基于汽車發(fā)動機控制模塊的耐久性測試系統(tǒng)研究

　　該子系統(tǒng)也是一個基于ARM單片機和CPLD為主要硬件框架的嵌入式計算機系統(tǒng)，并可通過現(xiàn)場總線，進行系統(tǒng)擴展。該子系統(tǒng)通過實時讀入模擬負載子系統(tǒng)中監(jiān)測信號，監(jiān)測PCM在耐久性測試過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序等，并將監(jiān)測結(jié)果，通過現(xiàn)場總線上傳到工控機。

圖6 點火、噴油信號監(jiān)測原理

　　點火和噴油信號是汽車發(fā)動機中的關(guān)鍵信號，其周期和時序直接關(guān)系到汽車的運行狀態(tài)，因此監(jiān)測它們的周期和時序尤為重要。本系統(tǒng)監(jiān)測原理圖如圖6 所示，對于點火信號的監(jiān)測，主要是監(jiān)測它與CPS信號的同步，以及兩個或四個點火信號之間的時序關(guān)系。當(dāng)CPLD尋找到點火信號與CPS同步的起始點后，根據(jù)輸入的PIP_IN信號，對各點火信號進行計數(shù)。每當(dāng)一個點火周期完成后，在下一個點火周期向ARM 單片機產(chǎn)生一個中斷信號。該中斷信號觸發(fā)ARM 單片機進入中斷處理程序，在該中斷程序中，ARM單片機讀入對各點火信號的計數(shù)值，判斷點火信號的時序和周期，并設(shè)置點火信號正常與否的標志。對于噴油信號的監(jiān)測，主要是監(jiān)測它與CPS信號的同步，以及它們之間的時序關(guān)系。當(dāng)PIP_IN信號中四個噴油信號中任何一個信號的下降沿到來時，CPLD都會監(jiān)測其它三個噴油信號的狀態(tài)，如果其它三個噴油信號的狀態(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(tǒng)采用RS232的總線讀取方式由ARM 監(jiān)測它們的周期變化。

　　3.4 現(xiàn)場總線通信子系統(tǒng)

　　由于整個系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)之間需要雙向傳送大量的數(shù)據(jù)，因此對系統(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、實時性和靈活性,因而得到了業(yè)界的廣泛認同和運用[7]。本系統(tǒng)采用以CAN總線為主，兼有K-LINE、 GPIB、RS485、245總線的現(xiàn)場總線通信子系統(tǒng)，并可靈活組成多個通信子網(wǎng)，完成多模塊測試的要求。本系統(tǒng)采用兩個CAN子網(wǎng)（CAN0、 CAN1），對于每個PCM而言，信號發(fā)生模塊和負載監(jiān)測模塊、PCM組成一個通信子網(wǎng)CAN 1。工控機通過通信子網(wǎng)CAN0將各個子網(wǎng)連接在一起。

　　信號發(fā)生子系統(tǒng)與工控機的CAN通信：（1）設(shè)置信號發(fā)生模塊，其設(shè)置范圍主要是CPS類型、啟動CPS、啟動正弦信號的產(chǎn)生及開關(guān)量輸入繼電器；（2）控制和讀取PCM故障代碼。信號發(fā)生模塊是工控機與PCM通信的中轉(zhuǎn)站。當(dāng)工控機設(shè)置PCM或者在運行過程中讀取PCM模塊的故障信息時，首先通過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CAN0發(fā)送給工控機?？紤]到不同PCM類型的通信接口差異，在信號發(fā)生模塊和PCM之間還添加了KLIN總線。當(dāng)要設(shè)置PCM或讀取PCM的故障代碼時，信號發(fā)生模塊通過CAN0接收指令，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成CAN報文后通過CAN0返回到工控機。
負載監(jiān)測子系統(tǒng)與工控機之間的CAN通信：（1）設(shè)置繼電器矩陣。工控機向負載監(jiān)測模塊發(fā)送設(shè)置繼電器矩陣的指令，負載監(jiān)測模塊接收到指令后，將繼電器矩陣信息傳遞給對應(yīng)模擬負載模塊；（2）讀取負載監(jiān)測信息。在系統(tǒng)工作時，工控機不斷向負載監(jiān)測模塊發(fā)送查詢負載監(jiān)測信息的指令，負載監(jiān)測模塊接收該指令后，將當(dāng)前的PCM負載監(jiān)測數(shù)據(jù)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(tǒng)通過RS245總線與負載監(jiān)測子系統(tǒng)相連，將繼電器矩陣信息傳輸給各個模擬負載模塊，完成負載的切換工作；大功率程控電源通過GBIP與工控機相連，接收工控機的電源設(shè)置；環(huán)境實驗箱通過RS485 與工控機連接，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)已成功用于長安CB系列的PCM、STC 1××和2××系列的PCM耐久性測試，驗證了系統(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耐久性測試。雖然該系統(tǒng)可能還存在一些缺陷，但通過不斷地改進和升級，必將為開發(fā)汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)提供扎實的設(shè)備保障。