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范而開發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的二次開發包，用戶可根據二次開發包向WSSG DF11x配置必要的輪速輸出所需參數，WSSG DF11x接收并認可用戶配置參數輸出相應的輪速。

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的輪速信號。但是實測ESC的響應頻率難以到達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，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輸出依然會根據用戶設定的頻率輸出。

2）ESC自鎖后，需要重啟方可恢復正常工作。

2.2 響應頻率

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

2.3 通信接口

WSSG DF11x向用戶開發CAN總線接口，通過該CAN接口可實現輪速參數配置。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
	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
運行狀態指示燈	SYS	閃爍表示系統正在運行	無需外接任何線
	NET	閃爍時表示CAN在通信收發數據
	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；

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。

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用實例，并不是意味著PWM輸出是指定的。用戶可以根據需要自行修改，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 驅動軟件

4.1 CAN通信協議

此處所述通信協議為應用層。上位機與WSSG DF11x之間的通信使用一個數據包（8個字節）完成。數據幀定義如圖4.1.1所示。數據幀包含八個字節，依次是4個通道的參數，每個通道的參數使用2個字節表述，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，字節的具體定義如表4.1.1所示。

表4.1.1 CAN數據幀定義表

通道	字節位	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通信數據幀定義

注：

1） Out2~Out3的標識碼并不用于指明方向信息，除了表中所述的規定設定值外，其余用于系統內部開發診斷或系統升級拓展使用，屬于保留位，用戶不可隨意更改，否則會造成系統運行出現不可預料的狀態；

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，對應的ESC型號為智能型，設定車輪為前進方向，PWM輸出頻率為：Out1_Freq=2100Hz（用戶可根據車輪外徑、電子齒輪數、車輪時速計算而得），Out2_Freq=2150Hz，Out3_Freq=2120Hz，Out4_Freq=2110Hz；

那么生成的數據幀如圖4.1.2所示：

圖4.1.2 數據幀發送用例

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

那么生成的數據幀可以直接使用如圖4.1.2所示的發送，而不用考慮方向標識，因為方向標識在數據幀中已無意義。

特別注意的是，WSSG DF11x在接收到用戶的配置參數后，會馬上回發用戶所配置的參數，用戶可以通過WSSG DF11x的回發數據校驗配置是否正確，并確保通信是否正常。

4.2 通信協議封裝

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

4.3 用戶級API

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

表4.3.1 WheelSpeedSend函數形參定義表

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數據幀定義
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