CN201587405U - 基于mpc555的混合动力城市大客车整车控制器 - Google Patents

Abstract

一种基于MPC555的混合动力城市大客车整车控制器，以32位汽车PowerPC架构嵌入式微处理器为核心硬件，设计了对控制总线、地址/数据总线的扩展接口、串行通信接口、BDM调试端口以及各种I/O信号接口的全部核心部件与外围器件均集成在一块六层的电路板上，摒弃了一块核心主板加一块I/O扩展板的传统做法，使控制装置的硬件集成度和技术性能大为提高。控制器通过CAN总线接口与车内其它零部件的ECU相连，并设计了控制系统抗电磁干扰电路。控制器只需通过更换必要的软件模块就可适应包括纯电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车在内的各种类型电动汽车的需要。从而提高了应用灵活性和可移植性。

Description

基于MPC555的混合动力城市大客车整车控制器

技术领域

本实用新型属于汽车电子控制技术领域，涉及一种电动汽车多能源动力总成控制系统，尤其是一种基于MPC555的混合动力城市大客车整车控制器。

背景技术

随着传统燃油汽车排放所造成的空气质量日益恶化和石油资源的渐趋匮乏，开发低排放、低油耗的新能源汽车成为当今汽车工业界的紧迫任务。由此人们越来越关注其他燃料的汽车和电动汽车的开发，例如燃料电池汽车(Fuel CellVehicle简称FCV)、纯电动汽车(ElectricVehicle简称EV)和混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle简称HEV)。FCV是利用氢、氧在常温下通过电化学反应产生电能来驱动汽车，可以实现零排放。但是FCV目前存在着成本、技术和氢能源基础设施建设等问题，离产业化至少需要十至十五年的时间。EV虽然也是实现汽车零排放的一大途径，但是由于目前动力电池技术上并未取得突破性的进展，而且电动汽车依然存在续驶里程短和充电时间长等问题。HEV虽然不能实现零排放，但针对以上FCV、EV所存在的问题，HEV在目前环境下更具有更强大的优势，在世界范围内将成为新型汽车开发的热点。

混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle，简称HEV)指的是具有两种或两种以上可以提供汽车驱动能量的能量存储、吸收或转换装置的汽车，并且其中至少有一种装置可以提供电能。根据这样的定义，汽油机和电池的混合，柴油机和电池的混合，电池和燃料电池的混合，电池和超级电容的混合，电池和飞轮的混合，电池和电池的混合等多种混合方式的汽车都可以被称作混合动力电动汽车。然而，混合动力电动汽车的通用定义方式并没有被人们普遍接受，人们习惯上将内燃机与电机混合的汽车称为混合动力电动汽车。

汽车的整车控制器是整个汽车的大脑，它接受并解释驾驶员的意图，然后做出相应的判断，控制各个部件做出动作，驱动汽车正常行驶，并尽可能实现比较高的能量效率。所以说整车控制器是整个汽车的核心控制部件，它的优劣直接影响着汽车的可靠性和其它性能。

公开号为CN1528614的中国专利“MPC500处理器式电动汽车多能源动力总成控制装置”中提出了一种新型的电动汽车多能源动力总成控制装置。其硬件平台是由两部分(核心主板和I/O扩展板)电子线路板构成，且其板上配置插针太多可靠性较差。本实用新型摒弃了一块核心主板加一块I/O扩展板的传统做法，板上除BDM专用插座外无任何其他配置插针及跳线帽，从而提高了系统的集成度、车载可靠性和系统技术性能；使控制装置可以通过CAN总线接口与系统其它部件的ECU相连，提高了应用灵活性和可移植性。且其整车控制器的电磁兼容性标准达到相关的国家标准最高等级。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于MPC555的混合动力城市大客车整车控制器，提高了系统的集成度、可靠性。

为达到以上目的，本实用新型的解决方案是：

该控制器以32位汽车专用微处理器(运行温度是-40℃～+125℃)为核心硬件，配置了4Mb(＝512KB)的SRAM、串行通信接口、CAN总线接口、BDM调试端口以及各种I/O信号接口，全部核心部件与外围器件均集成在一块六层的电路板上，摒弃了一块核心主板加一块I/O扩展板的传统做法，使控制装置的硬件集成度和技术性能大为提高。硬件平台由一块六层电子线路板构成，还设计了汽车ECU专用80针插座，加强了控制系统抗电磁干扰的能力。软件开发平台采用Matlab/simulink，利用MPC555一个特殊的软件系统模块——Bootcode实现代码的自动生成和通过CCP的代码自动下载。控制器只需通过更换必要的软件模块就可适应纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车等不同类型电动汽车的需要。

