dSPACE培訓教材-傳統(tǒng)車、新能源汽車、關鍵總成開發(fā)

1、dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE應用與實例應用與實例重慶大學機械傳動國家重點實驗室重慶大學機械傳動國家重點實驗室dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE概述概述第一部分第一部分dSPACE dSPACE 應用應用 總部設在德國總部設在德國 Paderborn(Paderborn(帕德博恩帕德博恩 ) ) 成立于成立于19881988年年 僅僅PaderbornPaderborn就有就有230230多員工多員工 超過超過70% 70% 的員工是技術人員的員工是技術人員BerlinPaderbornDsseldorfMunich+FrankfurtSchwaitenkirc

2、hendSPACE 公司公司 硬件在回路仿真系統(tǒng)硬件在回路仿真系統(tǒng) 超過超過 70% 70% 的產(chǎn)品銷往德國以外的產(chǎn)品銷往德國以外dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE 產(chǎn)品應用領域產(chǎn)品應用領域dSPACE目前廣泛應用于：目前廣泛應用于： 航空航天：如開發(fā)飛行模擬器航空航天：如開發(fā)飛行模擬器 電力電子：如電力輸配電系統(tǒng)開發(fā)與測試電力電子：如電力輸配電系統(tǒng)開發(fā)與測試 汽車：如汽車：如 ABSABS控制器的開發(fā)與測試控制器的開發(fā)與測試 發(fā)動機：如發(fā)動機控制與發(fā)動機仿真發(fā)動機：如發(fā)動機控制與發(fā)動機仿真 機器人：如機器人控制算法的研究機器人：如機器人控制算法的研究 工業(yè)控制：電機控制、加工過

3、程控制等工業(yè)控制：電機控制、加工過程控制等 dSPACE dSPACE 應用應用 在當今社會，市場對產(chǎn)品的需求呈現(xiàn)多樣性、快速性的趨勢，控制器的開發(fā)面臨著多樣性需求和快速開發(fā)之間的矛盾；對控制系統(tǒng)魯棒性和可靠性的要求也日趨增加，并行工程（即：設計、實現(xiàn)、測試和生產(chǎn)準備同時進行）被提上了日程。 dSPACE為這些問題的解決創(chuàng)造了一個良好的環(huán)境，在開發(fā)過程中dSPACE為快速控制原型（RCP）和硬件在回路仿真（HILS）提供了統(tǒng)一的應用平臺。在快速控制原型中dSPACE作為控制器與實驗對象相連，通過Controldesk觀察控制算法的性能，如果控制算法不理想，可以很快地進行反復修改設計，反復實驗直

4、到找到理想的控制方案。在硬件在回路仿真中dSPACE充當控制對象，模擬控制對象產(chǎn)生的信號，用來檢驗開發(fā)的控制算法正確性和可靠性。dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE 集成平臺集成平臺開發(fā)的初期開發(fā)的初期：l 繼承離線控制系統(tǒng)設計與仿真結果繼承離線控制系統(tǒng)設計與仿真結果l 實時研究控制系統(tǒng)設計實時研究控制系統(tǒng)設計4 系統(tǒng)的時間特性系統(tǒng)的時間特性4 實時地確定實時地確定I/OI/O采樣時間采樣時間4 測試軟件中斷、硬件中斷測試軟件中斷、硬件中斷4 研究中斷優(yōu)先級的影響研究中斷優(yōu)先級的影響4 為硬件設計提供參考依據(jù)為硬件設計提供參考依據(jù)開發(fā)的中后期：開發(fā)的中后期：l 測試控制計算機的功能

5、測試控制計算機的功能4控制計算機是真實的控制計算機是真實的l 測試控制系統(tǒng)的硬件接口測試控制系統(tǒng)的硬件接口4傳感器和部分執(zhí)行部件是真實的傳感器和部分執(zhí)行部件是真實的dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE V-Cycle 開發(fā)流程開發(fā)流程快速控制原型目標代碼生成硬件在回路仿真標定功能設計dSPACE dSPACE 應用應用分析分析,設計設計從概念設計到測試從概念設計到測試建模建模, 仿真仿真I/O 庫庫Build實現(xiàn)實現(xiàn)實時測試實時測試自動化測試自動化測試監(jiān)控監(jiān)控, 調節(jié)調節(jié)dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE 產(chǎn)品產(chǎn)品SPACEF dSPACE 軟件軟件4 RTI（離線工

6、具與實時工具的接口）（離線工具與實時工具的接口）4 ControlDesk（測試和實驗軟件工具）（測試和實驗軟件工具）F dSPACE 硬件硬件4 單板系統(tǒng)單板系統(tǒng)4 組件系統(tǒng)組件系統(tǒng) h 處理器板處理器板h I/O 接口板接口板dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE 軟件產(chǎn)品軟件產(chǎn)品-RTIRTI的優(yōu)點的優(yōu)點 完美的集成于完美的集成于Simulink 整體開發(fā)環(huán)境的核心整體開發(fā)環(huán)境的核心 自動實現(xiàn)代碼的生成和下載自動實現(xiàn)代碼的生成和下載 無須手工編寫代碼無須手工編寫代碼 支持多處理器系統(tǒng)支持多處理器系統(tǒng) 在在Simulink中對模型進行分割中對模型進行分割 指定處理器之間的通訊協(xié)議

