燃料電池城市客車(chē)數據支持系統設計
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時(shí)鐘日歷模塊中，時(shí)鐘芯片與單片機的接口為8位地址/數據復用的并行接口。采用Motorola總線(xiàn)讀寫(xiě)時(shí)序（如圖5所示），利用TPU模塊的16個(gè)端口模擬并口時(shí)序對時(shí)鐘的總線(xiàn)進(jìn)行操作。時(shí)鐘芯片DS12CR887出廠(chǎng)時(shí)，計時(shí)鏈處于關(guān)閉狀態(tài)，因此，在燃料電池ECU的調試階段需要校準時(shí)鐘并使能時(shí)鐘的計時(shí)鏈。校準的方法為向時(shí)間日期寄存器直接寫(xiě)入當前的時(shí)間日期，并置位DS12CR887芯片控制寄存器的計時(shí)鏈開(kāi)啟標志位來(lái)啟動(dòng)時(shí)鐘芯片運行。
正常工作后，TPU模塊通過(guò)讀取各內存的數據得到當前的絕對時(shí)間，并將各時(shí)間變量存入Parameter RAM，CPU通過(guò)讀取Parameter RAM得到當前的時(shí)間。
數據存儲模塊中，存儲器Micro-SD卡采用SPI協(xié)議與單片機進(jìn)行通信。對該芯片的操作時(shí)序主要有四種：復位、初始化、讀、寫(xiě)。相對于普通的SPI協(xié)議，Micro-SD卡通信協(xié)議較為復雜，一個(gè)基本的操作往往需要持續幾千個(gè)時(shí)鐘周期(如圖6所示的SD卡寫(xiě)時(shí)序)，TPU模塊的微碼編程只能實(shí)現比較簡(jiǎn)單的條件分支以及運算。因此，本文在設計中，優(yōu)化了程序結構以適應復雜的SPI時(shí)序；同時(shí)，考慮到TPU的程序內存只有8 KB，在編程時(shí)需要注意對程序優(yōu)化，以節約代碼空間。程序運行過(guò)程中，CPU和TPU之間的數據交換依然通過(guò)Parameter RAM實(shí)現。
數字核心MPC561的TPU模塊中，Parameter RAM區總共只有256 B，但是SD卡一次寫(xiě)入的最小單位為一個(gè)block，即512 B。為了將512 B的變量從CPU連續地寫(xiě)入Micro-SD卡，本文設計了緩存協(xié)議，即TPU從RAM區的低地址開(kāi)始寫(xiě)，每寫(xiě)入128 B后產(chǎn)生TPU中斷，通知CPU更新已讀區域的數據。這樣便保證了TPU對Micro-SD卡寫(xiě)時(shí)序操作的連續性，其控制流程如圖7所示。 
本文設計了一種針對燃料電池城市客車(chē)的數據支持系統。該系統可以持續實(shí)時(shí)記錄燃料電池客車(chē)的所有運行數據，在運行過(guò)程中為燃料電池客車(chē)提供絕對時(shí)間參照，并配套相應的上位機處理軟件對數據進(jìn)行整理分析。相對于傳統的車(chē)用數據支持系統，本系統無(wú)論從數據記錄量上還是時(shí)間跨度上都具有明顯優(yōu)勢。在處理器的選擇方面，本文采用了獨特的TPU模塊進(jìn)行控制，使數字核心的資源得到了合理利用，在節約成本的同時(shí)不影響主控制任務(wù)運行的實(shí)時(shí)性。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，該系統能正常工作，記錄的數據對燃料電池的控制策略起到了一定的參考作用。
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