基于MATLAB的汽車(chē)智能啟動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

摘要：本文采用MATLAB開(kāi)發(fā)汽車(chē)智能啟動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)Matlab statflow對(duì)智能啟動(dòng)系統(tǒng)的所有邏輯進(jìn)行建模，將啟動(dòng)邏輯分為無(wú)鑰匙進(jìn)入，無(wú)鑰匙啟動(dòng)，鑰匙定位和認(rèn)證三部分，用圖形化的編程方式實(shí)現(xiàn)邏輯。在進(jìn)行實(shí)車(chē)測(cè)試前，先在MATLAB的仿真環(huán)境下進(jìn)行仿真測(cè)試，確認(rèn)邏輯全部實(shí)現(xiàn)后通過(guò)MATLAB生成嵌入式代碼，最后進(jìn)行實(shí)車(chē)驗(yàn)證，通過(guò)這種開(kāi)發(fā)方法能夠大大減小測(cè)試時(shí)間，提高開(kāi)發(fā)效率和代碼質(zhì)量，減少代碼維護(hù)成本。

關(guān)鍵詞：智能啟動(dòng)；PEPS；MATLAB；Auto code

1.引言

針對(duì)PEPS控制器的復(fù)雜功能和安全設(shè)計(jì)要求，本文提出一種基于模型開(kāi)發(fā)PEPS的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，通過(guò)MATLAB STATEFLOW對(duì)PEPS控制器的所有功能邏輯進(jìn)行建模，將復(fù)雜的功能分割成不同的功能模塊，再對(duì)各個(gè)子功能模塊建立模型，并且在MATLAB的環(huán)境下對(duì)設(shè)計(jì)的各個(gè)子功能模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證，確保所有的模型設(shè)計(jì)都滿(mǎn)足設(shè)計(jì)方案，之后再在實(shí)車(chē)上對(duì)功能進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)這種開(kāi)發(fā)方法能夠大大減小測(cè)試時(shí)間，提高開(kāi)發(fā)效率和代碼質(zhì)量，減少代碼維護(hù)成本，同時(shí)提高產(chǎn)品的安全性能。

2.系統(tǒng)功能

PEPS系統(tǒng)允許用戶(hù)在不直接操作智能鑰匙的前提下，實(shí)現(xiàn)靠近車(chē)輛時(shí)對(duì)車(chē)門(mén)進(jìn)行解鎖，閉鎖，進(jìn)入車(chē)輛后進(jìn)行一鍵式啟動(dòng)，在用戶(hù)離開(kāi)車(chē)輛時(shí)車(chē)門(mén)自動(dòng)上鎖等功能。

（1）智能進(jìn)入（Passive Enter）功能描述

解鎖：用戶(hù)攜帶智能鑰匙，將手探入車(chē)門(mén)的門(mén)拉手內(nèi)，門(mén)拉手將解鎖命令發(fā)送給PEPS，PEPS根據(jù)用戶(hù)操作的區(qū)域驅(qū)動(dòng)天線(xiàn)對(duì)鑰匙進(jìn)行定位，確認(rèn)鑰匙合法并且鑰匙在車(chē)外，PEPS控制器發(fā)送解鎖命令給車(chē)身控制器BCM，BCM驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行解鎖操作

閉鎖：用戶(hù)攜帶智能鑰匙，接觸車(chē)門(mén)上的閉鎖觸摸開(kāi)關(guān)，門(mén)拉手將閉鎖命令發(fā)送給PEPS，PEPS根據(jù)用戶(hù)操作的區(qū)域驅(qū)動(dòng)天線(xiàn)對(duì)鑰匙進(jìn)行定位，確認(rèn)鑰匙合法并且鑰匙在車(chē)外，在四門(mén)，兩蓋（引擎蓋、后備箱蓋）都關(guān)閉的情況下，PEPS控制器發(fā)送閉鎖命令給車(chē)身控制器BCM，BCM驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行閉鎖操作

（2）智能啟動(dòng)（Passive start）功能描述

本地啟動(dòng)：用戶(hù)攜帶自能鑰匙進(jìn)入車(chē)內(nèi)，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于熄火狀態(tài)，當(dāng)前車(chē)輛檔位處于P或N檔時(shí)踩下制動(dòng)踏板并按下一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，PEPS控制器會(huì)驅(qū)動(dòng)低頻天線(xiàn)發(fā)送喚醒智能鑰匙信號(hào)（125KHz），當(dāng)智能鑰匙收到喚醒信號(hào)時(shí)，會(huì)將自身的場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度通過(guò)高頻信號(hào)傳回PEPS控制器，PEPS控制器根據(jù)鑰匙傳回的場(chǎng)強(qiáng)值與標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)鑰匙是否在車(chē)內(nèi)，當(dāng)確認(rèn)鑰匙在車(chē)內(nèi)后，PEPS控制器與ESCL進(jìn)行加密認(rèn)證，認(rèn)證通過(guò)后，PEPS控制器發(fā)送啟動(dòng)請(qǐng)求給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（EMS）進(jìn)行啟動(dòng)。