7、指定處理器之間的通訊協(xié)議 保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恢滦员ＷC數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恢滦?支持處理器間中斷支持處理器間中斷 指定硬件及軟件中斷指定硬件及軟件中斷 支持單采樣頻率和多采樣頻率支持單采樣頻率和多采樣頻率 支持單任務模式和多任務模式支持單任務模式和多任務模式RTWMATLABSimulinkStateflowRT-SoftwareRT-HardwareReal-Time InterfacedSPACE dSPACE 應用應用dSPACE 軟件產(chǎn)品軟件產(chǎn)品- RTIdSPACE dSPACE 應用應用dSPACE 硬件產(chǎn)品硬件產(chǎn)品 - 控制器板控制器板開發(fā)目標開發(fā)目標:通過單一板實施快速控制原型設計通過單一

8、板實施快速控制原型設計填補填補 DS1102 和標準組件系統(tǒng)之間的空白和標準組件系統(tǒng)之間的空白支持高性能處理器支持高性能處理器 PowerPC PPC604e 內置綜合內置綜合 I/O 功能功能 8 D/A 20 A/D 32 數(shù)字數(shù)字I/O RS232/RS422 三相及單相三相及單相PWM CAN接口接口 DS1103 控制器板控制器板dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE 硬件產(chǎn)品硬件產(chǎn)品 - 控制器板控制器板開發(fā)目標開發(fā)目標: :通過單一板實施快速控制原型設計通過單一板實施快速控制原型設計采用采用PCI總線結構總線結構支持高性能處理器支持高性能處理器 PowerPC PPC6

9、03e32MByte SRAM內置綜合內置綜合 I/O 功能功能 8 D/A; 8 A/D 2 增量編碼器接口增量編碼器接口 32 數(shù)字數(shù)字I/O RS232/RS422 三相及單相三相及單相PWMDS1104 控制器板控制器板dSPACE dSPACE 應用應用DS1005主處理器板主處理器板強大的計算能力和強大的計算能力和I/OI/O管管理能力理能力DS1005 從處理器板從處理器板dSPACE 硬件產(chǎn)品硬件產(chǎn)品 - 標準組件系統(tǒng)標準組件系統(tǒng)標準組件系統(tǒng)標準組件系統(tǒng)Processor 板板+I/O 板板A/D轉換板D/A轉換板定時/數(shù)字I/O板增量編碼器接口板MIL-1553接口板其它I/

10、O板RS232/422/485 串行接口板PHSdSPACE dSPACE 應用應用dSPACE硬件產(chǎn)品硬件產(chǎn)品 - 汽車內置系統(tǒng)汽車內置系統(tǒng)dSPACE專門為汽車用戶提供快速開發(fā)及測試系統(tǒng)專門為汽車用戶提供快速開發(fā)及測試系統(tǒng)MicroAutoBox 用于對汽車進行快速測試 價廉質優(yōu)AutoBox 快速開發(fā)汽車控制系統(tǒng) 在產(chǎn)品型ECU制成前進行汽車內置試驗 充足的可擴展I/OdSPACE dSPACE 應用應用利用利用dSPACE進行汽車控制器開發(fā)過程進行汽車控制器開發(fā)過程第二部分第二部分dSPACE dSPACE 應用應用部件部件需求需求功能設計功能設計系統(tǒng)分解系統(tǒng)分解系統(tǒng)確認系統(tǒng)確認功能測

11、試功能測試部件集成部件集成部件設計部件設計HW / SWHW / SW系統(tǒng)系統(tǒng)開發(fā)開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)流程設設計計集集成成dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE控制器控制器V模式開發(fā)流程模式開發(fā)流程目標代碼生成硬件在回路仿真標定快速控制原型功能設計dSPACE dSPACE 應用應用三個重要的概念三個重要的概念軟件在回路 控制器與控制對象的功能仿真原型控制器在回路仿真 原型控制器 控制對象硬件在回路真實的ECU虛擬仿真控制對象dSPACE dSPACE 應用應用當今的開發(fā)流程當今的開發(fā)流程- V循環(huán)循環(huán)功能設計功能設計目標代碼生成目標代碼生成Hardware-in-the-LoopCalib

12、ration快速控制原型快速控制原型MATLAB/Simulink/Stateflow建模與仿真的平臺，首先用于離線仿真把框圖作為可執(zhí)行的技術規(guī)范dSPACE dSPACE 應用應用MATLAB / Simulinkn工程計算的標準軟件n基于模型的控制器設計n用Simulink對非線性動態(tài)系統(tǒng)仿真dSPACE dSPACE 應用應用Stateflow 事件驅動控制邏輯建模 用圖形化方式創(chuàng)建有限狀態(tài)機 狀態(tài)及狀態(tài)轉移 事件定義（全局或局部） 動作語言 流程圖 具有良好的分層設計結構 使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結構維護 與Matlab/Simulink無縫結合 支持代碼生成（Stateflow Coder）d

13、SPACE dSPACE 應用應用例：發(fā)動機控制例：發(fā)動機控制 在在 Simulink中進行功能設計中進行功能設計 標準的設計描述文件 仿真的基礎 快速控制原型的基礎 產(chǎn)品代碼生成的基礎 硬件在回路仿真的基礎 控制單元開發(fā)人員的“可執(zhí)行技術規(guī)范”dSPACE dSPACE 應用應用當今的開發(fā)流程當今的開發(fā)流程- V循環(huán)循環(huán)快速控制原型快速控制原型目標代碼生成目標代碼生成Hardware-in-the-Loop標定標定功能設計功能設計dSPACE 原型原型實驗室與車載測試的可靠方案通過自動代碼生成工具可以在幾分鐘內把框圖變成實時的實驗多種規(guī)格的硬件適用于不同的計算能力與I/O要求dSPACE d