本实用新型还包括为混合动力大客车整车控制器提供符合电磁兼容及可靠性设计的电源电路，保证各级电压输出波形的稳定平滑，电路有很好的抗干扰、浪涌保护和防反接能力。

本实用新型还包括为混合动力大客车整车控制器提供一种符合电磁兼容及可靠性设计的CAN总线收发接口电路，能有效地抑制噪声干扰和实现浪涌保护，并实现对CAN总线数据传输中传导干扰和辐射干扰的抑制。

一块六层电路板，由以下部分构成：

核心部件(或最小系统)由以下4部分组成

1)MPC555微处理器，BGA封装与PCB直接相连；

2)背景调试模式端口BDM，通过10芯专用BDM插座与外部USB Power背景调试器相连；

3)外部扩展4Mb SRAM，通过系统地址、数据总线与MPC555相连；

4)系统看门狗、复位电路，通过X5045芯片与MPC555相连；

电源供电系统：24V转5V，5V转3.3V，通过GM7130、GM6605芯片给整个系统供电；

外围器件：

1)模拟量、开关量输入电路和数字信号输出电路：

模拟信号输入：制动踏板信号、加速踏板信号、节气门位置及开度信号、温度传感器信号，通过模拟信号输入处理电路与MPC555的QADC模块相连；

数字量输入：打气泵报警信号输入、手柄L档信号输入、发动机仓门检测输入、主驱动电机仓门检测输入、油门踏板怠速开关输入、制动踏板开关信号输入、转向泵报警输入、手刹开关输入、手柄R档信号输入、蓄电池仓门检测输入、经济性/动力性选择、手柄N档信号输入、气压开关输入等，以上均通过数字量输入处理电路及电平转换芯片MC1413与MPC555的MIOS模块相连；

数字量输出：发动机电源控制信号输出、发动机启动马达控制信号输出、自保继电器输出、START启动发动机、24V控制继电器输出、倒车灯继电器常开触点、节气门电机输出、PWM输出等，以上均通过数字量输出处理电路及驱动电路(TLE6240、BTS724G)与外部执行机构相连；

2)转速信号输入调理电路：车速脉冲信号输入、车速正弦信号输入，通过转速信号输入调理电路与MPC555的TPU模块相连；

3)串行与CAN通信电路：

串行通信接口：与MPC555微处理器的串行通信接口SCI相连；

CAN通信接口：与MPC555微处理器中CAN总线接口相连；

同时，还配备了汽车ECU专用80针插座。

已经完成的基于MPC555微处理器的混合动力客车整车控制器的试验样机(五洲龙)，并按国家标准GB/18655-2008、GB11452-2006和ISO7637通过了相关电磁兼容试验，其中传导和辐射发射实验达到最高等级。

由于采用了以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1)新一代车用32位PowerPC结构嵌入式微处理器的采用，提高了系统的集成度、车载可靠性和系统技术性能。

2)电源系统电路经传导发射测试、辐射发射测试、辐射抗干扰测试、静电放电测试和ISO7637中的信号线瞬变电压测试证明，能有效滤除电路中可能出现的共模电流和差模电流，有很好的抗干扰、浪涌保护和防电源反接能力。其用途广泛、供电稳定，适合作为各种电子控制器设备的电源电路。

3)CAN总线收发接口电路经过传导发射测试、辐射发射测试、辐射抗干扰测试、静电放电测试和ISO7637中的信号线瞬变电压测试等多项测试证明，有很高的电磁兼容可靠性，能较好地滤除电路中可能出现的共模电流，抗干扰和浪涌保护的能力也符合要求。其在电路布置上具有很好的灵活性，根据实际情况调节电路，能使其广泛应用于各种CAN总线接口电路。

4)该整车控制器不仅能满足混合动力大客车整车控制的需要，稍加改动即可满足车载其他部件控制的需要，比如发动机控制、变速箱控制等，具有较广泛的应用场合。

附图说明

图1为混合动力城市大大客车系统结构框图。

图2为基于MPC555混合动力客车试验样机硬件结构图。

图3为试验样机六层主板的硬件原理框图。

图4为MPC555微处理器最小系统示意图。

图5为存储器扩展原理图。

图6为整车控制器电源电路(抗电磁干扰设计)示意图。

图7为模拟量输入及车速信号采集电路示意图。

图8为开关量输入及数字量输出电路示意图。

图9为通信电路(CAN总线接口电路抗电磁干扰设计)示意图。

图10为80针外部接口电路示意图。

图11为SRAM的读周期时序图。

图12为SRAM的写周期时序图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。

混合动力汽车整车控制系统架构如图1所示。动力系统由电机及控制器、燃料电池、蓄电池、DC/DC变换器(图未示)等构成，通过电气总线实现物理连接。动力总成ECU与部件ECU间通过CAN(控制器局域网)总线实现通信。本实用新型涉及的是动力总成电控单元部分(Power train ECU)。图1所示的ISG为快速启动电机、AMT为自动变速箱、BMS为蓄电池管理系统。

