CN105929209B - 一种汽车点火瞬间电压模拟方法及电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车点火瞬间电压模拟方法以及电路，包括处理单元，储存单元、触发单元以及输出单元，其中所述触发单元为所述处理单元提供触发信号，所述储存单元储存有供所述处理器调用的数据。并且通过采集电池供电电压在点火瞬间的变化样本，形成一模拟数据库，并且配合ACC电压的模拟，准确地模拟出汽车点火瞬间的各种供电电压参量。本发明避免了能够精准地模拟出点火过程中电池供电电压以及ACC电压相对于时间发生变化，并且两者为同时控制，降低了设计成本，提高了测试效率。

Description

一种汽车点火瞬间电压模拟方法及电路

技术领域

本发明涉及车载电压控制领域，特别涉及一种汽车点火瞬间电压模拟方法及电路。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，中控车载娱乐系统也日趋复杂化和多元化。车载娱乐系统是一种典型的嵌入式产品，当它的功能不断增多时，软件设计中各功能模块之间的交互、以及资源的分配管理也变得越来越复杂和繁琐。软件测试是软件开发质量保证的一个重要环节，在规定的环境下对程序运行执行一系列的操作，以发现程序错误，衡量软件质量，并对其是否能满足设计要求进行评估。然而，在很多娱乐功能在运行的过程中进行汽车点火瞬间（Cranking）操作时，由于电压瞬间异常变化，而导致各种异常表现。然而，很多娱乐功能在运行的过程中进行Cranking操作时，由于电压瞬间异常变化，而导致各种异常表现（即由电压异常导致的Bug）。测试人员要模拟这种环境进行软件的验证测试，主要有两种途径：

1、实车测试

测试环境与车载娱乐系统实际的使用环境一致，测试可靠性程度高。但实车资源缺乏，如果每个功能模块都要安排实车验证，测试资源的调配将及其困难。显然这种Cranking环境用于广泛的功能测试是不现实的。

2、设备仪器模拟

有一种程控电压输出设备可以根据Cranking电压的实际变化规律设置参数，然后进行电压模拟输出。但每台设备每次只能输出一个回路，不能同时控制ACC和B+的电压变化。如果采用两台设备分别控制ACC和B+，电压变化的相对时间将难以控制。而且这种设备价格昂贵，将会带来不小的设计成本增加。但现有的两种汽车点火瞬间（Cranking）测试环境使用都非常有限，而且成本高，不利于普及。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种汽车点火瞬间电压模拟方法。

一种汽车点火瞬间电压模拟方法，包括处理单元，储存单元、触发单元以及输出单元，其中所述触发单元为所述处理单元提供触发信号，所述储存单元储存有供所述处理单元调用的数据，电压模拟方法包括以下步骤：

S10. 对实车电压采集若干电压样本；

S20. 对所述电压样本进行量化计算，将采集的电压样本数据换算成至少一组预设的特定进制数值；

S30. 以一维数组的形式将至少一组所述预设的特定进制数值写入储存单元中；

S40. 在收到触发信号后所述处理单元调用至少一个所述一维数组，并发送至输出单元，同时通过IO端口输出相应电平以模拟ACC电压；

S50. 所述输出单元根据所述一维数组的值以及ACC电压值输出相应的模拟输出电压。

进一步的，所述步骤S1具体包括：以第一预设时间段为单位，在第二预设时间段内持续采集实车点火瞬间的波形，形成多个电压样本的值。

进一步的，所述步骤S20具体包括：

S21. 对所述电压样本进行归一化；

S22. 将归一化的后的电压样本按特定级数进行分级。

作为优选的一种情况，所述第一预设时间段为3ms~8ms，第二预设时间段为500ms~1000ms。

进一步的，所述步骤S50还包括信号转换步骤：

S51. 将至少一组所述一维数组的值通过数字模拟转换器转换成模拟电压值；

S52. 将所述模拟电压值通过放大电路放大后输出模拟输出电压。

进一步的，所述步骤S50还包括放大电压反馈步骤，处理单元检测所述输出单元输出的模拟输出电压值，当所述模拟输出电压与预设输出电压不同时，所述处理单元调整电压输出值。

