基于汽車發動機控制模塊的耐久性測試系統研究

　　該子系統也是一個基于ARM單片機和CPLD為主要硬件框架的嵌入式計算機系統，并可通過現場總線，進行系統擴展。該子系統通過實時讀入模擬負載子系統中監測信號，監測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，并將監測結果，通過現場總線上傳到工控機。

圖6 點火、噴油信號監測原理

　　點火和噴油信號是汽車發動機中的關鍵信號，其周期和時序直接關系到汽車的運行狀態，因此監測它們的周期和時序尤為重要。本系統監測原理圖如圖6 所示，對于點火信號的監測，主要是監測它與CPS信號的同步，以及兩個或四個點火信號之間的時序關系。當CPLD尋找到點火信號與CPS同步的起始點后，根據輸入的PIP_IN信號，對各點火信號進行計數。每當一個點火周期完成后，在下一個點火周期向ARM 單片機產生一個中斷信號。該中斷信號觸發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值，判斷點火信號的時序和周期，并設置點火信號正常與否的標志。對于噴油信號的監測，主要是監測它與CPS信號的同步，以及它們之間的時序關系。當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都會監測其它三個噴油信號的狀態，如果其它三個噴油信號的狀態正常，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，本系統采用RS232的總線讀取方式由ARM 監測它們的周期變化。

　　3.4 現場總線通信子系統

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

　　信號發生子系統與工控機的CAN通信：（1）設置信號發生模塊，其設置范圍主要是CPS類型、啟動CPS、啟動正弦信號的產生及開關量輸入繼電器；（2）控制和讀取PCM故障代碼。信號發生模塊是工控機與PCM通信的中轉站。當工控機設置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向信號發生模塊發送指令，信號發生模塊接收到該指令后，只將ID更改后通過CAN1發送到PCM模塊。同理，信號發生模塊接收到PCM返回的 CAN報文后，只將ID更改后通過CAN0發送給工控機。考慮到不同PCM類型的通信接口差異，在信號發生模塊和PCM之間還添加了KLIN總線。當要設置PCM或讀取PCM的故障代碼時，信號發生模塊通過CAN0接收指令，轉化成KLIN報文后，發送到PCM模塊；同理，從PCM返回的KLIN報文，由信號發生板轉換成CAN報文后通過CAN0返回到工控機。
負載監測子系統與工控機之間的CAN通信：（1）設置繼電器矩陣。工控機向負載監測模塊發送設置繼電器矩陣的指令，負載監測模塊接收到指令后，將繼電器矩陣信息傳遞給對應模擬負載模塊；（2）讀取負載監測信息。在系統工作時，工控機不斷向負載監測模塊發送查詢負載監測信息的指令，負載監測模塊接收該指令后，將當前的PCM負載監測數據組合成CAN報文的形式發送給工控機。

　　此外，模擬負載子系統通過RS245總線與負載監測子系統相連，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置；環境實驗箱通過RS485 與工控機連接，接收其設置命令，調節環境溫度和濕度。

　　4、結論

　　目前，該系統已成功用于長安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，必將為開發汽車發動機控制系統提供扎實的設備保障。