基于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的耐久性測(cè)試系統(tǒng)研究

　　該子系統(tǒng)也是一個(gè)基于ARM單片機(jī)和CPLD為主要硬件框架的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線，進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。該子系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)讀入模擬負(fù)載子系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)信號(hào)，監(jiān)測(cè)PCM在耐久性測(cè)試過(guò)程中輸出的所有負(fù)載信號(hào)的變化情況，包括信號(hào)的變化周期，部分重要信號(hào)輸出的時(shí)序等，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線上傳到工控機(jī)。

圖6 點(diǎn)火、噴油信號(hào)監(jiān)測(cè)原理

　　點(diǎn)火和噴油信號(hào)是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵信號(hào)，其周期和時(shí)序直接關(guān)系到汽車的運(yùn)行狀態(tài)，因此監(jiān)測(cè)它們的周期和時(shí)序尤為重要。本系統(tǒng)監(jiān)測(cè)原理圖如圖6 所示，對(duì)于點(diǎn)火信號(hào)的監(jiān)測(cè)，主要是監(jiān)測(cè)它與CPS信號(hào)的同步，以及兩個(gè)或四個(gè)點(diǎn)火信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系。當(dāng)CPLD尋找到點(diǎn)火信號(hào)與CPS同步的起始點(diǎn)后，根據(jù)輸入的PIP_IN信號(hào)，對(duì)各點(diǎn)火信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。每當(dāng)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(jī)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)。該中斷信號(hào)觸發(fā)ARM 單片機(jī)進(jìn)入中斷處理程序，在該中斷程序中，ARM單片機(jī)讀入對(duì)各點(diǎn)火信號(hào)的計(jì)數(shù)值，判斷點(diǎn)火信號(hào)的時(shí)序和周期，并設(shè)置點(diǎn)火信號(hào)正常與否的標(biāo)志。對(duì)于噴油信號(hào)的監(jiān)測(cè)，主要是監(jiān)測(cè)它與CPS信號(hào)的同步，以及它們之間的時(shí)序關(guān)系。當(dāng)PIP_IN信號(hào)中四個(gè)噴油信號(hào)中任何一個(gè)信號(hào)的下降沿到來(lái)時(shí)，CPLD都會(huì)監(jiān)測(cè)其它三個(gè)噴油信號(hào)的狀態(tài)，如果其它三個(gè)噴油信號(hào)的狀態(tài)正常，即給出噴油信號(hào)正常標(biāo)志，反之給出噴油信號(hào)異常標(biāo)志。

　　對(duì)于PCM模塊中頻率變化較低（比如2Hz）的慢速信號(hào)，本系統(tǒng)采用RS232的總線讀取方式由ARM 監(jiān)測(cè)它們的周期變化。

　　3.4 現(xiàn)場(chǎng)總線通信子系統(tǒng)

　　由于整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)之間需要雙向傳送大量的數(shù)據(jù)，因此對(duì)系統(tǒng)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(zhuǎn)換。由于CAN總線具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性,因而得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)同和運(yùn)用[7]。本系統(tǒng)采用以CAN總線為主，兼有K-LINE、 GPIB、RS485、245總線的現(xiàn)場(chǎng)總線通信子系統(tǒng)，并可靈活組成多個(gè)通信子網(wǎng)，完成多模塊測(cè)試的要求。本系統(tǒng)采用兩個(gè)CAN子網(wǎng)（CAN0、 CAN1），對(duì)于每個(gè)PCM而言，信號(hào)發(fā)生模塊和負(fù)載監(jiān)測(cè)模塊、PCM組成一個(gè)通信子網(wǎng)CAN 1。工控機(jī)通過(guò)通信子網(wǎng)CAN0將各個(gè)子網(wǎng)連接在一起。

　　信號(hào)發(fā)生子系統(tǒng)與工控機(jī)的CAN通信：（1）設(shè)置信號(hào)發(fā)生模塊，其設(shè)置范圍主要是CPS類型、啟動(dòng)CPS、啟動(dòng)正弦信號(hào)的產(chǎn)生及開關(guān)量輸入繼電器；（2）控制和讀取PCM故障代碼。信號(hào)發(fā)生模塊是工控機(jī)與PCM通信的中轉(zhuǎn)站。當(dāng)工控機(jī)設(shè)置PCM或者在運(yùn)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(hào)發(fā)生模塊發(fā)送指令，信號(hào)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(hào)發(fā)生模塊接收到PCM返回的 CAN報(bào)文后，只將ID更改后通過(guò)CAN0發(fā)送給工控機(jī)?？紤]到不同PCM類型的通信接口差異，在信號(hào)發(fā)生模塊和PCM之間還添加了KLIN總線。當(dāng)要設(shè)置PCM或讀取PCM的故障代碼時(shí)，信號(hào)發(fā)生模塊通過(guò)CAN0接收指令，轉(zhuǎn)化成KLIN報(bào)文后，發(fā)送到PCM模塊；同理，從PCM返回的KLIN報(bào)文，由信號(hào)發(fā)生板轉(zhuǎn)換成CAN報(bào)文后通過(guò)CAN0返回到工控機(jī)。
負(fù)載監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)與工控機(jī)之間的CAN通信：（1）設(shè)置繼電器矩陣。工控機(jī)向負(fù)載監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送設(shè)置繼電器矩陣的指令，負(fù)載監(jiān)測(cè)模塊接收到指令后，將繼電器矩陣信息傳遞給對(duì)應(yīng)模擬負(fù)載模塊；（2）讀取負(fù)載監(jiān)測(cè)信息。在系統(tǒng)工作時(shí)，工控機(jī)不斷向負(fù)載監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送查詢負(fù)載監(jiān)測(cè)信息的指令，負(fù)載監(jiān)測(cè)模塊接收該指令后，將當(dāng)前的PCM負(fù)載監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)組合成CAN報(bào)文的形式發(fā)送給工控機(jī)。

　　此外，模擬負(fù)載子系統(tǒng)通過(guò)RS245總線與負(fù)載監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)相連，將繼電器矩陣信息傳輸給各個(gè)模擬負(fù)載模塊，完成負(fù)載的切換工作；大功率程控電源通過(guò)GBIP與工控機(jī)相連，接收工控機(jī)的電源設(shè)置；環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱通過(guò)RS485 與工控機(jī)連接，接收其設(shè)置命令，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度和濕度。

　　4、結(jié)論

　　目前，該系統(tǒng)已成功用于長(zhǎng)安CB系列的PCM、STC 1××和2××系列的PCM耐久性測(cè)試，驗(yàn)證了系統(tǒng)的通用性及可靠性。由于摩托車的PCM與汽車PCM原理相近，因此，它同樣適合摩托車PCM耐久性測(cè)試。雖然該系統(tǒng)可能還存在一些缺陷，但通過(guò)不斷地改進(jìn)和升級(jí)，必將為開發(fā)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)提供扎實(shí)的設(shè)備保障。