基于FPGA的汽车油改气电控系统的研究

2010-08-20 08:48:51来源: 微型机与应用 关键字:FPGA  电控系统  汽车  ECU

  摘要:介绍了一种基于FPGA汽车油改气电控系统的研究与设计,采用自顶向下模块化设计,依据功能将FPGA划分成几个模块,详细论述了各模块的设计方法和控制流程,给出核心模块的状态流程图及时序仿真波形。经在MATLAB和QuartusII环境下仿真和实际电路验证,系统可以达到预期效果。
  
  随着全球资源短缺、环境污染和生态环境的恶化,汽车与环境的相容性研究已经成为汽车发展研究的主题。天然气汽车具有排放污染显著降低、燃料经济性好、安全性高、发动机寿命长等优点,因此被认为是未来最有前途的一种汽车燃料。在这种强大的市场需求驱动下,油改气方案势在必行,可以根据汽车外部采集的数据对其进行分析、研究与设计。
  
  1 系统总体结构
  
  本系统以FPGA为中心,主要包括以下部分:(1)信号采集部分:包括一系列的汽车传感器,实时获取发动机各项参数;(2)ECU模块:系统的控制核心;(3)执行机构:实时执行ECU的控制指令,使发动机正常工作;(4)人机交互界面设计:完成上下位机之间异步串行通信,实时观测系统运行状况。图1为系统总体结构图。


  
  2 FPGA主要模块实现
  
  根据汽车电控单元的需求,设计选用的FPGA是ACTEL公司基于非易失性Flash技术的A3P250器件(100-VQFP)。器件采用了精细颗粒架构VersaTile,具有250K系统门结构,采用了130nm的工艺技术,内核电压1.5V,时钟频率48MHz。A3P250是反熔丝的,抗辐射、耐高低温、功耗低、速度快,应用较广。FPGA功能模块描述语言主要包括时钟逻辑模块、A/D采样控制模块、模糊控制模块、步进电机控制模块、PWM产生模块、UART通信模块等。系统设计模块如图2所示。

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关键字:FPGA  电控系统  汽车  ECU

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0820/article_1299.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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