试验样机以MPC555微处理器为核心，对其功能进行的充分的扩展，外部存储器SRAM外扩了512K的字节，整个试验样机以汽车ECU专用的80针连接器为物理接口，为汽车提供CAN总线通信、串行通信、数字量输出、模拟量输入、脉宽调制(PWM)输出以及时间处理单元(TPU)接口的功能。该试验样机可以在高速移动、苛刻的环境下工作，具有高度的设计灵活性、系统可靠性和强大的扩展功能，并且适合大批量、低成本生产。控制器支持CAN总线通信，具有较强的抗电磁干扰能力，按国际标准CISPR 2007通过了电磁兼容试验(等同于国家标准GB18655-2008)。

试验样机电路板的原理框图如图3所示。六层电路板的开发是采用美国Freescale公司的32位嵌入式车用MPC555微处理器，配备串行通信接口、CAN总线接口、BDM调试端口以及各种I/O信号接口。实现了控制总线、地址/数据总线扩展接口、TPU接口、PWM脉宽调制接口、和I/O系统接口等，存储器方面根据实际情况设计SRAM 512K字节。

试验样机的电路结构组成包括：微处理器MPC555、复位电路、看门狗、背景调试端口(BDM)、外扩存储器、供电系统、通信接口部分、数模转换电路以及汽车ECU专用的80针连接器接口电路等。

参见图4～图10，主要电路组成部分如下。

(1)微处理器选用Freescale公司的MPC555，外部晶振4MHz。主要引脚名称及功能简述见表1。MPC555的所有引脚名称参见图4。

表1MPC555主要引脚功能简述

(2)复位电路采用了看门狗，选用的芯片是XICOR公司的X5043，片内具有4Kbits(位)串行EEPROM。供电电压范围是2.7V～5.5V。操作温度范围是-65℃～150℃。主要引脚功能说明如表2所示：

表2看门狗X5045主要引脚功能简述

(3)样机的外扩存储器SRAM(见图5)。选用CYPRESS公司的CY7C1347B芯片，共一片，总存储容量为4Mb。访问时间为5.5纳秒。供电电压3.3V。主要引脚功能说明如表3所示：

表3CY7C1347B芯片主要引脚说明及电路连接

(4)供电系统部分采用的主要芯片有两个(见图6)：GM7130和GM6605。这两个芯片都是GAMMA公司的产品。GM7130开关型电源(Switching Power Supply)具有以下功能特性：7V～40V直流输入电压，5V/3A输出。操作温度-65℃～150℃。为系统提供5V的供电电压。GM6605-3.3TA3R输入电压为3.3V，输出电流5A；为MPC555及SRAM提供3.3V供电电压。设计了一种符合电磁兼容及可靠性设计的混合动力大客车整车控制器用电源电路(图6)，包括浪涌保护电路、共模电流滤波电路、电压转换电路。

(5)低端和高端开关(见图8)：这两个芯片都是Infineon公司的产品。低端开关TLE6240，输入电压4.5V～5.5V，操作温度-40℃～150℃。主要引脚功能说明如表4所示。高端开关BTS724G，输入电压5.5V～40V，操作温度-40℃～150℃。主要引脚功能说明如表5所示。

表4TLE6240芯片主要引脚说明

表5BTS724G芯片主要引脚说明

引脚名称	功能描述
		Vbb	正电源电压

(6)直流电机驱动桥使用的是Infineon公司的TLE6209R，工作电压4.75V～5.25V，操作温度-40℃～150℃。主要引脚功能说明如表6所示。

表6TLE6209L芯片主要引脚说明

引脚名称	功能描述
		GND	地
OUT1，2	输出通道
		Vs	电源输入
SCLK	串行时钟输入
		SDI	串行数据输入
SDO	串行数据输出

引脚名称	功能描述
		CSN	低电平输入有效
INH	禁止输入
		DIS	失效输入
DIR	指向输入
		PWM	PWM输入
Vcc	逻辑电源电压
		DRV	驱动

(7)通信系统接口包括CAN总线通信、串口通信。CAN控制器接口芯片选用PHILIPS公司的TJA1050。由于MPC555内置两个TouCAN模块(CAN总线控制器)，所以选用两片TJA1050作为接口芯片。供电电压范围是4.75V～5.25V。操作温度范围是-40℃～125℃。主要引脚功能如表7所示，设计了一种符合电磁兼容及可靠性设计的CAN总线收发接口电路(图9)，由CAN收发器电路、Y型滤波电路、共模电流滤波电路、浪涌保护电路和共模端接电路组成。

