支持汽車電子的嵌入式編程接口庫的內(nèi)容和設(shè)計方法介紹

　　應(yīng)用編程接口庫的設(shè)計是將發(fā)動機電控系統(tǒng)需要的常規(guī)算法和硬件基本操作封裝為函數(shù)形式，嵌入在操作系統(tǒng)中，為開發(fā)人員提供一個友好安全的軟件平臺。

　　該嵌入式編程接口庫的結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

　　圖4 支持汽車電子的嵌入式編程接口庫結(jié)構(gòu)圖

　　嵌入式基礎(chǔ)編程接口庫

　　嵌入式基礎(chǔ)編程接口庫是指各行業(yè)在電子控制方面通用的編程接口庫。該庫利用現(xiàn)有車輛數(shù)據(jù)作為模擬數(shù)據(jù)進行控制算法和線性插值算法庫函數(shù)驗證，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合 ASAP2標(biāo)準(zhǔn)。該接口庫為用戶提供了一整套開發(fā)中常用的算法函數(shù)和基本操作，對典型的算法和操作進行控件級封裝，為應(yīng)用程序提供一個完整的通用的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)庫。

　　該函數(shù)庫主要包括：

　　1. 2D、3D線性插值算法接口庫：在二維、三維表中，經(jīng)過線性插值得到與輸入量對應(yīng)的函數(shù)值,用于發(fā)動機控制參數(shù)查表算法。

　　2. PID控制器算法接口庫：PID控制器是一種線性控制器。它根據(jù)給定值與實際輸出值構(gòu)成控制偏差，將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量，主要用于控制噴油輸出信號。

　　3. 平滑濾波處理算法接口庫：主要用于對采集的模擬信號進行平滑和去抖處理。4. 其他汽車電子控制系統(tǒng)中，常用的控制算法和信號處理函數(shù)接口庫。

　　嵌入式基礎(chǔ)編程接口庫的設(shè)計有兩個目的：一是方便調(diào)用應(yīng)用程序，增加程序可靠性和編程效率;二是希望通過將處理方法標(biāo)準(zhǔn)化，在不改變程序結(jié)構(gòu)的情況下，可以將程序言在不同的硬件平臺上進行移植，免去了軟件開發(fā)人員對一些典型算法和操作的重復(fù)編程。

　　嵌入式專用編程接口庫

　　嵌入式專用編程接口庫，是指針對特定柴油機和ECU的硬件特殊需要設(shè)計的系統(tǒng)專用編程接口庫。該接口庫的設(shè)計符合OSEK操作系統(tǒng)調(diào)用規(guī)范，為用戶提供底層硬件MPC555的各個功能模塊的驅(qū)動，并針對汽車電子完成了基本的數(shù)據(jù)處理工作，提供軟件方面的可調(diào)用函數(shù)。嵌入式專用編程接口庫主要包括：

　　1. 模擬量輸入檢測及處理接口庫：發(fā)動機的溫度、壓力等傳感器信號以電壓形式被電控單元ECU的模擬量通道采集。信號采集方式可以是需要時調(diào)用采集函數(shù)，也可以設(shè)置成QADC單元自動按定時器周期順序采集。在系統(tǒng)初始化時，用戶可根據(jù)具體情況分別設(shè)定各個通道的采集方式。

　　2. 開關(guān)量輸入/輸出接口庫：用于對離合器、剎車等開關(guān)量信號采集并做去抖處理，結(jié)果賦值給指定的全局變量，供用戶需要時讀取。傳感器電源、渦輪增壓器控制等開關(guān)量輸出，則通過直接調(diào)用相應(yīng)函數(shù)由引腳輸出高低電平實現(xiàn)。I/O口的引腳方向在系統(tǒng)初始化時根據(jù)硬件設(shè)計設(shè)定。

　　3. 周期量輸入檢測及輸出控制接口庫：MPC555單片機內(nèi)部集成的時間處理單元TPU自帶曲軸/凸輪軸信號檢測功能和噴油信號輸出控制功能。為方便用戶使用，我們將各個功能封裝為底層驅(qū)動函數(shù)形式，用戶可以調(diào)用這些函數(shù)設(shè)定TPU的工作方式。

　　4. 其他和單片機硬件相關(guān)的驅(qū)動函數(shù)接口庫。

　　底層驅(qū)動接口庫是汽車電子開發(fā)人員和底層硬件系統(tǒng)之間的橋梁，使開發(fā)人員可以最大限度地脫離底層硬件轉(zhuǎn)而專注于汽車控制算法設(shè)計。用戶通過對底層驅(qū)動接口函數(shù)的調(diào)用，就可以方便地完成對MPC555底層硬件的操作。

　　嵌入式API函數(shù)庫

　　基于上述算法和底層驅(qū)動函數(shù)庫，針對該控制系統(tǒng)的具體需求和功能，兼顧在汽車電子領(lǐng)域的通用性，我們對函數(shù)和算法以及各種操作進行了更高一層的封裝，為用戶提供了更標(biāo)準(zhǔn)的API函數(shù)庫，更大程度地方便了用戶。API函數(shù)庫包含了發(fā)動機各種信號的輸入處理和輸出控制函數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)更加具體的功能。

　　以發(fā)動機噴油控制函數(shù)為例，當(dāng)系統(tǒng)檢測到曲軸信號缺齒位置時，產(chǎn)生中斷。系統(tǒng)根據(jù)測得的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)，以及各種溫度和壓力參數(shù)，結(jié)合怠速、剎車等開關(guān)的狀態(tài)，設(shè)定噴油輸出信號的起始時刻和脈沖寬度，從而實現(xiàn)對發(fā)動機性能的控制。

　　結(jié)語

　　本文介紹了一種支持汽車電子的嵌入式編程接口庫的內(nèi)容和設(shè)計方法。接口庫提供了可供系統(tǒng)直接調(diào)用的各種API函數(shù)，以實現(xiàn)常規(guī)算法和硬件操作。接口庫的設(shè)計相對獨立，實現(xiàn)了與硬件平臺、操作系統(tǒng)和控制算法的并行開發(fā)，最后統(tǒng)一聯(lián)調(diào)，大大縮短了開發(fā)的時間。同時，這種層次分明的設(shè)計思想，也使得接口庫設(shè)計更加通用和標(biāo)準(zhǔn)化，可以通過簡單修改移植到新的軟、硬件平臺之上，提高了代碼的重復(fù)利用率，有較高的使用價值。