接收到手機發送的啟動請求后，會與PEPS進行加密的認證，當加密認證通過后，PEPS會把這個啟動請求發送給發動機控制器（EMS），發動機控制器（EMS）將發動機啟動。

3.模型的設計與仿真測試

3.1 模型的設計

（1）智能進入（Passive Enter）模型設計

我們首先將智能進入的模型分為4部分，第一部分用來對底層或CAN網絡輸入的信號進行處理，提取有效信息。第二部分用來觸發對鑰匙的認證請求，根據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行操作，此時需要對用戶攜帶的鑰匙進行認證，已確認鑰匙的合法性。第三部分用來觸發對鑰匙的定位，在進行解閉鎖的操作前需要確認鑰匙是否在車外。第四部分為睡眠模塊，當沒有人去對汽車進行智能進入操作時，車輛需要進入睡眠狀態，來減少電量的消耗。

（2）遠程啟動（Remote Start）模型設計

我們將遠程啟動的模型分為3個部分，第一部分用于接收T-Box通過CAN網絡傳遞給PEPS的加密認證數據，第二部分用于提取PEPS存放在EEPROM中的SK碼，第三部分實現認證算法。

在進行模型設計時通過將功能劃分成不同的模塊，去實現單個的簡單功能，再將多個模塊組合起來實現一個完整功能，這樣可以減少模型的復雜度，同時在進行模型設計過程中，由于單個模塊的功能較為簡單，減少了代碼出現Bug的可能。

3.2模型的仿真測試

在MATALB開發環境中，能夠對已建好的模型進行仿真測試，已確認是否滿足預期需求。首先建立測試模型，在原有的模型基礎上加入SCOPE 和SIGNAL BUILDER兩個組件，SIGNAL BUILDER組件可以用來模擬輸入信號，以及預期的輸出信號，SCOPE可以用來觀測實際輸出信號是否與預期輸出信號相同。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行路徑。在運行仿真測試后，MATLAB會輸出一個測試覆蓋度報告，里面會將測試用例沒有覆蓋到的條件和路徑都列舉出來，之后可以依據覆蓋度報告更新測試用例。同時MATLAB提供了每個信號的監控接口，可以通過M腳本的方式，將每條測試用例的執行結果通過腳本保存到文檔當中，可以提高仿真效率，不用每條用例都自己比對結果。

4.結論

針對智能啟動系統的復雜功能和安全設計要求，本文提出的基于MATLAB開發汽車智能啟動系統的設計方案，

能夠很好的實現啟動系統的各個功能，并且基于圖形化的設計方法，提高了代碼的質量和可維護性。由于能夠在開發的過程中就對每個子功能進行仿真測試，提高了產品的安全和可靠性。

參考文獻：

[1]威廉.快速成長的中國汽車電子產業[J].電子與電腦，2006年04期

[2]李伯成.嵌入式系統可靠性設計[M].北京：電子工業出版社，2006.1

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