表7TJA1050接口芯片主要引脚说明及电路连接

引脚	功能描述	电路连接
			TXD	发送数据输入。	与MPC555的A_CANTX和B_CANTX引脚相连
RXD	接收数据输出。	连接MPC555的A_CANRX和B_CANRX引脚。
			Vref	参考电压输出
CANL	CAN电压输入/输出的低电平	连接80针汽车ECU专用插座
			CANH	CAN电压输入胸出的高电平。	连接80针汽车ECU专用插座
S	高速/正常模式	接地

(8)串口通信的接口芯片选用MAXIM公司的MAX202CSE。操作温度是-40℃～125℃。主要引脚功能说明如表8所示。

表8MAX202CSE串行通信接口芯片引脚说明及电路连接

引脚

功能描述

电路连接

T2IN	TTL/CMOS输入端。	与MPC555的SCI模块TXD引脚相连。
			R2OUT	TTL/CMOS输出端。	与MPC555的SCI模块RXD引脚相连。
T2OUT	RS-232输出端。	与80针汽车ECU专用插座相连
			R2IN	RS-232输入端。	与80针汽车ECU专用插座相连

(9)模拟量输入如表9所示。

表9模拟量开关量输入、数字量输出及TPU功能引脚说明

引脚	功能描述	电路连接
			TEMP_IN	温度传感器信号输入	连接MPC555的A_AN44引脚。
THROTTLEPOSITION1_S	模拟量输入预留	连接MPC555的A_AN48引脚。
			THROTTLEPOSITION2_S	模拟量输入预留	连接MPC555的A_AN49引脚。
ACCPEDAL1_S	加速踏板1信号输入	连接MPC555的A_AN52引脚。
			ACCPEDAL2_S	加速踏板2信号输入	连接MPC555的A_AN53引脚。
BRAKEPEDAL_S	制动踏板信号输入	连接MPC555的A_AN54引脚。
			BRAKE_IN	制动踏板信号输入	连接MPC555的A_AN57引脚。

(10)TPU功能引脚说明

SPEED1	车速脉冲信号输入1	连接MPC555的A_TPUCH0引脚
			SPEED2	主电机转速脉冲信号输入2	连接MPC555的A_TPUCH1引脚

(11)汽车ECU专用的80针连接器功能组。

表1080针连接器的引脚定义和功能描述。

PIN	Definition		Type	555内部模块
					1	24V电源		POWER
2	24V电源		POWER
					3	GND		DO	SPI  PCS2

PIN	Definition		Type	555内部模块
					4	GND		DO	SPI  PCS2
5	低端开关输出2	LSIDE_OUT2	DO	SPI  PCS2
					6	发动机电源控制信号输出	ENGINPOWER	DO	MPIO32B1
7	发动机启动马达控制信号输出	ENGINMOTORSTART	DO	MPIO32B9
					8	CANA低	CAN_L	I/O
9	高端开关输出3(用PWM信号控制)	HSIDE_OUT3	DO	MPWM1
					10	打气泵报警信号输入(离合器？)	PLAYPUMPALARM	DI	B_PQA5
11	手柄L档信号输入	PRND_L	DI	B_PQA4
					12	发动机仓门检测输入	ENGINDOOR	DI	MDA13
13	自保继电器输出	SELF_RELAY_OUT	DO	B_PQB0
					14	钥匙开关1位置(原电门START信号)	KEY1	DI	B_PQB2
15	GND		DO
					16	GND		DO
17	低端开关输出3	LSIDE_OUT3	DO	SPI  PCS2
					18	START启动发动机	START_MOTOR	DO	MPIO32B11
19	24V控制继电器输出	24V_RELAY	DO	MPIO32B13
					20	CANA高	CANA_H	I/O
21	CANA屏蔽线	CANA_SHIELDER	I/O
					22	预留档位(D档)	PRND_D	DI	B_PQA1
23	主驱动电机仓门检测输入	MAIN_DRIVE_MOTOR_DOOR	DI	MDA27
					24	油门踏板怠速开关输入	FUEL_PEDAL_IDEL	DI	MDA11
25	制动踏板开关信号输入(原刹车信号输入)	BRAKE_PEDAL	DI	B_PQB7
					26	转向泵报警输入	STEERING_PUMP_ALARM	DI	B_PQB3
27	地	VGND	GND
					28	地	VGND	GND
29	倒车灯继电器常开触点S2(Relay S2)	RELAY_S2	DO	B_PQB1

