基于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機控制模塊的耐久性測試系統研究

　　該子系統也是一個(gè)基于A(yíng)RM單片機和CPLD為主要硬件框架的嵌入式計算機系統，并可通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)，進(jìn)行系統擴展。該子系統通過(guò)實(shí)時(shí)讀入模擬負載子系統中監測信號，監測PCM在耐久性測試過(guò)程中輸出的所有負載信號的變化情況，包括信號的變化周期，部分重要信號輸出的時(shí)序等，并將監測結果，通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)上傳到工控機。

圖6 點(diǎn)火、噴油信號監測原理

　　點(diǎn)火和噴油信號是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機中的關(guān)鍵信號，其周期和時(shí)序直接關(guān)系到汽車(chē)的運行狀態(tài)，因此監測它們的周期和時(shí)序尤為重要。本系統監測原理圖如圖6 所示，對于點(diǎn)火信號的監測，主要是監測它與CPS信號的同步，以及兩個(gè)或四個(gè)點(diǎn)火信號之間的時(shí)序關(guān)系。當CPLD尋找到點(diǎn)火信號與CPS同步的起始點(diǎn)后，根據輸入的PIP_IN信號，對各點(diǎn)火信號進(jìn)行計數。每當一個(gè)點(diǎn)火周期完成后，在下一個(gè)點(diǎn)火周期向ARM 單片機產(chǎn)生一個(gè)中斷信號。該中斷信號觸發(fā)ARM 單片機進(jìn)入中斷處理程序，在該中斷程序中，ARM單片機讀入對各點(diǎn)火信號的計數值，判斷點(diǎn)火信號的時(shí)序和周期，并設置點(diǎn)火信號正常與否的標志。對于噴油信號的監測，主要是監測它與CPS信號的同步，以及它們之間的時(shí)序關(guān)系。當PIP_IN信號中四個(gè)噴油信號中任何一個(gè)信號的下降沿到來(lái)時(shí)，CPLD都會(huì )監測其它三個(gè)噴油信號的狀態(tài)，如果其它三個(gè)噴油信號的狀態(tài)正常，即給出噴油信號正常標志，反之給出噴油信號異常標志。

　　對于PCM模塊中頻率變化較低（比如2Hz）的慢速信號，本系統采用RS232的總線(xiàn)讀取方式由ARM 監測它們的周期變化。

　　3.4 現場(chǎng)總線(xiàn)通信子系統

　　由于整個(gè)系統的各個(gè)子系統之間需要雙向傳送大量的數據，因此對系統的通信性提出了很高的要求：一方面要有較高的通信速率；另一方面又要有較靈活的協(xié)議轉換。由于CAN總線(xiàn)具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性,因而得到了業(yè)界的廣泛認同和運用[7]。本系統采用以CAN總線(xiàn)為主，兼有K-LINE、 GPIB、RS485、245總線(xiàn)的現場(chǎng)總線(xiàn)通信子系統，并可靈活組成多個(gè)通信子網(wǎng)，完成多模塊測試的要求。本系統采用兩個(gè)CAN子網(wǎng)（CAN0、 CAN1），對于每個(gè)PCM而言，信號發(fā)生模塊和負載監測模塊、PCM組成一個(gè)通信子網(wǎng)CAN 1。工控機通過(guò)通信子網(wǎng)CAN0將各個(gè)子網(wǎng)連接在一起。

　　信號發(fā)生子系統與工控機的CAN通信：（1）設置信號發(fā)生模塊，其設置范圍主要是CPS類(lèi)型、啟動(dòng)CPS、啟動(dòng)正弦信號的產(chǎn)生及開(kāi)關(guān)量輸入繼電器；（2）控制和讀取PCM故障代碼。信號發(fā)生模塊是工控機與PCM通信的中轉站。當工控機設置PCM或者在運行過(guò)程中讀取PCM模塊的故障信息時(shí)，首先通過(guò)CAN0向信號發(fā)生模塊發(fā)送指令，信號發(fā)生模塊接收到該指令后，只將ID更改后通過(guò)CAN1發(fā)送到PCM模塊。同理，信號發(fā)生模塊接收到PCM返回的 CAN報文后，只將ID更改后通過(guò)CAN0發(fā)送給工控機?？紤]到不同PCM類(lèi)型的通信接口差異，在信號發(fā)生模塊和PCM之間還添加了KLIN總線(xiàn)。當要設置PCM或讀取PCM的故障代碼時(shí)，信號發(fā)生模塊通過(guò)CAN0接收指令，轉化成KLIN報文后，發(fā)送到PCM模塊；同理，從PCM返回的KLIN報文，由信號發(fā)生板轉換成CAN報文后通過(guò)CAN0返回到工控機。
負載監測子系統與工控機之間的CAN通信：（1）設置繼電器矩陣。工控機向負載監測模塊發(fā)送設置繼電器矩陣的指令，負載監測模塊接收到指令后，將繼電器矩陣信息傳遞給對應模擬負載模塊；（2）讀取負載監測信息。在系統工作時(shí)，工控機不斷向負載監測模塊發(fā)送查詢(xún)負載監測信息的指令，負載監測模塊接收該指令后，將當前的PCM負載監測數據組合成CAN報文的形式發(fā)送給工控機。

　　此外，模擬負載子系統通過(guò)RS245總線(xiàn)與負載監測子系統相連，將繼電器矩陣信息傳輸給各個(gè)模擬負載模塊，完成負載的切換工作；大功率程控電源通過(guò)GBIP與工控機相連，接收工控機的電源設置；環(huán)境實(shí)驗箱通過(guò)RS485 與工控機連接，接收其設置命令，調節環(huán)境溫度和濕度。

　　4、結論

　　目前，該系統已成功用于長(cháng)安CB系列的PCM、STC 1××和2××系列的PCM耐久性測試，驗證了系統的通用性及可靠性。由于摩托車(chē)的PCM與汽車(chē)PCM原理相近，因此，它同樣適合摩托車(chē)PCM耐久性測試。雖然該系統可能還存在一些缺陷，但通過(guò)不斷地改進(jìn)和升級，必將為開(kāi)發(fā)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機控制系統提供扎實(shí)的設備保障。