14、SPACE 應用應用從離線到實時從離線到實時打開離線模型去掉仿真的對象dSPACE dSPACE 應用應用從離線到實時從離線到實時打開離線模型去掉仿真的對象打開dSPACE的I/O庫與模型相連拖放適當?shù)腎/O塊到模型中dSPACE dSPACE 應用應用從離線到實時從離線到實時生成代碼自動下載到dSPACE實時的硬件打開離線模型去掉仿真的對象打開dSPACE的I/O庫與模型相連拖放適當?shù)腎/O塊到模型中dSPACE dSPACE 應用應用離線到實時離線到實時生成代碼自動下載到dSPACE實時的硬件打開離線模型去掉仿真的對象打開dSPACE的I/O庫與模型相連拖放適當?shù)腎/O塊到模型中開始交互式

15、試驗dSPACE dSPACE 應用應用生成 I/O代碼激活編譯/連接器下載應用程序實時硬件Real-Time Interface/實時接口實時接口Real-Time Interface/實時接口實時接口自動生成實時接口程序:- 代碼生成-加入實時操作系統(tǒng)-下載應用程序生成數(shù)據(jù)表用于監(jiān)視數(shù)據(jù)與參數(shù)調節(jié)dSPACE dSPACE 應用應用ControlDesk/實驗控制臺實驗控制臺硬件管理硬件配置下載 實驗控制開始, 停止, .虛擬儀器可視化的測量變量可視化的模型參數(shù)在線調參數(shù)據(jù)獲取 參數(shù)編輯 實驗管理收集實驗數(shù)據(jù) dSPACE dSPACE 應用應用RCP dSPACE 的優(yōu)點的優(yōu)點:無縫的工

16、具（即適用RCP又適用HIL）無縫的工具鏈dSPACE dSPACE 應用應用RCP的硬件的硬件組件系統(tǒng) 單板系統(tǒng) ECU-原型硬件 dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE 應用實例應用實例-控制器控制器六自由度機器人定位控制 對系統(tǒng)進行高精度控制，即使在低速情況下也同樣有效 (絕對和相對位置)馬達信號傳感器信號開關(操作, 停止)增量編碼器信號Matlab/SimulinkReal-Time WorkshopMLIBMTRACEReal-Time InterfaceCompilerControlDeskHOST PCdSPACE 用于伺服控制 （RCP）dSPACE dSPACE

17、應用應用目標代碼生成目標代碼生成標定標定快速控制原型快速控制原型功能設計功能設計TargetLink從MATLAB/Simulink/Stateflow生成定點代碼可靠性、效率、可讀性能與手工代碼媲美對于不同的控制器與編譯器可選擇不同的優(yōu)化方法自動定標 （scaling） 當今的開發(fā)流程- V循環(huán)dSPACE dSPACE 應用應用Mathworks 代碼生成工具代碼生成工具 Real-Time Workshop Stateflow Coder Fixed-Point Blockset Real-Time Workshop Embedded Coder Embedded Target for

18、MPC555dSPACE dSPACE 應用應用無縫連接無縫連接TargetLink原型硬件產(chǎn)品ECUMATLAB / Simulink / Stateflow實時代碼生成工具 Real-Time WorkshopdSPACE dSPACE 應用應用當今的開發(fā)流程當今的開發(fā)流程- V循環(huán)循環(huán)目標代碼生成硬件在回路仿真標定Rapid Prototyping快速控制原型功能設計dSPACE dSPACE 應用應用開發(fā)的任務開發(fā)的任務實時硬件實時硬件仿真模型仿真模型I/OI/O傳感器傳感器執(zhí)行器執(zhí)行器信號調理信號調理故障仿真故障仿真負載仿真負載仿真電控單元電控單元軟件控制軟件控制診斷與診斷與標定標定

19、.模型開發(fā)模型開發(fā)實時實時 I/O信號采集信號采集實驗定義實驗定義dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE 應用實例應用實例- 汽車汽車dSPACE, Audi 及 Tesis 聯(lián)合運用 HIL仿真方法測試 ECUdSPACE dSPACE 應用應用 目標: 減少尾氣排放 利用旁通技術開發(fā)新的基于模型的ERG控制算法 無需更改ECU代碼旁通技術實例: Fiat EGR-功能開發(fā)dSPACE 應用實例應用實例- 汽車汽車dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE 應用實例應用實例- 電力機車電力機車 高性能應用高性能應用 仿真步長仿真步長 = 30 us通過通過RTI-MP 采用采

20、用SIMULINK 自動代碼生成自動代碼生成 84 路高速路高速 I/O 信號信號Original On-BoardControl RackSimulator ControllerInverterRectifiermechanicalPower LinepulsescurrentsAdtranz (ABB Daimler Benz)： HIL 模擬電力機車dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE 應用實例應用實例- 電力機車電力機車模塊化, 靈活的系統(tǒng)結構可調整的 I/O 和操作電源8 個處理器高速 I/O智能化系統(tǒng)采用Simulink框圖實現(xiàn)DSPDSPALPHASpeedASM1/