PIN	Definition		Type	555内部模块
					30	节气门电机输出2	THROTTLE_MOTOR_OUT2	DO	MPWM19
31	PWM输出(500mA)	PWM_OUT1	DO	MPWM17
					32	低端开关输出预留2	LOW_RES2	DO	MPIO32B12
33	低端开关输出4	LSIDE_OUT4	DO	SPI PCS2
					34	RS232接收	232-RX	I
35	高端开关输出1	HSIDE_OUT1	DO	MDA30
					36	手刹开关输入	HAND_BRAKE	DI	B_PQA7
37	手柄R档信号输入	PRND_R	DI	B_PQA6
					38	蓄电池仓门检测输入(预留)	BATTERY_DOOR	DI	MDA14
39	开关量输入预留	DI_RES1	DI	MDA15
					40	经济性/动力性选择(来自仪表台)	ECONOMY/POWER	DI	B_PQA0
41	倒车灯继电器常开触点S1(Relay S1)	RELAY_S1	DO	B_PQB1
					42	节气门电机输出1	THROTTLE_MOTOR_OUT1	DO	MPWM19
43	PWM输出(500mA)	PWM_OUT2	DO	MPWM18
					44	低端开关输出预留1	LOW_RES1	DO	MPIO32B14
45	低端开关输出1	LSIDE_OUT1	DO	SPI PCS2
					46	RS232发送	232-TX	O
47	高端开关输出2	HSIDE_OUT2	DO	MDA29
					48	手柄N档信号输入	PRND_N	DI	B_PQA3
49	气压开关输入(制动？)	PRESSURE_BUTTON	DI	MDA28
					50	开关量输入预留	DI_RES2	DI	MDA12
51	开关量输入预留	DI_RES3	DI	B_PQA2
					52	钥匙开关2位置(自保继电器输入)	KEY2(SELF_RELAY_IN)	DI	B_PQB4
53	制动踏板信号输入(预留)	BRAKEPEDAL_S	AI	A_AN54
					54	制动踏板信号输入	BRAKE_IN	AI	A_AN57
55	空
					56	模拟量输入预留(原节气门位置1)	THROTTLEPOSITION1_S	AI	A_AN48

PIN	Definition		Type	555内部模块
					57	主电机转速脉冲信号输入2(预留)	SPEED2-	PI	A_TPUCH1
58	加速踏板1信号输入	ACCPEDAL1_S	AI	A_AN52
					59	车速脉冲信号输入1(预留给TCU)	SPEED1-	PI	A_TPUCH0
60	空		GND
					61	空		GND
62			I/O
					63	加速踏板2信号输入	ACCPEDAL2_S	AI	A_AN53
64	正弦输入2预留	SIN2+	PI	A_TPUCH1
					65	模拟量输入预留(原节气门位置2)	THROTTLEPOSITION2_S	AI	A_AN49
66	温度传感器信号输入(预留)	TEMP_IN	AI	A_AN44
					67	制动踏板地	BP_G	O
68	输出电源地	OUTPOWER1_G	O
					69	空		GND
70	加速踏板地	AP_P	O
					71	CANB低	CANB_L	I/O
72	输出电源地	OUTPOWER2_G	O
					73	正弦输入1预留	SIN1+	PI	A_TPUCH0
74	制动踏板电源输出	BP_P	O
					75	5V电源输出预留	OUTPOWER1	O
76	空	AP_G	GND
					77	CANB屏蔽线	CANB_SHIELDER	O
78	CANB高	CANB_H	I/O
					79	5V电源输出预留	OUTPOWER2	O
80	温度传感器地	TEMP_G	O

以上给出了控制器的主要硬件电路组成结构及实现原理，下面将详细说明系统的工作过程。

1.上电复位前后系统工作流程。

在系统加电之前，须根据应用需要的不同对控制器进行配置工作，主要是完成跳线的设置和硬件配置开关的置位。现举例说明如下。

系统上电之后，经过稳压器GM7130将输入电压24V转换为5V，为电子线路板上5V电压供电的芯片提供电压。再经过固定输出3.3V的稳压器GM6605，将5V电压转换为3.3V电压。为MPC555微处理器和3.3V供电电压的芯片供电。到此，整个控制器的供电系统已经完成。

在上电后，X5043由于没有得到MPC555的“喂狗”指令，会自动将

引脚电平拉低，MPC555检测

低电平的输入信号，确认后进入上电复位状态，根据MODCK[1:3]的信号确定晶振频率、锁相环(PLL：phase-locked loop)倍频因子、周期中断定时器时钟(PITRCLK)和时间基时钟源(TMBCLK)。并且MPC555还确认

和

引脚输入。在

的上升沿时将确定MODCK引脚的状态，本示例中MODCK[1:3]已经设置为“010”，因为晶振的频率为4MHz，所以主时钟参考频率为4MHz，PLL有效，正常操作模式，倍频因子为5，TMBCLK时钟将4分频，PITRCLK时钟将256分频。此时已经得到了系统时钟频率。在退出上电复位状态之后，MPC555将继续驱动

