基于Matlab/SimuLink平台的整车控制器设计分析

孙小霞

（景德镇学院，江西 景德镇 333000）

1 基于Matlab/SimuLink平台的整车控制器系统的硬件构成

1.1 整车微控制器

整车控制器的信息采集是由多个完整的电路结构构成，不仅有输入电路，还包括了输出电路，按照系统不同区域的模块具有的不同功能，包括模拟信号输入模块、输出、输入电源模块、PWM信号输出、输入模块、数字信号输出模块、CAN模块以及MPC555模块。其中MPC555是整个系统的核心，实现对系统中信号的采集和处理，并且对各种传感器获取的数字信号、模拟信号以及PWM信号进行功能处理。并且还能实现对步进电机等的驱动，对各种开关执行器进行控制，实现程序的有效升级和组网通信[1]。

1.2 运行流程

系统各个传感器和模块的相互运行，具体流程为：输入电源模块将SCI/24 V的蓄电池电源转换为DC+12.0 V、DC+5.0 V、DC+3.3 V是系统的主要供电设备，作为系统输入电源的重要构成；而输出电源则是系统外部设置各种传感器电源。整个系统的信号采集以芯片作为剖析对象，通过储存器接口将其数据紧密耦合储存器连接，通过协议器处理接口，在先进、高性能、总线矩阵的分解模式下，实现新号的处理，并且经过ARM处理器的语言逻辑处理后，实现信息的传递和交互。在系统中，能通过直接储存器访问芯片中的核心数据。系统中还配备有I/O逻辑的通用端口，能与其他设备连接。整个系统中，数据的传输和交互处理，都需要在协助处理器和ARM处理器的协助下完成，并且能实现对数据的存储，保证CAN模块进行编程或者与整车CNA网络实现信号的交互，并实现内部通信（见图1）。

图1 运行流程示意

各个功能模块都是以芯片为核心实现模块功能的正常的交互运行，因此使用工业芯片更加合理；在设计时，构建的PCB初步模型需要选择合适的场地，对汽车运行的环境进行模拟和仿真，并且在大功率驱动器的驱动下，保证无其他信号对系统运行环境和性能造成干扰。一般为了保证系统结构性能，将PCB设计为多层结构，并且配备单独的供电电源，在独立的地平面上进行性能测试。

2 Matlab/SimuLink平台的整车控制器设计应用与测试

本文以PMC555核心处理器为中心，在Matlab/SimuLink平台上构建系统模型，并进行相关参数的设定和模型获取。

2.1 建立系统模型

系统工程师根据需求文档，使用Matlab/SimuLink建立系统的初步模型，按照无歧义描述用户需求。技术人员在这个系统模型中，对动态的确认系统性能进行设定。首先借助生成定点模型，建立初步的生成定点模型之前，技术人员根据系统工程师提供的系统模型，根据具体的硬件重新调整模型，设定模块的功能分区，最终获得浮点模型，然后进行仿真测试，实现需求功能。浮点模型设计中，利用模型助手检查安全隐患和问题，根据检查报告，修改模型设置。

2.2 参数设定

在Matlab/SimuLink平台下对MPC555目标板的参数进行设置，在Target Support Package Target Preferences下，在MPC555目标板的RS232串口中对系统控制的参数进行设定，设定好相匹配的CNA通信、编译工具等一系列参数，完成正确的配置后进行模型运行下的性能测试，在运行环境下，实时记录Matlab系统的目标硬件参数形成的一致可执行代码。并且根据最终记录得出的CAN或者SCI芯片内的可读写数值，对整车控制系统进行结构优化。当再次运行MPC555核心系统时，从片外的Flash储存器储存中进行引导启动；在Matlab系统下，实现版本的兼容，在Matlab的命令窗口安装下，驱动模块实现对MPC555的管脚功能定义，安装正确的Bootcode，然后设置参数，安装相应的第三方编译工具，实现整车模型设计，并对目标进行控制[2]。

3 建议与思考

3.1 核心系统的选择

在整车控制器系统设计中，应该慎重选择整车控制器。在Matlab系统中，支持多种多样的处理器格式，例如TI的C2000/C5000/C6000等。其中基于Matlab的平台系统构建的MOC5XX系列的32位微控制器是目前使用最为广泛的一种形式，内置有488 K flash、64位的浮点运算单元和事件处理模块，在系统运行中，这种配备更加便于操作，可操控性非常强，并且系统对一些突然情况还有一定的自我保护功能，能根据自定义的指令，切断电源，实现系统自我保护。在Matlab/SimuLink平台中构建整车控制器系统，应该选择合适的MPC555处理器，并将其作为核心[3]。

3.2 合理定义微处理器功能

本次测试中以MPC 555芯片为核心，集成内部的双队列A/D转换模块，多功能复用管脚，实现对管脚的配置。但是为了使控制器能在Matlab环境下使用，应该在定义MPC555管脚功能时，结合Matlab的驱动模块，对管脚进行准确的定义和管脚功能定义。在系统应用中，应该坚持以MPC555为核心，确保信号的输出、输入[4-5]。

4 结语

综上所述，文章利用Matlab/SimuLink平台，以MPC555为核心处理器，构建了一个完整的整车控制器系统，硬件设计中，根据Matlab/SimuLink驱动模块功能，对MPC555进行管理和定义，最终在Matlab/SimuLink平台的仿真系统下，顺利构建了关于MPC555的设计模型，并且成功实现了对目标的控制。