1、汽车ECU开发平台仿真模块初始化设计毕业设计论文毕业设计汽车ECU开发平台仿真模块初始化设计摘 要随着轿车电子自动化的提高，车身ECU(Electronic Control Unit)日益增多,线路日益复杂，基于CAN数据总线连接多个ECU的车身控制网络是未来汽车控制发展的必然趋势。本系统作为车身控制网络软件的部分，为设计师提供了一个模拟仿真平台，支持电气工程师而不是软件工程师在电气层面上进行文档的测试，简化了底层逻辑细节。使新型汽车的开发周期大为缩短，增加了企业的竞争能力。本课题内容是设计该平台仿真模块的初始化模块，即根据平台下数据库中已经配制好的车身部件的文字信息，利用VC提供对车身部件图
2、标的关联和编辑，包括实现图标的选择、上传、图片文件在数据库中的存放和导入导出等工作，从而为下一步图形化的仿真界面提供系统化的后台保障。实验表明，本系统设计的各项功能基本满足仿真平台的需求，能够比较完整的支持仿真效果，各模块间逻辑结构清晰，整体运行稳定。但操作尚存在一定局限性，在以后的进一步开发中可以得到优化。关键词：汽车网络 ，仿真平台，图标管理，图标关联与编辑，界面布局The Research and Implement of Simulation Module Initialization On Vehicle ECU Development PlatformAbstractWith th
3、e development of electronic automation of vehicle, the number of ECU be installed on the car is increasing, the network becomes more complicated. In this case, one program based on the CAN bus is available. As an important part of the program, this system provides a platform for the designer which c
4、an be used for simulation, and the electronic engineer not software engineer can test their developer document on it. They do not need to understand the low-level details. Consequently, it greatly shortens the developing cycle of new model vehicle and raised the competition power of enterprise.In or
5、der to achieve initialization of simulation module, we need to connect the picture which is stored in the database to the body parts of the vehicle. The information of the parts has been configured completely. We achieve these functions by using the interface of VC+. These functions include picture
6、information edition, upload and how to be stored in the database. And this system can provide an effective background security to the next part.Experiments show that the design of the system can meet functional requirements basically and support the complete simulation result. The logical relation b
7、etween those modules shows a clear relationship and the whole system is stable. However, there is still some inconvenient handle, we need to improve it in the next stage.KeyWords: motorcar network ,simulation platform, icon management,icon associ-ation and edit, interface layout插图清单第一章 绪 论 1.1汽车车身控制
8、平台发展前景与研究现状ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样,由微处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及驱动等大规模集成电路组成。目前在一些中高级轿车上，不但在发动机上应用ECU，在其它许多地方都可发现ECU的踪影。例如防抱死制动系统、4轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、安全气囊系统、多向可调电控座椅等都配置有各自的ECU。随着轿车电子化自动化的提高，ECU将会日益增多，线路会日益复杂。为了简
9、化电路和降低成本，汽车上多个ECU之间的信息传递就要采用一种称为多路复用通信网络技术，将整车的ECU形成一个网络系统，也就是CAN数据总线。CAN ,Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。它的出分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。基于CAN总线的车身控制是当前汽车电子领域快速发展的技术之一，拥有很广阔的市场前景。1.