21、2PWM InCurrentsPWM InCurrentsLinkPX20#2DSPDDSDACDACTime-StampLink2DSPALPHAPower NetworkCurrentsDigital I/ODigital InVoltagesCurrentsDSPPX20#1Digital I/ODACDACLinkTime-StampDigital InTime-StampLink2Time-StampDSPAdtranz (ABB Daimler Benz)： HIL 模擬電力機車dSPACE dSPACE 應用應用MicroAutoBox應用應用第三部分第三部分dSPACE dSP

22、ACE 應用應用模擬信號采集、轉換及輸出模擬信號采集、轉換及輸出dSPACE dSPACE 應用應用數(shù)模及模數(shù)轉換數(shù)模及模數(shù)轉換 一般來說，外部被控對象的狀態(tài)反映為電壓信號的變化，這類信號屬于模擬信號，計算機無法直接處理，計算機只能處理數(shù)字信號。 模數(shù)轉換把模擬信號轉換為可用計算機直接處理的數(shù)字信號，而數(shù)模轉換剛好相反，把計算機處理的結果轉換為模塊信號，輸出到外部設備。dSPACE中的模數(shù)及數(shù)模轉換中的模數(shù)及數(shù)模轉換 MicroAutoBox為模數(shù)及數(shù)模轉換提供了強大的軟硬件支持，而且非常方便使用。 MicroAutoBox為模數(shù)轉換提供了16路通道，為數(shù)模轉換提供了8路通道。 在MicroA

23、utoBox連接端口通道號請查閱相關的幫助文檔。dSPACE dSPACE 應用應用使用使用dSPACE模數(shù)及數(shù)模轉換步驟模數(shù)及數(shù)模轉換步驟 建立軟件模型 決定使用通道號 硬件連線 使用dSPACE的AD或DA模塊代替軟件模型中相應的信號宿或源 編譯模型并下載到dSPACE中運行 觀察運行結果dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE數(shù)模及模數(shù)轉換實例數(shù)模及模數(shù)轉換實例 這里使用一個實例說明dSPACE中數(shù)據(jù)及模數(shù)轉換的使用方法。 建立如圖所示的模型。dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE數(shù)模及模數(shù)轉換實例數(shù)模及模數(shù)轉換實例 經(jīng)過離線仿真驗證該程序正確后，把輸入及輸出部分分別替

24、換為AD模塊和DA模塊，并配置正確的端口。如圖所示。dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE數(shù)模及模數(shù)轉換實例數(shù)模及模數(shù)轉換實例dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE數(shù)模及模數(shù)轉換實例數(shù)模及模數(shù)轉換實例 連接相應的硬件設備，編譯該模型并下載到dSPACE中后，可以觀察看程序運行的結果。這里使用信號發(fā)生器產(chǎn)生輸入信號，用示波器觀察輸出信號。 該模型演示了使用PID控制方法，對目標對象進行控制效果。在程序運行的過程中，可以在ControlDesk中修改PID控制器的參數(shù)，從而實時觀察其控制效果。dSPACE dSPACE 應用應用數(shù)字量信號輸入輸出數(shù)字量信號輸入輸出dSPACE

25、dSPACE 應用應用dSPACE中的數(shù)字量輸入輸出中的數(shù)字量輸入輸出 MicroAutoBox為模數(shù)及數(shù)模轉換提供了強大的軟硬件支持，而且非常方便使用。 MicroAutoBox為模數(shù)轉換提供了16路通道，為數(shù)模轉換提供了8路通道。 在MicroAutoBox連接端口通道號請查閱相關的幫助文檔。dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE中的數(shù)字量輸入輸出中的數(shù)字量輸入輸出上拉電阻形數(shù)字量輸入與無上拉上拉電阻形數(shù)字量輸入與無上拉/下位式的數(shù)字量輸入通道的區(qū)別下位式的數(shù)字量輸入通道的區(qū)別上上拉拉電電阻阻式式無無上上拉拉下下拉拉電電阻阻式式上拉電阻式數(shù)字量輸入通道通常用于測量開關量，未接傳感

26、器時，通道的對地電壓為5V，此時狀態(tài)為1，當傳感器“接通”時，其對地電壓為零或接近于零，狀態(tài)為0。該通道采集傳感器的電壓信號，并進行模數(shù)轉換，當電壓值大于3.9V時，狀態(tài)為1，當電壓值小于0.8V時，狀態(tài)為1，處于中間時為前一狀態(tài)。dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE中的數(shù)字量輸入輸出中的數(shù)字量輸入輸出 MicroAutoBox提供了16路上拉電阻形的標準數(shù)字量輸入通道，16路無上拉/下位式的標準數(shù)字量輸入通道，4路頻率/脈寬測量通道。 端口類型及通道號需查閱相關的幫助文檔。 MicroAutoBox提供了26路標準數(shù)字量輸出通道，8路PWM脈寬輸出通道。 端口類型、端口號、通道號

27、及不同端口的輸入初始狀態(tài)請查閱相關的幫助文檔。dSPACE dSPACE 應用應用使用使用dSPACE數(shù)字輸入輸出步驟數(shù)字輸入輸出步驟 建立軟件模型 決定使用的類型及通道號 硬件連線 使用dSPACE的DIO模塊代替軟件模型中相應的信號宿或源 對dSPACE的DIO模塊的屬性進行設置 編譯模型并下載到dSPACE中運行 觀察運行結果dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE中的數(shù)字量輸入實例中的數(shù)字量輸入實例變速箱檔位測試變速箱檔位測試dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE中的數(shù)字量輸入實例中的數(shù)字量輸入實例右圖中：右圖中： Module number、Group number