另外，本发明还提供一种汽车点火瞬间电压模拟电路，包括处理单元，储存单元、触发单元以及输出单元，所述触发单元为所述处理单元提供触发信号，所述储存单元储存有供所述处理单元调用的数据，所述处理单元向所述输出单元提供输出信号，所述输出单元根据所述输出信号向外输出模拟输出电压，同时将所述模拟输出电压反馈给所述处理单元。

进一步的，所述输出单元包括数字模拟转换器以及放大电路，所述处理单元的输出端与所述数字模拟转换器的输入端连接，所述数字模拟转换器的输出端通过所述放大电路有向外输出模拟输出电压。

进一步的，所述处理单元通过IO端口输出电平信号，并通过所述放大电路输入端模拟输出电压。

本发明一种汽车点火瞬间电压模拟方法以及电路具有以下有益效果：能够精准地模拟出点火过程中电池供电电压以及ACC电压相对于时间发生变化，并且两者为同时控制，降低了设计成本，提高了测试效率。

附图说明

图1为本发明一实施例中的汽车点火瞬间电压模拟电路示意图。

图2为本发明一实施例中的汽车点火瞬间电压模拟方法流程图。

图3为本发明一实施例中的电压样本量化流程图。

图4为本发明一实施例中的信号转换步骤流程图。

其中，MCU为处理单元为MCU，数字模拟转换器为DAC，放大电路为AMP，储存单元为E2PROM，出发单元为KEY，变压电路为LDO。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

本发明揭示了一种汽车点火瞬间电压模拟方法，该方法基于电压模拟电路，如图1所示，主要包括：处理单元，储存单元、触发单元以及输出单元。

其中，触发单元为所述处理单元提供触发信号，即触发信号相当于汽车的点火状态信号。储存单元用于储存经过处理的电压样本数据，这些电压样本数据供处理单元调用。处理单元包括触发信号输入端、反馈信号输入端、数据输入端以及信号输出端，其中触发信号输入端连接触发单元，数据输入端则连接储存单元，通过对储存单元的读取获取电压样本数据，而信号输出端则连接输出单元，想输出单元提供输出信号，同时反馈信号输入端则连接输出单元的输出端，获取反馈信号。在输出单元方面，输出单元包括数字模拟转换器以及放大电路，处理单元的输出端与所述数字模拟转换器的输入端连接，数字模拟转换器的输出端通过所述放大电路有向外输出模拟输出电压，从而模拟汽车点火瞬间电池供电电压的变化。同时为了模拟汽车点火瞬间ACC电压的变化，处理单元还通过IO端口输出电平信号，并通过所述放大电路输入端模拟输出电压。

优选的，触发单元为常断式按钮。同时，为了想处理单元提供稳定的供电电压，通常会在处理单元于外接电源之间设置变压电路。

请参见图2，汽车点火瞬间电压模拟方法具体包括以下步骤：

S10. 对实车电压采集若干电压样本；具体的，以第一预设时间段为单位，在第二预设时间段内持续采集实车点火瞬间的波形，形成多个电压样本的值。在实施过程中可以在示波器中以5ms为单位记下电压幅值，实际上每次点火所延续的时间为800ms左右，也就是说要记录约160组数据。因此优选的情况下第一预设时间段为3ms~8ms，第二预设时间段为500ms~1000ms。

S20. 对所述电压样本进行量化计算，将采集的电压样本数据换算成至少一组预设的特定进制数值；具体量化步骤如图3所示，S21. 对所述电压样本进行归一化；S22. 将归一化的后的电压样本按特定级数进行分级。

在本实施例中，先将采集的160组数据换算成16进制数值。具体的换算方法如下：

A=(U/12)*255（A为换算后16进制数值，U为实际测量的电压幅值）

例如：某个瞬间电压值为8V，换算成16进制值为AA（170），另一个瞬间电压值为10V，换算成16进制值为D5（213），以此类推。将电压分为255级。

S30. 以一维数组的形式将至少一组所述预设的特定进制数值写入储存单元中；将步骤S20中的转化得到的16进制数值列成一维数组，同时写入储存单元中，带处理单元调用。

S40. 在收到触发信号后所述处理单元调用至少一个所述一维数组，并发送至输出单元，同时通过IO端口输出相应电平以模拟ACC电压；具体的，可以通过设置一定时器，定时器设定时间与第一预设时间段相同，当处理单元接收到触发信号时，则以该第一时间预设时间段为时钟单位，通过信号输出端和/或IO口输出到输出单元中，为输出单元提供输出信号。