和

引脚持续512个系统时钟周期。确认信号后，在采样时间里(

为低电平)，

被确认，

信号应为高电平输入，此时在MPC555的硬件复位配置字寄存器的第20位

为0，系统将从外部存储器启动。此时复位配置字由CMFCFIG寄存器提供。该寄存器中与装置启动相关的位有如下：

BDIS位为0，表示复位之后，存储器控制器Bank0被激活，BR0寄存器有效，若MPC555的CS0或CS1或CS2片选信号有效，系统将从SRAM启动。

位为0，表示复位之后，机器状态寄存器(MSR)寄存器中的IP位等于0，异常向量表将从FLASH的物理地址0x00000000处开始。由于是硬件复位操作，产生了系统复位异常，根据异常向量表，程序指针应指向0x00000100处，系统程序应该以此地址为入口，进行执行。

在

引脚驱动被确认后，调试端口的配置将从DSCK和DSDI引脚采样。

当512个时钟周期之后，MPC555停止驱动

和

引脚，上电复位操作完成。在一次上电复位操作中，包含了复位逻辑和PLL状态复位、系统配置复位、时钟模块复位、

引脚驱动、调试端口配置、其他内部逻辑复位和

引脚驱区动。

以上以一个示例描述了系统从上电前硬件电路的开关配置和跳线设置工作开始，到系统上电复位MPC555微处理器的信号流向和相关操作，以及完成复位的全过程。该示例也说明了本控制器工作时的主要上电复位机制。

2.存储器工作流程

在说明SRAM存储器读写周期时序之前，首先由表11给读/写周期的时间特性。

表11SRAM存储器读/写周期时间特性

标号	描述	最小时间	最大时间	时间单位
					tCYC	时钟周期	7.5	-	纳秒

标号	描述	最小时间	最大时间	时间单位
					tAS	地址访问设置	1.5	-	纳秒
tAH	地址保持	0.5	-	纳秒
					tCO	数据输出有效	-	4	纳秒
tDOH	数据输出保持	2	-	纳秒
					tDS	数据输入设置	1.5	-	纳秒
tDH	数据输入保持	0.5	-	纳秒

SRAM的读周期时序要求如图11。单次读过程：在时钟上升时启动此访问需满足以下条件：(1)

或

保持低通，(2)

CE2，

全部保持有效，(3)写信号

全部去高电平。如果高电平则可忽略

从地址输入端A[16:0]输入进内核的地址被存储进地址进位逻辑和地址寄存器。相应的数据被允许发送至输入输出寄存器。在下一个时钟上升沿，如果

低通有效，在3.5纳秒里可通过输出寄存器发送数据到数据总线上。唯一的例外发生在当SRAM正从取消状态到选择状态时。在访问第一个周期期间它的输出经常是高阻态。在第一个访问周期之后，

信号控制输出。支持单一连续读周期。一旦SRAM在时钟上升时被片选和

端或

端信号取消，则它的输出立刻转为高阻态。

SRAM的写周期时序要求如图12。模式下的单次写过程：执行

模式下的写过程需满足以下条件：(1)

保持低通；(2)

去高电平；(3)

CE2，

全部保持有效；(4)相应的写输入组合端口(

和

)保持有效以便对要求字节执行写操作。

触发写操作需要一个时钟周期才能完成。提交到A[16:0]的地址被加载到地址寄存器并且地址的逻辑进位同时递交到RAM核心。

输入在循环过程中被忽略。如果一个全局写输入正在进行，提交到DQ[31:0]和DP[3:0]的数据被写入RAM内核中相应的地址位。一个位写操作在执行时，只有被选定的位才能进行写操作，而未被选定的位保持不变。这里提供了一个同步自计时写的机制来简化写操作。

因为CY7C1347B是一个通用I/O设备，在数据写入DQ[31:0]和DP[3:0]输入端之前，输出使能端

必须去高电平。这样做可以使输出驱动三态化。在不考虑

的状态下，不管是否监测到一个写周期，出于安全预警的考虑，会自动使DQ[31:0]和DP[3:0]端三态化。

3.串口通信：

在MPC555的内置队列式串行多通道模块(QSMCM：Queued Serial Multi-ChannelModule)中，有两个串行通信接口子模块(SCI：Serial Communication interface)，通过串行总线与外围设备和其他ECU进行通信。在控制装置通过SCI输出数据的过程中，MPC555将数据送到SCI的并行数据输出寄存器中(TDR：Transmit Data Register)，然后传输到串行发送移位寄存器(serial shifter)中，串行移位寄存器用移位的方法将并行数据变为串行数据，然后通过MPC555的引脚RXD1送往MAX202CSE接口芯片，MAX202CSE的功能是将TTL电平转换为RS-232接口电平，可以同计算机串口相连，将采样数据实时发送至计算机以便监测。