28、:用于用于確定接口組，具體需查接口表；確定接口組，具體需查接口表； Boots mode:選擇模式，此處選默認的選擇模式，此處選默認的chassis ctrl方式；方式； Channel selection:選擇要應用的具體接選擇要應用的具體接口，以向量的形式選擇?？梢赃x擇口，以向量的形式選擇?？梢赃x擇1-8的任的任意組合。意組合。以上為多通道數(shù)字量輸入模塊，以上為多通道數(shù)字量輸入模塊，dSPACEdSPACE還還提供了單通道數(shù)字量輸入模塊，使用方法提供了單通道數(shù)字量輸入模塊，使用方法與多通道類似與多通道類似dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE中的數(shù)字量輸入實例中的數(shù)字量輸入實例轉

29、速測試轉速測試dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE中的數(shù)字量輸入實例中的數(shù)字量輸入實例dSPACE中的數(shù)字量輸入實例中的數(shù)字量輸入實例右圖中：右圖中： Module number、Channel number:用用于確定接口號，具體需查接口表；于確定接口號，具體需查接口表； Block function：選擇信號測量的類型：選擇信號測量的類型：frequency為測量頻率，為測量頻率， pulse width 為測量為測量脈寬。脈寬。 Edge polarity ：用于確定所測量信號：用于確定所測量信號的邊界：的邊界：rising表示測量周期從上升沿開始，表示測量周期從上升沿開始，

30、falling表示從下降沿開始。表示從下降沿開始。 Range ：用于定義所能測量的最大最：用于定義所能測量的最大最小值。小值。以上為單通道輸入模塊，以上為單通道輸入模塊，dSPACEdSPACE還提供了還提供了多通道輸入模塊及頻率脈寬混合測量模塊，多通道輸入模塊及頻率脈寬混合測量模塊，使用方法與單通道類似使用方法與單通道類似dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE中的數(shù)字量輸出實例中的數(shù)字量輸出實例電磁閥控制電磁閥控制dSPACE dSPACE 應用應用右圖中：右圖中： Module number、Group number:用于用于確定接口組，具體需查接口表；確定接口組，具體需查接口

31、表； Channel selection:選擇要應用的具體接選擇要應用的具體接口，以向量的形式選擇?？梢赃x擇口，以向量的形式選擇?？梢赃x擇1-8的任的任意組合。意組合。 Initial output state：確定各通道的初：確定各通道的初始值。始值。0為低，為低，1為高。為高。 Termination state：選擇是否在仿真結：選擇是否在仿真結束時使用下面定義的終值。束時使用下面定義的終值。 以上為多通道數(shù)字量輸出模塊，以上為多通道數(shù)字量輸出模塊，dSPACEdSPACE還還提供了單通道數(shù)字量輸出模塊，使用方法提供了單通道數(shù)字量輸出模塊，使用方法與多通道類似與多通道類似dSPACE中的

32、數(shù)字量輸出實例中的數(shù)字量輸出實例dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE中的中的PWM輸出實例輸出實例電機控制電機控制PWM控制端口控制端口dSPACE dSPACE 應用應用右圖中：右圖中： Module number、Channel number:用用于確定接口組，具體需查接口表；于確定接口組，具體需查接口表； signal polarity：選擇：選擇 PWM作用方式，作用方式，高有效或底有效；高有效或底有效； PWM period：填寫：填寫PWM周期；周期； Initial duty cycle：確定通道的初始占空：確定通道的初始占空比；比； Termination stat

33、e：選擇是否在仿真結：選擇是否在仿真結束時使用下面定義的終值。束時使用下面定義的終值。 dSPACE中的中的PWM輸出實例輸出實例dSPACE dSPACE 應用應用串口數(shù)據(jù)通訊方法與實例串口數(shù)據(jù)通訊方法與實例dSPACE dSPACE 應用應用串口基本知識串口基本知識 串口端口有9針和15針兩種形式。目前在控制領域最常用的是9針的這種。 配對的兩個串口有公口和母口之分，把有針的那個端口稱為公口，另一個稱為母口。 9針串口的每根針都有指定的編號，在通訊過程中有不同的用途。 常用的串口通信方式有RS232、 RS422、 RS485。dSPACE dSPACE 應用應用 盡管串口有9根針可以供實

34、用，但在控制領域中最經(jīng)常使用其中的3根，分別是TXD，RXD和GND，已經(jīng)足以滿足控制中數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收的需要。其它的針腳用與更復雜的外圍設備的連接與控制。 這里我們討論dSPACE通過此3根針實現(xiàn)的串口數(shù)據(jù)通訊的方法，并通過一實例來說明其中的操作步驟。串口基本知識串口基本知識 9針串口端口針腳編號及作用 1 DCD，載波檢測； 2 RXD，接收數(shù)據(jù)； 3 TXD，發(fā)出數(shù)據(jù)； 4 DTR，數(shù)據(jù)終端準備好； 5 GND，信號地線； 6 DSR，數(shù)據(jù)準備好； 7 RTS，請求發(fā)送； 8 CTS，清除發(fā)送； 9 RI，振鈴指示。dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE對串口通訊的支持對串口通

