基于Matlab/SimuLink平臺的整車控制器設計分析

孫小霞

（景德鎮學院，江西 景德鎮 333000）

1 基于Matlab/SimuLink平臺的整車控制器系統的硬件構成

1.1 整車微控制器

整車控制器的信息采集是由多個完整的電路結構構成，不僅有輸入電路，還包括了輸出電路，按照系統不同區域的模塊具有的不同功能，包括模擬信號輸入模塊、輸出、輸入電源模塊、PWM信號輸出、輸入模塊、數字信號輸出模塊、CAN模塊以及MPC555模塊。其中MPC555是整個系統的核心，實現對系統中信號的采集和處理，并且對各種傳感器獲取的數字信號、模擬信號以及PWM信號進行功能處理。并且還能實現對步進電機等的驅動，對各種開關執行器進行控制，實現程序的有效升級和組網通信[1]。

1.2 運行流程

系統各個傳感器和模塊的相互運行，具體流程為：輸入電源模塊將SCI/24 V的蓄電池電源轉換為DC+12.0 V、DC+5.0 V、DC+3.3 V是系統的主要供電設備，作為系統輸入電源的重要構成；而輸出電源則是系統外部設置各種傳感器電源。整個系統的信號采集以芯片作為剖析對象，通過儲存器接口將其數據緊密耦合儲存器連接，通過協議器處理接口，在先進、高性能、總線矩陣的分解模式下，實現新號的處理，并且經過ARM處理器的語言邏輯處理后，實現信息的傳遞和交互。在系統中，能通過直接儲存器訪問芯片中的核心數據。系統中還配備有I/O邏輯的通用端口，能與其他設備連接。整個系統中，數據的傳輸和交互處理，都需要在協助處理器和ARM處理器的協助下完成，并且能實現對數據的存儲，保證CAN模塊進行編程或者與整車CNA網絡實現信號的交互，并實現內部通信（見圖1）。

圖1 運行流程示意

各個功能模塊都是以芯片為核心實現模塊功能的正常的交互運行，因此使用工業芯片更加合理；在設計時，構建的PCB初步模型需要選擇合適的場地，對汽車運行的環境進行模擬和仿真，并且在大功率驅動器的驅動下，保證無其他信號對系統運行環境和性能造成干擾。一般為了保證系統結構性能，將PCB設計為多層結構，并且配備單獨的供電電源，在獨立的地平面上進行性能測試。

2 Matlab/SimuLink平臺的整車控制器設計應用與測試

本文以PMC555核心處理器為中心，在Matlab/SimuLink平臺上構建系統模型，并進行相關參數的設定和模型獲取。

2.1 建立系統模型

系統工程師根據需求文檔，使用Matlab/SimuLink建立系統的初步模型，按照無歧義描述用戶需求。技術人員在這個系統模型中，對動態的確認系統性能進行設定。首先借助生成定點模型，建立初步的生成定點模型之前，技術人員根據系統工程師提供的系統模型，根據具體的硬件重新調整模型，設定模塊的功能分區，最終獲得浮點模型，然后進行仿真測試，實現需求功能。浮點模型設計中，利用模型助手檢查安全隱患和問題，根據檢查報告，修改模型設置。

2.2 參數設定

在Matlab/SimuLink平臺下對MPC555目標板的參數進行設置，在Target Support Package Target Preferences下，在MPC555目標板的RS232串口中對系統控制的參數進行設定，設定好相匹配的CNA通信、編譯工具等一系列參數，完成正確的配置后進行模型運行下的性能測試，在運行環境下，實時記錄Matlab系統的目標硬件參數形成的一致可執行代碼。并且根據最終記錄得出的CAN或者SCI芯片內的可讀寫數值，對整車控制系統進行結構優化。當再次運行MPC555核心系統時，從片外的Flash儲存器儲存中進行引導啟動；在Matlab系統下，實現版本的兼容，在Matlab的命令窗口安裝下，驅動模塊實現對MPC555的管腳功能定義，安裝正確的Bootcode，然后設置參數，安裝相應的第三方編譯工具，實現整車模型設計，并對目標進行控制[2]。

3 建議與思考

3.1 核心系統的選擇

在整車控制器系統設計中，應該慎重選擇整車控制器。在Matlab系統中，支持多種多樣的處理器格式，例如TI的C2000/C5000/C6000等。其中基于Matlab的平臺系統構建的MOC5XX系列的32位微控制器是目前使用最為廣泛的一種形式，內置有488 K flash、64位的浮點運算單元和事件處理模塊，在系統運行中，這種配備更加便于操作，可操控性非常強，并且系統對一些突然情況還有一定的自我保護功能，能根據自定義的指令，切斷電源，實現系統自我保護。在Matlab/SimuLink平臺中構建整車控制器系統，應該選擇合適的MPC555處理器，并將其作為核心[3]。

3.2 合理定義微處理器功能

本次測試中以MPC 555芯片為核心，集成內部的雙隊列A/D轉換模塊，多功能復用管腳，實現對管腳的配置。但是為了使控制器能在Matlab環境下使用，應該在定義MPC555管腳功能時，結合Matlab的驅動模塊，對管腳進行準確的定義和管腳功能定義。在系統應用中，應該堅持以MPC555為核心，確保信號的輸出、輸入[4-5]。

4 結語

綜上所述，文章利用Matlab/SimuLink平臺，以MPC555為核心處理器，構建了一個完整的整車控制器系統，硬件設計中，根據Matlab/SimuLink驅動模塊功能，對MPC555進行管理和定義，最終在Matlab/SimuLink平臺的仿真系統下，順利構建了關于MPC555的設計模型，并且成功實現了對目標的控制。