杭州戩威機電科技-----汽車輪速仿真控制器（WSSG_DF11x）

汽車輪速仿真控制器（WSSG_DF11x）

汽車輪速仿真控制器

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1 概述

WSSG DF11x是基于車輛輪速傳感器并嚴格遵循其信號規(guī)范而開發(fā)的一款輪速仿真控制板卡。可兼容DF11s和DF11i的ESC，只需在板卡上選擇跳線就可滿足對應(yīng)型號ESC信號輸入。使用CAN總線引出人機交互接口并提供相應(yīng)的二次開發(fā)包，用戶可根據(jù)二次開發(fā)包向WSSG DF11x配置必要的輪速輸出所需參數(shù)，WSSG DF11x接收并認可用戶配置參數(shù)輸出相應(yīng)的輪速。

2 性能指標

2.1 WSSG DF11x

WSSG DF11x可接受0-5000Hz的用戶配置頻率并且輸出相應(yīng)的輪速信號。但是實測ESC的響應(yīng)頻率難以到達5000Hz，意味著WSSG DF11x可滿足目前ESC的極限速度輸出要求。

表2.1 WSSG DF11x性能描述表

ESC型號	WSSG DF11x有效輸出頻率范圍（Hz）	備注
DF11s	0~5000	使用BOSCH 的WSS-NL ESC測試，實際使用只需0-2500Hz即可，頻率過高ESC會自鎖
DF11i	0~5000	使用BOSCH 的GC-1S ESC測試，實際使用3800Hz以下可響應(yīng)，超過3800Hz的頻率，ESC會自鎖

注：

1）ESC的自鎖并不影響WSSG DF11x的輪速信號輸出，其PWM輸出依然會根據(jù)用戶設(shè)定的頻率輸出。

2）ESC自鎖后，需要重啟方可恢復(fù)正常工作。

2.2 響應(yīng)頻率

WSSG DF11x在底層軟件和通信方面做了較大的優(yōu)化，使得WSSGDF11x的動態(tài)響應(yīng)頻率不超過1ms，完全可勝任實時操作系統(tǒng)對輪速1ms的更新周期需求。

2.3 通信接口

WSSG DF11x向用戶開發(fā)CAN總線接口，通過該CAN接口可實現(xiàn)輪速參數(shù)配置。CAN接口的波特率為500k。

3 接線原理圖

3.1 接線原理圖

                              

圖3.1.1 WSSG DF11x接線原理圖

表3.1.1 接口及接線定義

接口類型	接口編號	含義	備注
12vDC接口	12vDC	+12v直流電源
	GND	-12v直流電源
PWM輸出接口	DCE1~DCE4	接ESC的某個通道輪速傳感器電源	外部供電
	OUT1~OUT4	接ESC的某個通道輪速傳感器信號	PWM輸出
	GND	接PWM信號線纜屏蔽層和ESC的GND	可不接
CAN接口	CANL	用于與上位機通信，接CAN低	用于配置輪速參數(shù)
	CANH	用于與上位機通信，接CAN高
運行模式選擇接口	i	用于DF11i（智能型）	必須在斷電情況下插拔跳線帽
	s	用于DF11s
運行狀態(tài)指示燈	SYS	閃爍表示系統(tǒng)正在運行	無需外接任何線
	NET	閃爍時表示CAN在通信收發(fā)數(shù)據(jù)
	PWM	閃爍或者恒定亮起表示PWM在輸出
	s/i	燈亮起說明運行在DF11i模式，否則為DF11s模式

注：

1） PWM輸出接口中，DCE1和OUT1、DCE2和OUT2、DCE3和OUT3、DCE4和OUT4是配對使用的，也就是說不允許DCE1與除OUT1以外的接口使用，相同數(shù)字編號成對使用。WSSGDF11x并不指定接那個ESC的輪子，四組輸出是無區(qū)別的，用戶可隨意接ESC的任意車輪，因為每個通道的輸出PWM是由上位機軟件配置實現(xiàn)；

2） PWM輸出接口中的GND不強制接信號屏蔽電纜和ESC的GND，在外界干擾較大時，影響PWM的正常輸出時，可考慮連接該接口；

3） CAN接口不是用于連接ESC的，而是與上位機CAN卡相連，用于配置通道輸出所需的參數(shù)。

3.2 出廠接線方式

WSSG DF11x在出廠時安裝在密封的鋁合金機殼里，引出三個航空接口：9芯、3芯和2芯，其中：9芯用于輸出PWM信號，3芯是電源輸入接口，2芯接口用于連接CAN。與這三個接口連接的，配置有三根線纜，標配外接線纜的線色定義如表3.2.1、3.2.2和3.3.3所示。

表3.2.1芯航空接頭接插件針腳定義

編號	線纜顏色	顏色名稱	功能定義	備注
1		紅	左前輪速傳感器-電源	DCE1
2		黃	左前輪速傳感器—信號	OUT1
3		深褐	左后輪速傳感器-電源	DCE2
4		淺灰	左后輪速傳感器-信號	OUT2
5		草綠	右前輪速傳感器-電源	DCE3
6		黑	右前輪速傳感器-信號	OUT3
7		藍	右后輪速傳感器-電源	DCE4
8		白	右后輪速傳感器-信號	OUT4
9		銀	屏蔽層	GND

