[发明专利]分层式发动机电子控制程序构架

说明书

技术领域

发动机电子控制程序软件是发动机电子控制系统的核心。本发明系适用于一切发动机电子控制单元的软件。

背景技术

随着大量的嵌入式产品涌向市场，汽车产品开发商将面临着激烈的市场竞争。谁能在最短的时间内推出高质量的产品，谁就能抢占先机。缩短开发周期，提高开发效率，成为汽车产品开发商重点关注的问题。在开发和管理与应用不相关的控制单元软件时，尤其是像车用嵌入式软件，存在重复的巨额开销。随着新的算法、模型和芯片的引入，对软件的改动较大，甚至需要完全重新开发。

上述问题归结到一点，就是车用控制软件缺乏重用性和并行性。本发明基于上述需求提出一种分层式发动机电子控制程序构架，通过适当的设置和软件的编程，可实现对各种传感器信号和状态的采集、对混合气形成的控制、对混合气点燃以及对发动机其它特殊功能与状态的控制。

发明内容

程序框架采用模块化设计，并设置配置选项，方便实现软件系统的可裁剪特性。软件实现方法采用分层思想。

从对象的角度出发，在嵌入式软件范畴内可分为两部分，即底层和应用层。而底层则划分为三层：底层基础程序进行的是对物理层资源的直接控制，基于物理的寄存器控制，分为控制操作、状态操作、数据操作；交互层程序处理的是接口电路，通过调用底层函数接口，对板上的接口电路芯片进行控制，进而对相关的外围驱动、输入电路实施有效控制；诊断层程序利用硬件电路提供的诊断功能实现各个输入输出端口的底层故障诊断功能。应用层程序考虑的是应用策略的实施，通过调用交互层函数接口，驱动同一应用层面的执行器件，同时从传感器等信号输入器件上得到数据输入，根据功能也可以划分为应用层接口层、应用层诊断层和应用层控制层三个子层面。

底层基础程序的构建主要是基于发动机电子控制单元的核心控制主芯片内部资源和功能，建立完整的功能函数程序，采用宏定义的方式提供函数的完整参数列表，方便调用时对可选参数的取值范围进行查找。对外提供的形式为接口函数。依据函数的相关性进行归类，分别建立不同的库文件。以Freescale的16位单片机9s12dp512为例，分别建立以下功能驱动函数：MCU的初始化函数(包括时钟的设置、看门狗、RTI、端口的初始化)，ECT模块函数(包括模块的初始化、时钟的设置、输入捕捉的读取、输出比较的设置、中断的开关控制、中断入口)，SPI模块函数(包括模块的初始化、波特率设置、数据极性的设置、发送函数、接收函数)，PWM模块(包括模块的初始化，时钟源的选择、占空比的设置、PWM的使能与关闭)，AD模块(包括AD的初始化，AD数据的读取)，IO设置函数(包括IO的初始化，状态的读取、电平的设置)，中断模块函数(包括中断功能的初始化，中断的入口函数)，K线模块函数，Flash、EEPROM函数，CAN模块函数。

底层交互层程序的构建主要是基于发动机电控单元核心控制主芯片以外的芯片资源和功能，建立完整的功能函数程序，采用宏定义的方式提供函数的完整参数列表，方便调用时对参数范围的查找和确定。对外接口函数采用针对电控单元管脚的方式，即每个功能有哪些管脚可以实现，则将管脚号作为参数提供给函数，即可实现该功能在该管脚上的实现。依据函数的硬件相关性予以划分，分别建立不同的库文件。以某电控单元为例，建立以下功能函数：电源控制函数(常规电源和高电压)，小电流低位开关控制函数(6路)，大电流低位开关控制函数(18路)，氧传感器控制函数(包括加热控制，AD和通讯)，步进电机控制函数，热偶传感器控制函数。底层诊断层程序也是针对发动机电控单元管脚的，不同类型的管脚提供不同的诊断范畴，主要包括驱动线圈的开路短路、传感器开路短路和温度过高等。以某电控单元为例，包括初始化函数(包括诊断和通讯功能的初始化)，模拟量诊断函数，整形模块诊断函数，高速响应电磁阀低位开关诊断函数(12路)，点火线圈低位开关诊断函数(6路)，小电流低位开关诊断函数(6路)，步进电机诊断函数(双路双向)，OBD诊断函数，K线通讯函数。

应用层分解为三个子层面：应用接口层、应用诊断层和应用控制层。