S50. 所述输出单元根据所述一维数组的值以及ACC电压值输出相应的模拟输出电压。由于处理单元所输出的是数字信号，因此需要进行转换成模拟信号；所述步骤S50还包括如图4所示的信号转换步骤，S51. 将处理单元输出的输出电压数字信号通过数字模拟转换器转换成模拟信号，S52. 并且通过放大电路进行放大，从数字模拟转换器转换获得的电压值只有3V左右，需要通过放大电路将其升至12V，才能带动车载娱乐系统正常工作。

另外为了输出准确的模拟电压，所述步骤S50还包括放大电压反馈步骤，通过在放大电路输出端与处理单元反馈信号输入端之间增加反馈回路，当输出电压与预设输出电压不同时，通过反馈回路反馈至测试设备MCU，使测试设备MCU调整电压数字量，当模拟输出电压与理想电压相差超出预定范围时，处理单元MCU输出的电压数字量会得到小幅度的调整，从而减小模拟输出电压实际输出的偏移量。为了更好地接收反馈信号，相应地，处理单元反馈信号输入端设有内ADC模拟数字转换端口。

优选实施例中，处理单元可以采用以CORTEX M3为核心的处理芯片电路。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种汽车点火瞬间电压模拟方法，其特征在于，包括处理单元，储存单元、触发单元以及输出单元，其中所述触发单元为所述处理单元提供触发信号，所述储存单元储存有供所述处理单元调用的数据，电压模拟方法包括以下步骤：

S10. 对实车电压采集若干电压样本，以第一预设时间段为单位，在第二预设时间段内持续采集实车点火瞬间的波形，形成多个电压样本的值；

S20. 对所述电压样本进行量化计算，将采集的电压样本数据换算成至少一组预设的进制数值；

S30. 以一维数组的形式将至少一组所述预设的进制数值写入储存单元中；

S40. 在收到触发信号后所述处理单元调用至少一个所述一维数组，并发送至输出单元，同时通过IO端口输出相应电平以模拟ACC电压；

S50. 所述输出单元根据所述一维数组的值以及ACC电压值输出相应的模拟输出电压。

2.根据权利要求1所述的一种汽车点火瞬间电压模拟方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括：

S21. 对所述电压样本进行归一化；

S22. 将归一化的后的电压样本按级数进行分级。

3.根据权利要求1所述的一种汽车点火瞬间电压模拟方法，其特征在于，所述第一预设时间段为3ms~8ms，第二预设时间段为500ms~1000ms。

4.根据权利要求1所述的一种汽车点火瞬间电压模拟方法，其特征在于，所述步骤S50还包括信号转换步骤：

S51. 将至少一组所述一维数组的值通过数字模拟转换器转换成模拟电压值；

S52. 将所述模拟电压值通过放大电路放大后输出模拟输出电压。

5.根据权利要求1所述的一种汽车点火瞬间电压模拟方法，其特征在于，所述步骤S50还包括放大电压反馈步骤，处理单元检测所述输出单元输出的模拟输出电压值，当所述模拟输出电压与预设输出电压不同时，所述处理单元调整电压输出值。

6.一种采用权利要求1所述汽车点火瞬间电压模拟方法的汽车点火瞬间电压模拟电路，其特征在于：包括处理单元，储存单元、触发单元以及输出单元，所述触发单元为所述处理单元提供触发信号，所述储存单元储存有供所述处理单元调用的数据，所述处理单元向所述输出单元提供输出信号，所述输出单元根据所述输出信号向外输出模拟输出电压，同时将所述模拟输出电压反馈给所述处理单元。

7.根据权利要求6所述的一种汽车点火瞬间电压模拟电路，其特征在于，所述输出单元包括数字模拟转换器以及放大电路，所述处理单元的输出端与所述数字模拟转换器的输入端连接，所述数字模拟转换器的输出端通过所述放大电路有向外输出模拟输出电压。

8.根据权利要求7所述的一种汽车点火瞬间电压模拟电路，其特征在于，所述处理单元通过IO端口输出电平信号，并通过所述放大电路输入端模拟输出电压。