35、訊的支持 dSPACE不同的版本對串口支持程度不同。 DS1401只支持RS232一種串口通訊模式，不支持RS422和RS485模式。 在DS1401中，RS232模式支持的最大數(shù)據(jù)波特率為115.2kBd。 每種模式都支持可設置的數(shù)據(jù)位數(shù)、奇偶校驗位、停止位以及輸入輸出緩沖區(qū)大小。dSPACE dSPACE 應用應用使用使用dSPACE串口數(shù)據(jù)通訊的步驟串口數(shù)據(jù)通訊的步驟 （1）硬件連線 MicroAutoBOX板并不向外提供串口端口9針形式的連接，并不能與相應的串口直接連接進行通訊。DS1401只對外提供一路串口通信的TXD和RXD. 為了使dSPACE與串口通訊，需要把MicroAuto

36、BOX提供串口通訊能力的兩根針引出，另一端與串口的公口或母口相連。dSPACE每個接口每根針的意義可以相關的幫助文檔中獲得。 （2）使用串口設置進行串口通訊設置 串口通訊設置模塊包括了串口通訊模式、波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位、停止位以及輸入輸出緩沖區(qū)大小的設置，其它一些設置與dSPACE是否能與外界通訊成功也密切相關，將在實例講解中詳細講述。 串口通訊設置模塊名稱是Serial Setup。如果有其它的串口通訊模塊存在于模型中（比如讀模塊或寫模塊），則該模塊必須存在，否則不能通過編譯。dSPACE dSPACE 應用應用 （3）使用串口讀寫模塊接收或發(fā)送數(shù)據(jù) 串口讀寫模塊完成實際的數(shù)據(jù)接收或發(fā)

37、送功能。 串口讀寫模塊利用相應串口設置模塊中的設置信息，與外部設置進行通訊。 串口讀寫模塊均配有獨立的設置選項，將在實例中再進行詳細的說明。使用使用dSPACE串口數(shù)據(jù)通訊的步驟串口數(shù)據(jù)通訊的步驟dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例 這里通過實例演示利用dSPACE進行串口通訊的詳細步驟以及程序的編寫方法。 實例例演示了dSPACE與PC機之間互相通訊，即從dSPACE發(fā)送數(shù)據(jù)給PC機，PC機同時給dSPACE發(fā)送數(shù)據(jù)，它們之間接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)同時進行，互不影響。dSPACE dSPACE 應用應用 準備工作 接線 把dSPACE串口通訊所

38、需的數(shù)據(jù)線引出，并連接上一個串口。這里串口端口可以選擇公口或母口，取決于被控設備的串口端口。 注意，雖然從dSPACE接出的串口端口形式可以不同，但是接選擇公口或母口會導致其接線方式的不同。其原因是因為前面對串口針腳信號的定義是針對公口的，而對于兩個利用串口通訊的設備來說，一端的發(fā)送數(shù)據(jù)，對應另一端的接收數(shù)據(jù)，這樣雙方才能順利地進行通訊。因此，當選擇公口時，dSPACE的TXD接串口端口的3腳，RXD接串口端口的2腳。如果選擇母口時， dSPACE的TXD接串口端口的2腳，RXD接串口端口的3腳。如果上述針腳接錯，將導致不能正確通訊。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPA

39、CE dSPACE 應用應用 準備工作 PC機端串口通訊軟件 PC機端串口通訊軟件負責從串口接收dSPACE發(fā)送來的數(shù)據(jù)，同時給dSPACE發(fā)送數(shù)據(jù)。 為了調試的需要，我們不必要懂得如何在PC機上編寫串口通訊軟件，也不必要從頭開始編寫。目前，比較常用的一個軟件為“串口調試助手”，該軟件完全免費，功能齊全，容易使用，而且已經(jīng)過大多數(shù)人的測試及認可，是串口調試必不可少的一個工具。 串口調試助手只支持三線制的串口通訊，這已滿足控制領域的需要。串口調試助手能選擇串口號，設置波特率、奇偶校驗位、數(shù)據(jù)位、停止位，支持十六進制發(fā)送和顯示，支持定時發(fā)送和手動發(fā)送，支持文件發(fā)送，對接收的數(shù)據(jù)保存成文件等功能。d

40、SPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 串口調試助手界面dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 打開Matlab/Simulink，新建一個Simulink仿真程序。如圖所示。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 從Simulink模塊庫中選擇dSPACE串口設置模塊，其位置位于dSPACE RTI1401DS1401 Standard I/O SER TYPE1庫中，如圖所示。dSPA

41、CE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 選擇其中的串口通訊設置模塊DS1103SER_SETUP，并拖動放入剛建立的空白仿真程序中，如圖所示。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 雙擊串口通訊設置模塊，將彈出串口通訊設置選項窗口（注意，此前必須先插入dSPACE加密狗，否則無法彈出該窗口），如圖所示。該選項窗口中有四個選項卡，每個選項均提供了對串口通訊不同的設置，下面將詳細介紹各個設置內容及其對串口通訊的影響。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊

42、實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 第一個選項卡名稱為Unit，意為“模塊”，提供了一行文字說明，表達設置該模塊的意圖為“為通用異步接收和傳送接口設置全局選項”。用于選擇串口通道，在些兩項均選“1”。（Channel Number為1時為串口通信，2時為Lin通信）dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用第二個選項卡名稱為UART，意為“通用異步接收和傳送”，該選項卡包含了大多數(shù)對串口正常通訊有著關鍵影響的設置。下面逐一解釋各個選擇的含義。第一行Transceiver，即傳輸模式，根據(jù)UNIT項