在接收串行总线的数据时，首先由MAX202CSE芯片作电平转换，数据从MPC555的RXD1引脚串行输入到接收移位寄存器中，接收移位寄存器将到达RXD1引脚的串行数据进行移位操作，变为并行数据传送到并行数据输入寄存器(RDR：Receive Data Register)中，然后传送到CPU中。

串口通信采用异步发送方式，当置SCI控制寄存器(SCCR)的发送允许位(TE)为“1”后，开始发送过程。置SCCR寄存器的接收允许位(RE)为“1”后，将开始接收数据。数据传输格式为1位起始位、8位数据位和1位停止位的10位帧格式(无奇/偶校验位)。数据传输的波特率为9600位/秒。

4.CAN总线通信：

由于MPC555微处理器中已经内置了两个CAN总线控制器TouCAN模块，所以在本实用新型的控制装置中无需外接CAN控制器芯片，只需连接CAN总线控制器的接口芯片TJA1050。TJA1050接口芯片的功能是对CAN控制器提供差动接收能力，对CAN总线提供差动发送能力。TouCAN模块提供四个引脚，A_CNTX0和B_CNTX0为串行数据的发送端，A_CNRX0和B_CNRX0为串行数据输入端。每个TouCAN模块中提供16个报文缓冲区，每个报文缓冲区具有发送和接收双重功能，另外TouCAN模块中还有两个串行数据缓冲区，分别负责数据的发送和接收。在同一时间里只能激活其中之一。

在发送数据时，TouCAN模块将数据从报文缓冲区中送入串行数据发送缓冲区，经A_CNTX0、B_CNTX0引脚送出，发送到TJA1050接口芯片的TXD引脚，经过TJA1050芯片的CANH引脚将数据从80针接口发送到CAN总线上。在接收数据时，CAN总线上的数据经过TJA1050接口芯片RXD引脚发送到TouCAN的A_CNRX0、B_CNRX0端，由TouCAN模块的串行数据接受缓冲区接收到报文缓冲区。

5.汽车ECU专用80针插座

本实用新型设计配置的汽车ECU专用80针插座，为汽车控制的应用提供了多种功能接口，包括电池供电、模拟量输入、PWM输出、数字量输入/输出、TPU功能、串行通信、CAN总线通信。

通过VBAT引脚为系统提供24V电源，经过供电系统电路控制器可以获得5V和3.3V电压。汽车的加速踏板、制动踏板以及车速等信号可以通过80针插座之中的模拟量输入引脚输入，经过控制装置的模数转换模块将以上汽车的模拟输入量转换为数字量，交由MPC555微处理器处理。水温控制及电机转速控制等模拟量将从80针插座的模拟量输出引脚输出。控制器还可以接收：打气泵报警信号输入、手柄L档信号输入、发动机仓门检测输入、主驱动电机仓门检测输入、油门踏板怠速开关输入、制动踏板开关信号输入、转向泵报警输入、手刹开关输入、手柄R档信号输入、蓄电池仓门检测输入、经济性/动力性选择、手柄N档信号输入、气压开关输入等数字输入量，发动机电源控制信号输出、发动机启动马达控制信号输出、自保继电器输出、START启动发动机、24V控制继电器输出、倒车灯继电器常开触点、节气门电机输出、PWM输出等数字输出量。另外，控制装置还提供了4路的PWM信号输出和TPU功能的支持。作为动力总成的控制装置，需要频繁与其它ECU进行通信和传输控制信号，为此，80针插座中提供了通信接口系统，包括串口通信、CAN总线通信的支持。

6.控制器技术效果

和现有的混合动力大客车动力系统控制器相比，本实用新型的具体技术效果体现在，新一代车用32位PowerPC结构嵌入式微处理器的采用全部核心部件与外围器件均集成在一块六层的电路板上，摒弃了一块核心主板加一块I/O扩展板的传统做法，从而提高了系统的集成度、车载可靠性和系统技术性能。控制器的应用灵活性、可移植性提高到一个新水平。软件开发平台采用Matlab/simulink，利用MPC555一个特殊的软件系统模块——Bootcode实现代码的自动生成和通过CCP的代码自动下载。控制器通信抗干扰性能的提高和运算控制速度的加快，使多节点的混合动力车动力系统分布式控制网络与接口技术水平、多能源系统的优化调度与管理控制水平大大提高。