注：

這種線纜序列定義只是一種應(yīng)用實例，并不是意味著PWM輸出是指定的。用戶可以根據(jù)需要自行修改，線纜表只是出廠時的標準接法。

表3.2.2芯航空接頭接插件針腳定義

編號	線纜顏色	功能定義	備注
1		DC+12v
2		DC12vGND
3		NULL	不接

表1.3 2芯航空接頭接插件針腳定義

編號	線纜顏色	功能定義	備注
1		CAN高
2		CAN低

WSSG接線原理如圖1.1所示。WSSG的DF11s和DF11i的接線完全兼容。

圖3.2.1 WSSG接線原理圖

4 驅(qū)動軟件

4.1 CAN通信協(xié)議

此處所述通信協(xié)議為應(yīng)用層。上位機與WSSG DF11x之間的通信使用一個數(shù)據(jù)包（8個字節(jié)）完成。數(shù)據(jù)幀定義如圖4.1.1所示。數(shù)據(jù)幀包含八個字節(jié)，依次是4個通道的參數(shù)，每個通道的參數(shù)使用2個字節(jié)表述，高兩位用于描述方向信息和特殊編碼，剩下的14位是PWM輸出頻率值，字節(jié)的具體定義如表4.1.1所示。

表4.1.1 CAN數(shù)據(jù)幀定義表

通道	字節(jié)位	含義	備注
Out1	bit15:bit14	方向信息，合法值定義為：    靜止：0    向前：1 （DF11s無效）    向后：2 （DF11s無效）    氣隙：3 （DF11s無效）
	bit13:bit0	頻率值，合法值為0~65535，    正常使用過程中0~5000Hz。
Out2	bit15:bit14	特殊編碼，用于DF11i時，必須為設(shè)置為bit15=1；bit14=0；用于DF11s時，無效
	bit13:bit0	頻率值，合法值為0~65535，    正常使用過程中0~5000Hz。
Out3	bit15:bit14	特殊編碼，用于DF11i時，必須為設(shè)置為bit15=1；bit14=0；用于DF11s時，無效
	bit13:bit0	頻率值，合法值為0~65535，    正常使用過程中0~5000Hz。
Out4	bit15:bit14	特殊編碼，用于DF11i時，必須為設(shè)置為bit15=1；bit14=0；用于DF11s時，無效
	bit13:bit0	頻率值，合法值為0~65535，    正常使用過程中0~5000Hz。

圖4.1.1 CAN通信數(shù)據(jù)幀定義

注：

1） Out2~Out3的標識碼并不用于指明方向信息，除了表中所述的規(guī)定設(shè)定值外，其余用于系統(tǒng)內(nèi)部開發(fā)診斷或系統(tǒng)升級拓展使用，屬于保留位，用戶不可隨意更改，否則會造成系統(tǒng)運行出現(xiàn)不可預(yù)料的狀態(tài)；

2）四個通道的方向目前配置默認為一致的，在使用非智能型號的ESC時，方向位無意義。

通信用例：

1） WSSG DF11x的工作模式為DF11i，對應(yīng)的ESC型號為智能型，設(shè)定車輪為前進方向，PWM輸出頻率為：Out1_Freq=2100Hz（用戶可根據(jù)車輪外徑、電子齒輪數(shù)、車輪時速計算而得），Out2_Freq=2150Hz，Out3_Freq=2120Hz，Out4_Freq=2110Hz；

那么生成的數(shù)據(jù)幀如圖4.1.2所示：

圖4.1.2 數(shù)據(jù)幀發(fā)送用例

2） WSSG DF11x的工作模式為DF11s，對應(yīng)的ESC型號為非智能型，設(shè)定車輪為前進方向，PWM輸出頻率為：Out1_Freq=2100Hz（用戶可根據(jù)車輪外徑、電子齒輪數(shù)、車輪時速計算而得），Out2_Freq=2150Hz，Out3_Freq=2120Hz，Out4_Freq=2110Hz；

那么生成的數(shù)據(jù)幀可以直接使用如圖4.1.2所示的發(fā)送，而不用考慮方向標識，因為方向標識在數(shù)據(jù)幀中已無意義。

特別注意的是，WSSG DF11x在接收到用戶的配置參數(shù)后，會馬上回發(fā)用戶所配置的參數(shù)，用戶可以通過WSSG DF11x的回發(fā)數(shù)據(jù)校驗配置是否正確，并確保通信是否正常。

4.2 通信協(xié)議封裝

WSSG DF11x通信協(xié)議使用DBC格式進行了一次封裝，協(xié)議文件保存名為：WheelSpeedGenerator.xml。

4.3 用戶級API

WSSG DF11x自帶了Labview版的vi函數(shù)用于與其進行通信，其本質(zhì)是在通信協(xié)議dbc文件的基礎(chǔ)上二次封裝。WSSG DF11x配置使用的只需使用一個：WheelSpeedSend.vi函數(shù)。通過該函數(shù)，用戶可以配置四個通道（車輪）的速度值，該函數(shù)的輸入輸出形參定義如表4.3.1所示。

表4.3.1 WheelSpeedSend函數(shù)形參定義表

形參名	含義	備注
Session in	CAN總線會話句柄輸入	輸入
Session out	CAN總線會話句柄輸出	輸出
Direction	方向信息，有效值：0~3	輸入，參照CAN數(shù)據(jù)幀定義
Ch1Prm~Ch4Prm	4個通道的頻率值	輸入，單位為Hz
Error in	異常輸入	輸入
Error out	異常輸出	輸出