10、2汽车车身控制软件的意义电控单元在汽车中的应用越来越多，各电子设备间的数据通信变得越来越多，同时这些分离模块的大量使用，在提高车辆舒适性的同时也带来了成本增加、故障率上升、布线复杂等问题。于是，需要设计功能强大的控制模块，实现这些离散的控制器功能，对众多用电器进行控制，这就是BCM(BODY CONTROL MODEL)。目前BCM也是汽车电子研究的热门，竞争也相当激烈。BCM的研究和应用，大大提高了整车的性能。本系统作为车身控制软件的子系统，基本功能是支持电气工程师在设计好车身控制程序时，能够先行在PC机上运行，根据运行结果做出设计修改或者直接进行硬件测试。因为硬件是具有一定使用寿命的，而且
11、硬件的测试需要一定的时间和空间代价，很多测试结果需要根据不同的情况进行多项综合测试，这不仅要耗费大量的人力，而且测试时间滞后，这在很多项目开发中是不能够被接受的。鉴于以上种种问题，一款运行在PC机上，而且能够对各种因素、结果进行仿真测试的开发辅助系统是必须的。系统应该满足以下几个方面的性能需求：精确性、稳定性、可操作性、直观高效。精确性要求本系统能够准确处理编译模块传递的相关信息，进行图标和部件的准确关联，部件参数的变化能够在关联图标中得到准确、及时的状态转换提示。稳定性要求系统在一定的数据范围内，具有一定的容错性能，能够保证稳定运行，返回正确结果。可操作性是针对用户对象的，考虑到用户中包含非
12、专业的软件工程师，缺乏对软件底层架构的了解，因此尽量降低操作的复杂性、提高系统的逻辑性，设计良好的用户界面，便于用户快速熟练的使用系统，提高开发效率。直观高效性要求系统能够试快速、直观的返回测试结果，尽量避免产生多义性性问题。在一般的应用仿真软件中，matlab的使用范围较广，但其本质是一款数学软件，更多的应用于算法研究方面。而本系统涉及的仿真，从严格意义上讲更多的是图形化方面的要求，VC和Flash在图形化方面的优势能够完全满足本系统的需求，因此在在前段显示模块采用VC设计良好的用户界面，在后台处理模块采用Flash进行相关图形的处理，并在前端显示处理结果。由于本人时间和知识面的限制，本系统
13、详细设计了前端界面，但后台模块只是做了一定的探究性学习，虽然实现一定的功能，但要满足系统的功能需求还需要做进一步的设计。1.3 汽车车身控制平台概述1.3.1数据库平台简介在本系统中，选择Access作为系统数据库，Access 是微软公司推出的基于Windows的桌面关系数据库管理系统，是Office系列应用软件之一。它提供了表、查询、窗体、报表、页、宏、模块7种用来建立数据库系统的对象；提供了多种向导、生成器、模板，把数据存储、数据查询、界面设计、报表生成等操作规范化；为建立功能完善的数据库管理系统提供了方便，也使得普通用户不必编写代码，就可以完成大部分数据管理的任务。本系统选择Acces
14、s基于以下几个方面的考虑：1.方便性本系统主要提供给电气工程师在电气层面上进行指令的配置和描述文档的编写，他们不需要了解底层的逻辑实现细节，一个简捷、友好的操作环境是保证高效的前提。Access是一个可视化工具，风格与Windows完全一样，用户想要生成对象并应用，只要使用鼠标进行拖放即可，非常直观方便。系统还提供了表生成器、查询生成器、报表设计器以及数据库向导、表向导、查询向导、窗体向导、报表向导等工具，使得操作简便，容易使用和掌握。Access管理的对象有表、查询、窗体、报表、页、宏和模块，以上对象都存放在后缀为（.mdb）的数据库文件中，便于用户的操作和管理。2.实用性在本系统中，数据主
15、要来源于图片和文本配置文件，数据存储量在Access可以高效处理的范围之内(一般存储量在50M、记录在10万条时出现性能下降)。Access支持ODBC（开发数据库互连，Open Data Base Connectivity），利用Access强大的DDE（动态数据交换）和OLE（对象的联接和嵌入）特性，可以在一个数据表中嵌入位图、声音、Excel表格、Word文档，还可以建立动态的数据库报表和窗体等。Access基于Windows操作系统下的集成开发环境，该环境集成了各种向导和生成器工具，极大地提高了开发人员的工作效率，使得建立数据库、创建表、设计用户界面、设计数据查询、报表打印等可以方便有