43、的設定，此處自動為RS232，不能修改。第二行Baud rate，即波特率設置，這里需要輸入一個值，最大可輸入值為115200，此例中設為57600。第三行Data bits，即數(shù)據(jù)位數(shù)設置，可供選擇有5,6,7,8，此例中設為8。第四行Stop bits，即停止位設置，可供選擇有1,1.5,2，此例中設為1。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用第五行Parity，即奇偶校驗位設置，可供選擇有No,Odd,Even,Force parity one,Force Parity zero， 此例中設為No。第六行為Copy data to RX

44、SW FIFO after reception of ? bytes at latest，意為在收到最近的多少個字節(jié)數(shù)據(jù)后，把這些數(shù)據(jù)拷貝到輸入緩沖區(qū)。可供選擇的設置有1，4，8，14。 ， 此例中設為14。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 第三個選項卡名稱為FIFO，意為“輸入輸出緩沖區(qū)”，在這里可以設置接收或發(fā)出數(shù)據(jù)時緩沖區(qū)的大小，也可以對接收的緩沖區(qū)作更細致的設置。選項中的SW FIFO size指輸入輸出緩沖區(qū)的大小，單位為字節(jié)。這里可以輸入一個數(shù)字，但是該數(shù)字必須是2的n次冪，否則不予接受。默認緩沖

45、區(qū)的大小為64字節(jié)。本例中，使用默認值64字節(jié)，不需要修改。 該選項卡中還有一個專門針對接收緩沖區(qū)的設置，即RX SW FIFO，其中的Overwrite mode是指當接收緩沖區(qū)中已經(jīng)滿了，新的數(shù)據(jù)又來了，該如何處置原來緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。這里提供了兩種選擇，Discard new data指丟棄新的數(shù)據(jù)，不予接收，Replace old data with new data指用新的數(shù)據(jù)覆蓋原來的數(shù)據(jù)。當選擇后者時，下面允許設置被覆蓋塊的大小。不同的選擇會導致dSPACE產(chǎn)生不的行為。這里采用默認設置，即Discard new data。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSP

46、ACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 第四個選項卡為Advanced，意為“高級設置”。在該選項卡里只有一個選項，Disable UART on termination，意為在通訊結束時，禁用UART。默認情況下被選擇，不需要修改。如圖所示。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 同樣從庫中把串口讀模塊CAN_TYPE1_SER_RX_M1_C1加入到仿真程序中。如圖所示。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊

47、實例串口數(shù)據(jù)通訊實例 建立dSPACE串口通訊程序 雙擊串口讀模塊，打開其選項設置窗口。如圖所示。串口讀模塊選項設置窗口共有三個選項卡，第一個選項卡為Unit，與串口設置模塊設置窗口中的第一個選項卡一樣，填寫方式也一致，這里不詳細解說。dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 第二個選項卡為RX Parameters，意思為接收參數(shù)。如圖所示。該選項卡中有兩個大的設置組，其中第一個組為接收模式設置，第二個組為接收字節(jié)數(shù)設置。第二個組下面根據(jù)所設置不同，有更多的子選項。下面分別介紹。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用

48、 建立dSPACE串口通訊程序 在接收模式設置組中，可以設置當讀緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)少于設定的接收字節(jié)數(shù)時，如何處理。有兩個選擇項，其一為Read available any way，即無論緩沖區(qū)中有多少數(shù)據(jù)，都讀取并傳送給用戶。這時可能導致用戶接收到的數(shù)據(jù)不是設定的字節(jié)數(shù)。選項二為Skip read operation，即忽略讀操作，直到緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)多于或等于設定的接收字節(jié)數(shù)時才執(zhí)行讀操作，這保證了用戶接收到的數(shù)據(jù)永遠為指定的大小。 在接收字節(jié)設置組中，有兩個子選項組，在同一時刻，只允許其中一個是可設置的。這通過Parameter flexibility，即參數(shù)的可變性選項來控制。如果該選項設置為

49、tunable，則指接收的字節(jié)數(shù)是可變的，其具體大小在運行的過程中可通過模塊的NumBytes接口輸入（選中by input port選項），或在該模塊中指定大小，在程序運行時該值通過ControlDesk實時修改。如果設置為non-tunable，則接收的字節(jié)大小將一直保持不變。無論以何種方式指定，其可接收的最大字節(jié)數(shù)為串口設置模塊中設定的輸入輸出緩沖區(qū)值減去一。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 第三個選項卡為高級設置選項，該選項卡可以設置是否啟用NumRXBytes和Status輸出口。NumRXByte

50、s說明本次接收到的字節(jié)數(shù)，即NumBytes輸出口中數(shù)據(jù)量的大小。Status輸出口說明了本次讀操作是否成功或失敗。如果成功，該輸出口的值為0，否則為 其 它 值 ， 詳 細 的 說 明 請 查 閱dSPACE幫助。在較復雜的控制程序中，這兩個值為下一步的程序邏輯提供了依據(jù)。 啟用NumRXBytes和Status輸出口，以便在ControlDesk中監(jiān)視讀操作的狀態(tài)。如圖所示。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 我們把讀取到的數(shù)據(jù)保存在一個Data Memory中，Status端口和NumRXBytes端口簡

