专利名称：面向汽车电子控制的硬件在回路仿真器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车电子控制技术领域，具体涉及一种面向汽车电子控制的嵌入式应用系统开发平台。
背景技术：
汽车电子控制系统分析与设计逐渐遵循理论研究、数字仿真、硬件在回路仿真实验、台架试验和实车检测紧密结合的开发模式，从而提高汽车电子产品的开发速度，增加汽车电子产品开发的可靠性，减少汽车电子产品开发的技术失误。面向汽车电子控制的硬件在回路仿真器正是为了适应这种开发模式的需要而发明的，它是这种开发模式中硬件在回路仿真实验的核心部分，它的主要用途是用来模拟汽车在各种条件下的运行情况，为电控单元(ECU)提供一个模拟的车辆运行的环境和状况，用以减少实际装车实验的成本。
但现有技术中的在回路仿真器，输入输出范围窄，模拟电压采样精度低。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，通过硬件在回路仿真器模拟汽车在各种条件下的运行情况，为电控单元提供一个具有输入输出范围广，模拟电压采样精度高的模拟车辆运行的环境和状况，用以减少实际装车实验的成本。
本实用新型通过这样的技术方案解决上述技术问题的，即设计一种硬件在回路仿真器，在一块具有Pheripheral Component Interconnect(PCI)总线接口的电路板卡上集成PCI总线协议转换芯片、时序逻辑控制与译码芯片、A/D转换模块、D/A转换模块、数字输入/输出模块与EEPROM存储器，该电路板卡插入台式计算机1的PCI插槽中，硬件在回路仿真器采用PCI总线接口与台式计算机进行高速数据交换，由PCI协议控制模块完成PCI协议转换功能；复杂可编程逻辑器件(CPLD)控制模块完成时序逻辑控制与译码等功能。CPLD控制AD转换电路和DA转换电路实现模拟信号输入与输出，CPLD直接控制数字信号的输入与输出。
本实用新型的有益效果是，本硬件在回路仿真器能够为汽车电控单元(ECU)提供一个模拟的车辆运行环境，具有输入输出范围广，模拟采样精度高，增加了汽车电子产品开发的可靠性。
图1硬件在回路仿真器PCI总线接口的电路板图2硬件在回路仿真器工作原理模型图3模拟信号的输入部分电路框图图4模拟信号的输出部分电路框图图5数字信号的输入部分电路框图图6数字信号的输入部分电路框图具体实施方式
在一台式计算机PC1的PCI插槽中插入一块具有PCI总线接口的电路板卡，如图1所示，该卡上集成有PCI总线协议控制模块PCI9052、时序逻辑控制与译码控制模块(使用CPLD实现)、A/D转换模块、D/A转换模块、数字输入/输出模块与EEPROM存储器，输入电路、8路高输入范围和高输入阻抗的AD转换电路、8路高精度DA转换电路以及16路数字输入/输出接口。该PCI卡的原理结构框图如图1所示，PCI9052连接在PCI总线上，将PCI总线协议转换为本地总线协议，送入CPLD实现时序逻辑控制与译码功能。
在输入输出模块部分根据输入/输出信号为模拟信号或数字信号的不同格式设计不同的输入/输出模块。
如图3所示为模拟信号的输入部分电路框图，模拟信号的输入采样精度16位，采样速率100Ksps；8路模拟信号输入，输入电路采用信号调理与阻抗变换，8路模拟信号经过信号调理电路以后输入到一个8选1的模拟开关中，通过CPLD的逻辑控制对输入信号实现时序逻辑控制与译码功能，将选中的模拟信号输送到AD变换器中，再由CPLD读出转换后的数字量经过PCI9052送到PCI总线上。