16、序地进行。3. 系统完整性系统所有对象全部存储在后缀为,mdb的数据库文件中，使用时不需要导入和系统配置，操作简便，安全性高，便于系统的跨平台移植。1.3.2规则化逻辑描述语言在汽车车身系统中的应用规则化逻辑描述语言是本课题组针对汽车车身电控系统部件多、逻辑关系复杂的特点，提出一套新的系统开发模式。采用规则化逻辑描述语言来描述汽车车身间的各种逻辑关系，并将此作为汽车车身软硬件开发的纽带。当汽车增加新功能或系统硬件需改变时，只需对用户描述文件（车身控制系统数据表格、车身电控接口映射关系集和车身电控状态映射关系集）进行修改，而无需花费时间重新修改软件，可做到系统关键技术以“不变应万变”。使新型汽车
17、的开发周期大为缩短，大大增加了企业的竞争能力。同时这些描述文件完全是由电气工程师而不是软件人员在电气层面上进行修改的。1.规则化逻辑描述语言的适用范围规则化逻辑描述语言是基于逻辑表达式和专家经验相结合的应用系统，应用于对象的组合逻辑和时序逻辑控制，模拟量的处理，模拟量映射为状态量参与逻辑运算的控制等，即适合于工业控制中那些具有层次关系的离散事件控制系统。比如在汽车车身控制系统中，可以划分为部件、接口两个层次。目前正在使用的地方有：汽车车身控制系统、数字矿井、皮带运输控制系统等。2. 规则化逻辑描述语言的优点总结起来，规则化逻辑描述语言有以下优点：a) 采用近似自然语言的逻辑规则对系统动态行为进
18、行描述，建立模型，以解决系统设计的“透明”性和“可理解”性问题，既便于自然语言的知识表示，又具有明确文法和语义的数学定义。b) 采用降阶的思想，提高逻辑规则表达式的层次表达能力和推理能力。并可实现与Petri网和有限状态机等离散事件模型之间的转化。c) 可以被开发形成分布式逻辑关系描述语言，供领域工程师（具备行业领域知识但未受过计算机专业编程训练的工程技术人员）直接描述系统事件逻辑行为，形成近似自然语言的规则集文件。通过台式计算机仿真、排错、编译，生成精简的逻辑规则代码，下载安装到分布式工业控制系统中的终端设备内，由预装的通用嵌入式软件解释执行，实现系统的控制功能。3.规则化逻辑描述语言的使用
19、流程该套语言首先可由电器工程师经过简单培训后自行编写，其描述工具是word和excel，它最终以两份word文档和一张excel表格的形式存在。然后通过在PC机上开发的一整套工具用于编译、调试、排错、仿真描述语言文档，并生成操作指令集和配置库。最后，将操作指令级和配置库下装到各节点中，实际运行时，在C/OS-上有一套由嵌入式C语言开发的虚拟机来解释执行生成的操作指令集。整个系统操作流程见图2-1所示。图1. 1系统操作流程具体说来，首先由电气工程师根据汽车车身各部件之间的逻辑关系和规则化逻辑描述语言的基本规则书写描述文档，分别为硬件配置表（excel表格），接口状态映射关系集（word文档）和
20、部件状态映射关系集（word文档）。这些表格和文档不涉及到任何计算机代码，而是采用类似于自然语言的方式表述出来，开发简单。描述文档编写好后，由PC机下采用VC开发的编译软件对描述文档进行分析编译，将这些类似于自然语言描述的描述文档编译成为计算机能读懂的二进制指令集和配置库。考虑到电气工程师手工编写描述文档时可能出现的人为错误，第三步将对生成好的指令集和配置库进行测试排错仿真。仿真软件也完全在PC机下工作，包括两个工具，一个工具用来对仪表节点的指令集和配置库进行排错仿真，主要是对模拟量的调试；一个工具用来对其他节点的指令集和配置库进行排错仿真，主要是对数字量的调试。如果在调试中发现问题，将由电气
21、工程师重新编写描述文档，修改有问题的指令，经编译后重新调试。经调试确定无误后的指令集和配置库将会整合到虚拟机软件中并下装到单片机里。系统实际运行时，虚拟机软件将通过输入的消息和当前各器件的状态在指令集和配置库中进行搜索，找到符合条件的指令并发送输出消息。亦即通过解释执行的方式执行系统任务。1.4仿真模块概述1.4.1仿真环境简介本系统所指的仿真跟其他工程学采用的仿真有一定的区别，在其他研究领域，一般涉及算法设计方面的大部分采用Matlab实现，返回相关实验数据和图形显示结果。本系统更加准确的定义是一个测试系统，只是在测试时采用图形化的的方式来观察相关底层硬件参数的变化，不涉及算法和深层次的逻辑
