淺談基于OSEK/ VDX 嵌入式操作系統的AMT TCU 設計與硬件在環試驗

　　1 緒論

　　電控機械式自動變速器(Automatic Mechanical Transmission,AMT)具有傳動效率高、成本低、操作容易、駕駛舒適等優點，已成為車輛自動變速器發展的一個重要方向。AMT 的核心部件是電控單元(TCU)，實時采集和檢測輸入信號(發動機轉速、輸入軸轉速和車速，油門踏板位置、節氣門開度、變速箱油溫等以及各種狀態信號)并進行調理、存儲，同時，TCU 根據這些運行參數進行工況判斷并發出控制信號，完成車輛的平穩起步或自動換擋，從而使車輛獲得優良的舒適性、燃油經濟性與動力性能。較之傳統的控制器，TCU 有更多的傳感器，執行器以及更為復雜的控制算法，若TCU 設計不合理，難以滿足實時性與可靠性的要求，同時，如果換擋規律不合理，汽車難以獲得較好的燃油經濟性和動力性。本文從TCU 硬件和軟件設計做了相應的介紹。

　　2TCU 軟件設計

　　TCU 軟件部分的核心是控制策略，其主要部分是最佳換擋規律。本控制器采用兩種換擋控制策略，即經濟性換擋規律，綜合性換規律，通過模式選擇開關進行切換，使用Simulink 搭建的換擋控制策略。

　　Simulink 模型無法直接燒寫到單片機中運行， 編寫好的程序通過Simulink 提供的RTW 工具生成可用的C 代碼， 編寫接口嵌入到軟件系統中。生成的C 代碼是上層核心算法程序，只提供與底層程序的接口，而底層程序則須自己編寫并留出對應接口和上層代碼對應接口進行連接[3]。然后把相應的C 代碼添加到CCS 中的工程文件中，并編寫代碼的接口，實現軟件三部分的無縫連接;其中驅動程序包括信號輸入通道設置與信號處理驅動程序、輸出通道設置與輸出處理、通信設置與數據轉換。

　　3 TCU 硬件設計

　　根據TCU 的功能需求，把硬件電路劃分以下幾個部分：信號采集輸入調理電路、執行器控制電路以及主控電路。

　　(1) 主控電路：TCU 的硬件電路選擇了TMS320F2812 主控芯片，兩個16 位通用定時器，以負責離合器轉速信號、車速信號等脈沖信號的采集;8 個16 位的脈寬調制(PWM)通道、可以實現對離合器電磁閥、換擋電磁閥的控制;16 通道A/D 轉換器，在采集節氣門位置、離合器位置等傳感器輸入的多路模擬信號的應用中，可以簡化硬件，提高系統可靠性;擁有改進的局域網絡(eCAN)支持CAN2.0B 協議，以實現串行信號的輸入輸出以及與汽車發動機ECU 的信息交換,實現ECU 之間的CAN 通信。

　　(2) 輸入電路： 對于主控芯片TMS320F2812 芯片上帶有AD 轉換模塊的處理芯片， 其輸入的模擬信號需要經過簡單的濾波、放大后才可接入DSP。開關量信號采用光電隔離來實現信號的轉換，數字信號調理部分的作用是將仿正弦信號經過處理后，變成電平范圍在DSP 允許范圍內的方波信號。數字信號調理部分的設計采用先濾波后整形，最后光電隔離的辦法。

　　(3) TMS320F2812 主控芯片EV 外設提供的PWM 外設功能，對電路進行控制，但，由控制器輸出的PWM 波的峰值電壓只有5V， 不足以驅動電磁閥， 這就需要電磁閥驅動電路將PWM 控制信號的功率進行放大，從而控制電磁閥正常工作。

　　4 結論

　　自行設計了TCU 軟硬件， 對設計的TCU 做了相應的硬件在環試驗， 利用Real Time Workshop 實現控制模型向C 代碼的轉化，優化后下載到TCU，進行了硬件在環仿真實驗，篇幅有限，本文不做具體說明。試驗結果表明，設計的該TCU，能按照控制策略實時、準確、可靠的控制AMT 的換擋過程，同時，同時獲得了較好的經濟性以及動力性能。為AMT 控制器的開發提供了參考。

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