如图5所示为模拟信号的输出控制电路，模拟信号的输出转换精度16位，最大转换速率100KHz，8路模拟信号输出。PC机通过PCI总线将期望输出的模拟信号发送到PCI9052中，经过协议转换，CPLD从PCI9052得到数据后，控制DA变换器DA7644的通道输出相应的信号，DA变换器输出的模拟信号经过信号放大和调理后直接输出。
如图4所示数字信号输入控制电路原理框图，对于数字信号输入，采用光电隔离方式。数字输入信号经过光电藕合器后送入到CPLD中，信息进行时序逻辑控制与译码，再通过PCI9052完成协议转换后通过PCI总线送入PC机。
如图6所示数字信号输出控制电路原理框图，PC机通过PCI总线将期望输出的数字信号发送到PCI9052中，完成协议转换后送入CPLD进行时序逻辑控制与译码后，直接通过输入输出控制器I/O直接输出8路数字信号。
图2所示为硬件在回路仿真器工作原理模型，该模型实现了对汽车ABS电控单元(ECU)的硬件在回路仿真，硬件在回路仿真器先采集ECU的电磁阀输出信号，再通过车辆模型运算，将运算结果作为轮速传感器信号给汽车ABS电控单元(ECU)，硬件在回路仿真器模拟了汽车制动过程中的车速，轮速变化情况。
硬件在回路仿真器采用PCI总线接口与台式计算机PC1进行高速数据交换；硬件在回路仿真器通过AD转换电路和DA转换电路实现模拟信号输入与输出、数字信号的输入与输出，由PCI协议控制模块完成PCI协议转换功能，CPLD控制模块完成时序逻辑控制与译码等功能；台式计算机PC1上运行仿真监测与分析软件，台式计算机PC2上运行车辆仿真模型，其仿真结果发送到计算机PC1，硬件在回路仿真器中收发器部分接收到上述仿真结果，模拟汽车电子控制单元ECU的实际输入信号；将该信号输出到汽车电子控制单元ECU；ECU根据该输入信号实施对车辆的控制，并输出车辆控制信号；硬件在回路仿真器的数字信号输入部分采集该控制信号再传送给台式计算机PC2作为汽车仿真模型的输入信号，从而形成闭环控制，实施对车辆的自动控制。同时，台式计算机PC1分析ECU采集到的车辆控制信号并与PC2中的车辆仿真结果进行分析比较，用以监测汽车电子控制单元ECU的运行状态是否符合实际要求。
权利要求1.汽车电子控制嵌入式应用系统开发平台中的硬件在回路仿真器，该回路仿真器包括硬件在回路仿真器PCI总线接口卡，其特征在于，该总线接口卡包括PCI总线协议控制模块、时序逻辑控制与译码控制模块CPLD、A/D转换模块、D/A转换模块、输入/输出部分以及EEPROM存储器，输入部分接收汽车ECU采集的行驶控制信号，经PCI总线协议控制模块将车辆控制信号的PCI总线协议转换为本地总线协议，送入CPLD实现时序逻辑控制与译码，经输出部分输出汽车运行参数信号，EEPROM存储器用于缓存输入/输出信号。
2.根据权利要求1所述的硬件在回路仿真器，其特征在于，输入/输出部分包括模拟信号输入/输出控制部分和数字信号输入/输出控制部分。
专利摘要本实用新型请求保护一种面向汽车电子控制的硬件在回路仿真器，涉及汽车电子控制技术领域。硬件在回路仿真器采用PCI总线接口与台式计算机进行高速数据交换，由PCI协议控制模块完成PCI协议转换功能；复杂可编程逻辑器件CPLD控制模块完成时序逻辑控制与译码等功能，控制AD转换电路和DA转换电路实现模拟信号输入与输出，数字信号的输入与输出，为汽车电子控制单元ECU提供一个模拟的车辆运行的环境和状况，用以减少实际装车实验的成本。
文档编号G06F17/50GK2901423SQ20052001026
公开日2007年5月16日 申请日期2005年11月3日 优先权日2005年11月3日
发明者徐洋, 王平, 蒋奇云, 李银国 申请人:重庆邮电学院