22、。因此，基本设计原理就是如何将硬件参数的变化与前端界面图形的变化关联起来，并且参数的变化能够以适当的方式在界面上显示给用户。由于VC具有非常优良的界面设计功能，具有便利的数据库操作类，非常适合对数据存储有一定要求的应用性系统。1.4.2 仿真原理简介本子系统作为车身控制软件的一部分，仿真部分完成的功能主要用来支持编译模块的测试工作。设计师可通过撰写车身控制逻辑描述语言，交给系统编译后下载安装到系统下位机中，并装车运行。汽车车身控制系统编译软件是运行在PC机上的，负责编译设计师撰写的车身控制逻辑描述语言功能的应用软件。仿真部分也完全在PC机下工作，在设计师完成指令集和配置库的相关配置后，对其运行
23、效果在PC上进行排错仿真，如果在调试中发现问题，将由电气工程师重新编写描述文档，修改有问题的指令，经编译后重新调试。测试的结果将以图形化的形式直观的展现在测试者面前，例如：某个部件状态的改变将以相应图片状态的变化来反映，由一个节点的变化关联其他节点的变化也会在布局上显示相应效果。仿真环境分为两个模块：1.VC实现友好的用户界面，实现图标信息管理，图标与部件信息关联，并且显示页面最终布局效果。2.用FLASH实现图片关联后的显示效果处理及编辑情况。第二章 基本知识背景2.1VC简介Microsoft Visual C+是Microsoft公司推出的开发Win32环境程序，面向对象的可视化集成编程
24、系统。它不但具有程序框架自动生成、灵活方便的类管理、代码编写和界面设计集成交互操作、可开发多种程序等优点，而且通过简单的设置就可使其生成的程序框架支持数据库接口、OLE2，WinSock网络、3D控制界面。 它以拥有“语法高亮”，IntelliSense（自动编译功能）以及高级除错功能而著称。比如，它允许用户进行远程调试，单步执行等。还有允许用户在调试期间重新编译被修改的代码，而不必重新启动正在调试的程序。其编译及建置系统以预编译头文件、最小重建功能及累加连结著称。这些特征明显缩短程式编辑、编译及连结的时间花费，在大型软件计划上尤其显著4。2.2 BCGControlBarBCGControl
25、Bar是一个基于MFC的扩展库，您可以通过完全的用户化操作构成一些类似于Microsoft Office 2000/XP/2003和Microsoft Visual Studio.NET的应用程序（用户工具栏、菜单等）。BCGControlBar库包含了大约150多个经过精心设计，测试和具有完备文档的MFC扩展类。这些都可以很容易的应用于您的应用程序，节省大量的开发和调试时间。BCGControlBar专业版的扩展库，包含了大量高级界面，比如，可分离的表窗口，自动隐藏窗体，托拽的时候能够显示贴靠控件和工具栏的内容,新增帖靠算法（类似于在Microsoft Visual Studio.NET环境
26、和Microsoft Visio中引入的算法)，具有可分离的快捷栏，制表工具栏，语法检验和IntelliSense-style支持的文本控件，完全的平面视觉等等。除了与MFC兼容的控制栏的执行部分，这个库的其它结构完全是由我们自己设计的。大部分新的系统特性都是由库的内核自动激活和管理的2。2.3列表视图控件列表视图控件（List Control）以列表的形式显示数据，在显示数据库中的记录时会用到该控件。列表视图控件的风格可以通过其属性对话框进行设置。列表视图控件对应的MFC类为CListCtrl。CListCtrl类中封装了大量对列表视图控件的操作。图2. 1列表视图控件2.4树控件树控件（C
27、TreeCtrl）主要用来显示具有一定层次结构的数据项，如资源管理器中的磁盘目录等，以供用户在其中进行各种选择。树控制中的每个数据项包括数据项名称的文本字符串和用于表示该数据项的图像，每个数据项下面均可包含各种子项，整个结构就象目录树一样。对于包含各种子项的数据项，可通过鼠标双击来展开或合拢，这可以通过控制树的不同风格来实现树控制的不同显示形态3。 图2. 2树控件2.5图片控件 静态控件包括静态正文(Static Text)和图片控件(Picture)。静态正文控件用来显示正文。图片控件可以显示位图、图标、方框和图元文件，在图片控件中显示图片的好处是不必操心图片的重绘问题。静态控件不能接收用