51、單的忽略。結果如圖所示。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 我們已經(jīng)可以從串口接收數(shù)據(jù)并保存了下來，下一步就是要建立從串口發(fā)送數(shù)據(jù)的程序。發(fā)送數(shù)據(jù)利用的是dSPACE庫中的串口寫模塊CAN_TYPE1_SER_TX_M1_C1，我們從庫中把該模塊拖出放到窗口上。如圖所示。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 建立dSPACE串口通訊程序 默認情況下，串口寫模塊有兩個輸入端口和兩個輸出端口，但是經(jīng)過設置以后，可以只有一個輸入端口。串口寫模塊的設置與串口讀模塊的設

52、置非常相似，這里不再細說。我們設置發(fā)送固定8字節(jié)的數(shù)據(jù)，如果緩沖區(qū)滿，則丟棄新的數(shù)據(jù)。我們把保存讀數(shù)據(jù)的Data Memory中的數(shù)據(jù)通過串口寫模塊發(fā)送。如圖所示。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 測試dSPACE串口通訊 我們串口數(shù)據(jù)通訊的第一個例子已經(jīng)完成，啟動dSPACE及ControlDesk，編譯并下載已經(jīng)制作好的Simulink仿真程序，在ControlDesk中設置好監(jiān)視界面，連接dSPACE與PC機，運行串口調試助手（這些知識應該都已經(jīng)具備）。在串口助手中輸入一定的數(shù)據(jù)，并啟動定時發(fā)送，將看到dSPACE可以接收到發(fā)來的數(shù)

53、據(jù)，同時dSPACE把接收到的數(shù)據(jù)回發(fā)給串口調試助手。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用 總結 通過例一，我們可以看到，使用dSPACE與外部設備進行串口通訊并不困難，關鍵在于模塊的設置中，應該采用與配對通訊設備中相同的參數(shù)設置。 通過Simulink模塊在dSPACE中編寫串口通訊程序只是其中的一個方法，dSPACE為編寫程序提供了更多的靈活化的方法，有興趣的讀者請參考相關的幫助文檔。 串口通訊的各模塊的設置非常靈活，每一項設置都可能會對串口通訊是否能成功產(chǎn)生影響，你不可能也不必要記住每一項細則，幸好dSPACE提供了非常豐富和詳盡的幫助

54、文檔，在使用過程中如果遇到任何問題，可以首先查閱相關的幫助文檔。dSPACE與與PC串口數(shù)據(jù)通訊實例串口數(shù)據(jù)通訊實例dSPACE dSPACE 應用應用CAN通訊應用通訊應用dSPACE dSPACE 應用應用為什么要用網(wǎng)絡為什么要用網(wǎng)絡 車上的控制器越來越多 汽車上控制器之間的交換信息的需求越來越多 安全性和舒適性的要求越來越高 線束問題CAN的優(yōu)點的優(yōu)點 可靠性 成本低 功能更強dSPACE dSPACE 應用應用 CAN(Controller Area Network)總線是由德國BOSCH公司在20世紀80年代初為了解決汽車中控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)傳輸而開發(fā)的一種新型汽車總線。它具有

55、高傳輸速率，高抗電磁干擾性，并且能夠檢測出發(fā)生的幾乎任何錯誤。由于其卓越性能，近年來CAN總線已經(jīng)發(fā)展成為車輛電子工程的主流總線。 到目前為止，CAN總線現(xiàn)在已經(jīng)制定了CAN2.0規(guī)范，并且已被ISO國際標準組織制定為國際標準ISO11898，同時也已經(jīng)得到Intel, Motorola, Philips, Siemens, NEC等國際知名大公司的支持。 CAN2.0規(guī)范分為CAN2.0A和CAN2.0B，CAN2.0A支持標準的11位標識符，CAN2.0B支持標準的11位標識符和擴展的29位標識符。CAN2.0規(guī)法的目的是為了在任何兩個基于CAN2-bus的儀器之間建立兼容性，定義了傳輸層

56、，并定義了CAN協(xié)議在周圍各層當中發(fā)揮的作用。 dSPACE dSPACE 應用應用使用使用dSPACE進行進行CAN通信的步驟通信的步驟 建立軟件模型 決定使用的CAN通道號 硬件連線 使用dSPACE的CAN接收模塊代替軟件模型中相應的信號源、 CAN接收模塊代替軟件模型中相應的信號源。 對dSPACE的CAN模塊的屬性進行設置 編譯模型并下載到dSPACE中運行 觀察運行結果dSPACE dSPACE 應用應用這里通過實例演示利用dSPACE進行CAN通訊的詳細步驟以及程序的編寫方法。 例中演示了混合動力汽車整車控制器通過CAN總線發(fā)送控制指令，并接收電池控制器通過CAN總線發(fā)送過來的電

57、池組信息。涉及的CAN通信協(xié)議如下頁所示：dSPACE dSPACE 應用應用ID (0 x1010A7A6) INTEL STANDARD 實際物理值總線傳送數(shù)值factoroffset 總線波特率: 500Kbit/sTransmitter電池控制器電池控制器Base time10ms Signal description信號描述信號描述bytebittypefactoroffsetUnitremarksbattery_voltage電池總電壓 0-115-0unsigned0.10Vbattery_current電池總電流 2-315-0unsigned0.1-1000Acharging_curr