楊楠+王俊杰

摘 要：嵌入式系統(tǒng)具有高效、輕量、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，隨著汽車工業(yè)的逐漸發(fā)展，嵌入式技術(shù)在汽車行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用也逐漸廣泛，首先對汽車整體電路控制系統(tǒng)中的嵌入式軟硬件搭配設(shè)計進(jìn)行了分析研究，隨后對其他輔助系統(tǒng)內(nèi)的嵌入式技術(shù)進(jìn)行了闡述，分析結(jié)果對嵌入式技術(shù)在汽車工業(yè)內(nèi)的進(jìn)一步發(fā)展提供了相關(guān)思路。

關(guān)鍵詞：嵌入式；汽車；控制

前言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字化產(chǎn)品的普及，科技發(fā)展已經(jīng)逐漸的從適用性向環(huán)保性進(jìn)行過度，而從基本的電子消費(fèi)品到關(guān)系到國計民生的工業(yè)設(shè)備，嵌入式系統(tǒng)被應(yīng)用各類和自動化控制相關(guān)的行業(yè)中。

目前，全球汽車產(chǎn)業(yè)迎來了轉(zhuǎn)折期，“綠色制造”的汽車發(fā)展之路已經(jīng)成為必然，電動汽車也越來越多的成為了主流汽車設(shè)計制造商的重要選擇，節(jié)能型汽車有著自己的特點(diǎn)，需要更高效的控制系統(tǒng)，更好的動力輸出和更友好的空間設(shè)計，這一切都離不開更好控制技術(shù)的應(yīng)用。隨著嵌入式處理器的能力的提高和應(yīng)用程序功能的復(fù)雜化和精細(xì)化，實時的嵌入式操作系統(tǒng)在復(fù)雜、系統(tǒng)龐大的應(yīng)用中顯得越來越重要。其在汽車設(shè)計各個模塊下的應(yīng)用，尤其是控制系統(tǒng)方面的作用也是越來越大。利用嵌入式技術(shù)對電動汽車的各個控制方面進(jìn)行設(shè)計是一種必然的選擇。

1嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，其核心是嵌入式指令控制，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面和標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等等。嵌入式操作系統(tǒng)作為核心控制部件，能夠?qū)ο到y(tǒng)的全部軟、硬件進(jìn)行資源和指令的分配，可以進(jìn)行任務(wù)調(diào)度、控制、協(xié)調(diào)并且發(fā)布活動。控制活動可以使得某些模塊或者系統(tǒng)達(dá)到所要求的功能。嵌入式操作系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、交通管理、信息產(chǎn)業(yè)中，而在汽車行業(yè)，由于嵌入式系統(tǒng)的體積小，集成度高、低功耗、運(yùn)行穩(wěn)定等特性，更是在多個技術(shù)環(huán)節(jié)中得到了應(yīng)用。

2整車控制應(yīng)用

智能汽車的概念已經(jīng)抓緊的滲透到了汽車生廠商的生產(chǎn)流程之中，而整車控制器的研究是智能汽車開發(fā)過程中的一個環(huán)節(jié)，智能整車控制系統(tǒng)則是汽車行駛的核心裝置，所包含的模塊也比較豐富，比如燃料電池汽車的控制系統(tǒng)，這也是目前應(yīng)用的比較普遍的智能汽車控制策略。

燃料電池和蓄電池控制整車系統(tǒng)的動力輸出，隨后進(jìn)入控制系統(tǒng)，利用嵌入式技術(shù)搭建實時的控制終端，可以提高輸出效率，汽車控制系統(tǒng)的原理如圖2所示，可知，輸入部分采用整車控制器，控制器采用的是模糊控制，扭矩偏差及其變化量作為模糊控制策略表的查詢依據(jù)，加權(quán)可以得到扭矩給定的信號，在經(jīng)過能量流管理模塊處理后作為電機(jī)控制器的電流給定信號去控制電機(jī)電流。