28、户的输入。1.控件作用静态控件的主要起说明和装饰作用。MFC的CStatic类封装了静态控件。CStatic类的成员函数Create负责创建静态控件，该函数的声明为BOOL Create( LPCTSTR lpszText, DWORD dwStyle, const RECT& rect, CWnd* pParentWnd, UINT nID = 0xffff );2.控件参数定义参数lpszText指定了控件显示的正文。dwStyle指定了静态控件的风格，表6.1显示了静态控件的各种风格，dwStyle可将这些风格组合起来。rect是一个对RECT或CRect结构的引用，用来说明控件的位置和
29、尺寸。pParentWnd指向父窗口，该参数不能为NULL。nID则说明了控件的ID。如果创建成功，该函数返回TRUE，否则返回FALSE4。2.6 OCX控件控件的本质是微软公司的对象链接和嵌入(OLE)标准。由于它充分利用了面向对象的优点，使得程序效率得到了很大的提高，从而得到了广泛的应用。国外有很多公司就是专门制作各种各样控件的。控件的最早形式是以.VBX的格式出现的，后来变成了.OCX。由于Internet的广泛流行，微软公司推出了ActiveX技术，就是从OLE发展起来的，加入了WWW上的功能。所以目前最流行的是ActiveX控件。 ActiveX控件是可重用的软件组件。使用它可以很
30、快地在网址、台式应用程序、以及开发工具中加入特殊的功能。ActiveX控件的使用者可以无需知道这些组件是如何开发的，便可以完成网页或应用程序的设计。 本系统中应用到的有Active控件是ShockwaveFlash 。在项目中播放Flash动画主要有两种方式，一种是使用控件播放，另一种是使用CShockwaveFlash类动态创建窗体播放。CShockwaveFlash类的主要成员函数如下：void LoadMovie(long layer, LPCTSTR url)加载Flash文件；void StopPlay(LPCTSTR target)停止播放；CString CallFunction
31、(LPCTSTR request)调用类相关方法6。2.7 ADO概述 一、ADO对象简介ADO是Microsoft为最新和最强大的数据访问范例 OLE DB 而设计的，是一个便于使用的应用程序层接口。ADO 使您能够编写应用程序以通过 OLE. DB 提供者访问和操作数据库服务器中的数据。ADO 最主要的优点是易于使用、速度快、内存支出少和磁盘遗迹小。ADO 在关键的应用方案中使用最少的网络流量，并且在前端和数据源之间使用最少的层数，所有这些都是为了提供轻量、高性能的接口。OLE DB是一组“组件对象模型”(COM) 接口，是新的数据库低层接口，它封装了ODBC的功能，并以统一的方式访问存储
32、在不同信息源中的数据。使用ADO连接数据库有两种方法，最为简便的方法就是直接使用ADO控件，这样可以最大程度的简化应用程序的编写，但是这种方法对于程序的控制性较差；另一种方法是直接使用ADO对象。ADO对象中包含了连接（connection）、命令（command）、记录集（Recordset）对象等2。1.连接对象Connection 连接对象用于连接数据源，以及处理一些命令和事物。在使用ADO访问数据库之前，必须创建一个Connection对象，然后通过它打开与数据库的连接。通常使用它来创建一个数据连接或执行一条不返回任何结果的SQL语句，如一个存储过程。2命令对象Command命令对象用于传递给数据源的命令，可以使用Command对象的集合、方法、属性进行相关操作。例如：使用CommandText属性命令定义的可执行文本、利用Parameter对象和Parameter集合定义参数化查新或设置存储过程参数、通过Execute方法执行命令并在适当的时候返回Recordset对象。3记录集对象Recordset