整车控制器是混合动力客车控制系统的核心部件，它的性能直接影响到整车的性能和燃油经济性。在研发初期，很难找到适合ECU的测试环境，增加了ECU的试验验证难度，造成研发成本升高。

随着硬件技术的飞速发展，代码自动生成技术的逐渐成熟，图形语言编程模式把汽车电子控制软件工程师从抽象的高级语言编码中解脱了出来。MATLAB把强大的物理模型仿真功能和成熟的嵌入式目标代码自动生成技术结合起来，开创了一种全新的汽车电子实时控制软件开发模式，避免了耗时的软件编码过程，提高了软件开发和维护效率，同时，模型算法联合仿真避免了大量反复且耗时的现场调试和参数标定过程。通过对代码自动生成过程，代码生成结构，代码组织结构的分析以及代码自动生成体系下二次开发技术的研究，从而能成功驾驭代码自动生成技术，使得汽车电子实时控制软件开发模式全面步入图形语言时代。基于模型和自动代码生成技术日渐成熟，这些技术可以缩短控制器开发周期，有利于提高控制器的开发效率和可靠性。

Embedded Target for Motorola MPC555是Matlab/Simulink的附加组件，与RTW一起为基于Motorola MPC555及MPC56x微处理器的嵌入式系统的应用开发提供了一套完整的、统一标准的工具，可以实现在目标硬件上编译、下载、运行和调试生成的代码，评估系统的性能。并同工业标准的编译器和其他MPGS xx开发工具箱可实现无缝整合。

在Matlab代码自动生成体系中，Freescale的PowerPC MPC555系列有一个特殊的软件系统模块——Bootcode，它当然具有其他嵌入式软件所应有的bootloader的系统引导和软硬件环境初始化功能，然而，它的特殊之处还在于：它融入了ECU在线程序下载技术。作为一个驻留在FLASH中的下载模块(agent)，它能通过CAN或SCI更新片内的RAM或FLASH程序。另外，程序员需要事先将编译好的MPC555 bootcode二进制文件烧写入FLASH的首个32KB区块内，而后才能通过CAN或SCI接收Host主机的下载信号和二进制程序。

随着对车辆舒适性要求的不断提高，车用各种电子零部件越来越多。如何评定它们之间在相互干扰的情况下正常工作的能力，就是该试验所验证的。我们参考的是GB18655-2008或CISPR 25，即保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值与测量方法。建立了适用于汽车电子控制器的电磁兼容预测试系统，总结出了一套控制器辐射发射和传导发射诊断方法。

通过对整车控制器样机进行标准的辐射发射和CE测试。最终控制器RE测试通过了CISPR25：2002规定的等级4，CE测试通过了CISPR25：2002规定的等级5。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种整车控制器，其特征在于：其核心部件与外围器件集成于一块电路板上。

2.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于：所述电路板上包括以下部件：

核心部件：

1)MPC555微处理器，BGA封装与PCB直接相连；

2)背景调试模式端口BDM，通过10芯专用BDM插座与外部USB PowerPC背景调试器相连；

3)外部扩展4Mb SRAM，通过系统地址、数据总线与MPC555相连；

4)系统看门狗、复位电路，通过X5045芯片与MPC555相连；

电源供电系统：24V转5V，5V转3.3V，通过GM7130、GM6605芯片给整个系统供电；

外围器件：

1)模拟量、开关量输入电路和数字信号输出电路：

模拟信号输入：制动踏板信号、加速踏板信号、节气门位置及开度信号、温度传感器信号，通过模拟信号输入处理电路与MPC555的QADC模块相连；

数字量输入：打气泵报警信号输入、手柄L档信号输入、发动机仓门检测输入、主驱动电机仓门检测输入、油门踏板怠速开关输入、制动踏板开关信号输入、转向泵报警输入、手刹开关输入、手柄R档信号输入、蓄电池仓门检测输入、经济性/动力性选择、手柄N档信号输入、气压开关输入，以上均通过数字量输入处理电路及电平转换芯片MC1413与MPC555的MIOS模块相连；

数字量输出：发动机电源控制信号输出、发动机启动马达控制信号输出、自保继电器输出、START启动发动机、24V控制继电器输出、倒车灯继电器常开触点、节气门电机输出、PWM输出，以上均通过数字量输出处理电路及驱动电路TLE6240、BTS724G与外部执行机构相连；

2)转速信号输入调理电路：车速脉冲信号输入、车速正弦信号输入，通过转速信号输入调理电路与MPC555的TPU模块相连；

3)串行与CAN通信电路：

串行通信接口：与MPC555微处理器的串行通信接口SCI相连；

CAN通信接口：与MPC555微处理器中CAN总线接口相连；

同时，还配备了汽车ECU专用80针插座。

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