系統(tǒng)設(shè)計主要包括電源設(shè)計、時鐘電路設(shè)計、復(fù)位電路設(shè)計、EEPROM電路設(shè)計、JTAG電路設(shè)計、A/D采樣電路設(shè)計、轉(zhuǎn)換電路設(shè)計、RS232串行口通信電路設(shè)計、CAN通信電路設(shè)計、PWM控制電路設(shè)計這些方面。CPU選型需要采用高速存儲的處理器，通道盡量保持到高位，這樣比較適合汽車工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展。電源模塊要保障控制電路不存在錯誤動作，總稱控制器的外部供電電壓范圍是8V-40V，復(fù)位電路設(shè)計方面，需要尋找高速、低功耗和低工作電壓的設(shè)計方向，在設(shè)計換機(jī)完成之后，需要進(jìn)行硬件可靠性的設(shè)計分析，在混合動力汽車中，電動機(jī)和蓄電池的母線電流變化較大，電磁干擾也比較強(qiáng)，因此應(yīng)該設(shè)計安全可靠的電源管理模塊，并且進(jìn)行合理的信號調(diào)理，包括濾波、穩(wěn)壓，過濾掉信號的噪聲，還需要采用集成度高的元器件，可以降低電路板的使用數(shù)目，簡化電路板的布局，減少焊板和連線，提高抗擾能力。嵌入式軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計框圖如圖2所示。

軟件的開發(fā)需要能夠?qū)Y源進(jìn)行合理的分配，優(yōu)化控制配置，并且能夠完成HEV動力系統(tǒng)的各項控制功能，便于進(jìn)行調(diào)試和維護(hù)，還需要滿足HEV與各控制單元ECU之間的實時通信，操作系統(tǒng)則需要滿足系統(tǒng)實時高效性、穩(wěn)定性和靈活性。智能汽車的能量和動力系統(tǒng)是最大的技術(shù)特色，而其中的驅(qū)動控制策略設(shè)計則扮演著比較主要的內(nèi)容，驅(qū)動控制策略同樣需要從硬件和軟件兩個角度來進(jìn)行設(shè)計，達(dá)到嵌入式在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用廣度。

3在其他方面的應(yīng)用

作為交通工具，汽車的安全性往往是我們考慮最重要的一點(diǎn)，在車輛安全監(jiān)測和預(yù)警方面，嵌入式技術(shù)存在應(yīng)用價值，設(shè)計開發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng)非常有效，并且普適性強(qiáng)，價格也比較適中，在設(shè)計中，可以以嵌入式平臺為核心處理器，結(jié)合硬件資源，加裝ARM結(jié)合DSP的雙核架構(gòu)，設(shè)計人機(jī)交互模塊、傳感器模塊、Camera模塊、GSM模塊和GPS模塊等多系統(tǒng)設(shè)計。和控制系統(tǒng)一樣，同樣是嵌入式軟硬件結(jié)合，設(shè)計出的安全監(jiān)測系統(tǒng)適合各種車輛的運(yùn)行，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實價值。

智能汽車的核心是動力，而電池組則是動力組成當(dāng)中的重要部分，智能汽車內(nèi)的燃料電池使用效果和壽命會直接影響到汽車的應(yīng)用水平，以嵌入式ARM為電池組管理核心，嵌入AD轉(zhuǎn)換模塊、CAN通訊模塊、功率驅(qū)動模塊等硬件開發(fā)程序，可以有效的加強(qiáng)電池的轉(zhuǎn)換效率，并且增強(qiáng)電池的可靠性和穩(wěn)定性，設(shè)計出的電池系統(tǒng)更加環(huán)保、節(jié)能，而且安全穩(wěn)定性好。

和電池追求環(huán)保相同，汽車顯示系統(tǒng)同樣也追求輕量化和環(huán)?；绻们度胧较到y(tǒng)作為汽車中央顯示系統(tǒng)的核心控制模塊，可以實現(xiàn)實時操作對溫度、壓力、速度等參數(shù)的處理，具體結(jié)構(gòu)組成可以由嵌入式處理器為核心，液晶屏和觸摸屏為主要硬件，軟件方面設(shè)計良好的系統(tǒng)和用戶操作程序，所設(shè)計出的汽車中央顯示屏可以有效對汽車的使用起到支撐作用。

總結(jié)

智能新能源汽車是未來汽車行業(yè)的重要發(fā)展方向，配備燃料電池的汽車運(yùn)行效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、并且環(huán)保性能好，嵌入式系統(tǒng)在控制系統(tǒng)方向的硬件和軟件設(shè)計方面都有著獨(dú)特的優(yōu)勢，也幾乎貫穿汽車設(shè)計的各個方面，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等其他高科技術(shù)的發(fā)展，嵌入式結(jié)合其他高科技術(shù)在汽車中的應(yīng)用也必將更加廣泛。

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