遠(yuǎn)程啟動(dòng)：用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)APP對(duì)車(chē)輛進(jìn)行啟動(dòng)操作，用戶(hù)操作手機(jī)APP發(fā)送啟動(dòng)請(qǐng)求，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)將啟動(dòng)請(qǐng)求發(fā)送到T-Box模塊，T-Box模塊接收到手機(jī)發(fā)送的啟動(dòng)請(qǐng)求后，會(huì)與PEPS進(jìn)行加密的認(rèn)證，當(dāng)加密認(rèn)證通過(guò)后，PEPS會(huì)把這個(gè)啟動(dòng)請(qǐng)求發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（EMS），發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（EMS）將發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。

3.模型的設(shè)計(jì)與仿真測(cè)試

3.1 模型的設(shè)計(jì)

（1）智能進(jìn)入（Passive Enter）模型設(shè)計(jì)

我們首先將智能進(jìn)入的模型分為4部分，第一部分用來(lái)對(duì)底層或CAN網(wǎng)絡(luò)輸入的信號(hào)進(jìn)行處理，提取有效信息。第二部分用來(lái)觸發(fā)對(duì)鑰匙的認(rèn)證請(qǐng)求，根據(jù)第一部分提出出來(lái)的有效信息，如果檢測(cè)到用戶(hù)在對(duì)門(mén)把手進(jìn)行操作，此時(shí)需要對(duì)用戶(hù)攜帶的鑰匙進(jìn)行認(rèn)證，已確認(rèn)鑰匙的合法性。第三部分用來(lái)觸發(fā)對(duì)鑰匙的定位，在進(jìn)行解閉鎖的操作前需要確認(rèn)鑰匙是否在車(chē)外。第四部分為睡眠模塊，當(dāng)沒(méi)有人去對(duì)汽車(chē)進(jìn)行智能進(jìn)入操作時(shí)，車(chē)輛需要進(jìn)入睡眠狀態(tài)，來(lái)減少電量的消耗。

（2）遠(yuǎn)程啟動(dòng)（Remote Start）模型設(shè)計(jì)

我們將遠(yuǎn)程啟動(dòng)的模型分為3個(gè)部分，第一部分用于接收T-Box通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)傳遞給PEPS的加密認(rèn)證數(shù)據(jù)，第二部分用于提取PEPS存放在EEPROM中的SK碼，第三部分實(shí)現(xiàn)認(rèn)證算法。

在進(jìn)行模型設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)將功能劃分成不同的模塊，去實(shí)現(xiàn)單個(gè)的簡(jiǎn)單功能，再將多個(gè)模塊組合起來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整功能，這樣可以減少模型的復(fù)雜度，同時(shí)在進(jìn)行模型設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于單個(gè)模塊的功能較為簡(jiǎn)單，減少了代碼出現(xiàn)Bug的可能。

3.2模型的仿真測(cè)試

在MATALB開(kāi)發(fā)環(huán)境中，能夠?qū)σ呀ê玫哪Ｐ瓦M(jìn)行仿真測(cè)試，已確認(rèn)是否滿(mǎn)足預(yù)期需求。首先建立測(cè)試模型，在原有的模型基礎(chǔ)上加入SCOPE 和SIGNAL BUILDER兩個(gè)組件，SIGNAL BUILDER組件可以用來(lái)模擬輸入信號(hào)，以及預(yù)期的輸出信號(hào)，SCOPE可以用來(lái)觀測(cè)實(shí)際輸出信號(hào)是否與預(yù)期輸出信號(hào)相同。然后編寫(xiě)測(cè)試用例，測(cè)試用例需要盡可能的覆蓋到模型的每個(gè)判斷條件和執(zhí)行路徑。在運(yùn)行仿真測(cè)試后，MATLAB會(huì)輸出一個(gè)測(cè)試覆蓋度報(bào)告，里面會(huì)將測(cè)試用例沒(méi)有覆蓋到的條件和路徑都列舉出來(lái)，之后可以依據(jù)覆蓋度報(bào)告更新測(cè)試用例。同時(shí)MATLAB提供了每個(gè)信號(hào)的監(jiān)控接口，可以通過(guò)M腳本的方式，將每條測(cè)試用例的執(zhí)行結(jié)果通過(guò)腳本保存到文檔當(dāng)中，可以提高仿真效率，不用每條用例都自己比對(duì)結(jié)果。

4.結(jié)論

針對(duì)智能啟動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜功能和安全設(shè)計(jì)要求，本文提出的基于MATLAB開(kāi)發(fā)汽車(chē)智能啟動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，

能夠很好的實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)功能，并且基于圖形化的設(shè)計(jì)方法，提高了代碼的質(zhì)量和可維護(hù)性。由于能夠在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中就對(duì)每個(gè)子功能進(jìn)行仿真測(cè)試，提高了產(chǎn)品的安全和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李伯成.嵌入式系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.1

個(gè)人簡(jiǎn)介：李偉民，男，1991-，漢，籍貫江西，就職單位：LEAR，無(wú)職稱(chēng)，本科學(xué)歷，主要研究：汽車(chē)零部件軟件開(kāi)發(fā)。