汽车电子控制器开发装置主控制器模块研究

摘要

近年来，汽车产业的快速发展为汽车电子产品的发展提供了广泛的应用市场，因此汽车电子市场进入了一个快速发展的时期。目前，国内汽车电子产业取得了快速发展，并已初具规模，汽车电子水平的发展已成为汽车现代化技术水平的重要标志。然而传统汽车电子控制器的开发主要存在开发周期长、可靠性低、成本高等缺点。为了避免这些缺点，本文提出了一种具有软硬件协同开发模式的汽车电子控制器快速开发系统（也称为“开发装置”），其中的“快速”，主要表现在能够缩短整个系统的开发周期，并且使开发的产品具有可靠性。本文是汽车电子控制器开发装置研发工作中的一部分，整个开发系统由硬件平台和软件平台两部分组成。本文在深入分析PCI总线的总线规范、仲裁原理和传输原理的基础上，对整个开发装置硬件平台上的各功能模块（包括主控制器模块、存储器模块和功率模块）进行了分析，着重对开发装置中的主控制器模块（以下简称“主控模块”）进行了研究。
　　首先，介绍了主控模块的硬件电路组成及工作原理，在对其硬件电路的分析中，详细介绍了主控模块中微控制器TMS320LF2407A DSP的外围电路设计思路，并对其进行了硬件调试和软件设计，其中硬件调试包括对电源模块、晶振电路、复位电路、JTAG接口电路和CAN接口电路的调试，在软件设计过程中利用DSP的集成开发环境CCS对其进行了软件设计。
　　其次，详细阐述了利用可编程逻辑器件CPLD实现DSP与PCI9054本地总线端的逻辑控制、时序匹配和通信问题，这是本设计的重难点。在TMS320LF2407A DSP与PCI9054本地端的通信过程中，由于TMS320LF2407A DSP与PCI9054的工作时序不一致，并且接口不兼容，因此需要用CPLD（EPM3032ALC44-10N）来实现时序转换和逻辑控制。通信实现过程中，在对TMS320LF2407A DSP和PCI9054的本地端读写时序进行详细分析的基础上，利用CPLD的开发工具QuartusⅡ、硬件描述语言VerilogHDL以及仿真工具Modelsim对其进行逻辑功能设计和仿真。
　　最后，介绍了WDM技术以及驱动程序相关方面的知识，并且详细阐述了利用开发环境VisualC++、驱动开发包DDK以及驱动程序开发工具WinDriver开发主控制器板卡驱动程序的过程。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．1．1 课题的研究背景

1．1．2 课题的研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题的主要研究内容

1．4 本文的主要研究内容

第二章 汽车电子控制器快速开发系统的整体方案

2．1 快速开发系统的整体设计方案

2．1．1 系统硬件平台

2．1．2 系统软件平台

2．1．3 快速开发系统开发过程

2．2 CPCI与PCI总线概述

2．2．1 CPCI总线

2．2．2 PCI局部总线简介

2．2．3 PCI局部总线信号

2．2．4 PCI局部总线的操作

2．3 控制器硬件模块的组成

2．3．1 从模块板卡的硬件组成

2．3．2 主控模块的硬件组成

2．4 主从模块间的通信

2．5 本章小结

第三章 控制器主控模块设计及DSP系统调试

3．1 主控模块硬件电路设计

3．1．1 DSP硬件系统的基本电路

3．1．2 PCI9054简介及其硬件电路连接

3．2 主控模块板卡的介绍

3．3 DSP硬件系统的调试

3．3．1 电源模块的调试

3．3．2 晶振电路的调试

3．3．3 复位电路的检测

3．3．4 JTAG接口电路的测试

3．3．5 CAN接口电路的检测

3．4 DSP控制器简介

3．4．1 TMS320LF2407A DSP简介

3．4．2 中断系统和片上外设

3．4．3 TMS320LF2407A DSP控制器的引脚及功能结构

3．4．4 TMS320LF2407A DSP存储器映射

3．5 DSP控制器的软件设计

3．5．1 DSP系统开发环境(CCS)

3．5．2 CCS工程组成

3．5．3 控制程序开发语言的选择

3．5．4 软件设计实例

3．6 本章小结

第四章 CPLD时序匹配逻辑控制设计

4．1 可编程逻辑器件简介

4．2 Altera CPLD介绍及选型

4．2．1 MAX3000A系列CPLD芯片结构

4．2．2 MAX3000A系列芯片特性

4．3 CPLD的设计流程

4．4 CPLD的开发工具

4．4．1 设计开发工具Quartus Ⅱ

4．4．2 硬件描述语言VerilogHDL

4．4．3 仿真工具ModelSim

4．5 PCI9054本地总线端(LOCAL端)时序匹配与通信设计

4．5．1 PCI9054本地端的读写时序分析

4．5．2 DSP(TMS320LF2407A)的读写时序分析

4．5．3 PCI9054本地端控制逻辑功能设计

4．5．4 CPLD时序匹配逻辑设计程序

4．5．5 Quartus Ⅱ与Modelsim联合仿真

4．5．6 EPM3032 OPLD配置与程序下载

4．6 本章小结

第五章 主控制器板卡驱动程序的开发

5．1 WDM技术研究

5．1．1 windowsXP系统介绍

5．1．2 WDM的工作原理

5．1．3 WDM驱动程序构造方法

5．2 驱动程序简介

5．3 驱动程序开发工具WinDriver

5．3．1 WDM驱动开发工具选择

5．3．2 windriver简介

5．3．3 WinDriver生成驱动程序步骤

5．4 PCI设备驱动程序开发过程

5．4．1 基于WinDriver的PGI设备驱动程序开发

5．4．2 驱动程序说明与安装

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 前景展望

致谢

参考文献

附录A 主控模块电路原理图

附录B CPLD设计中主程序和测试验证程序

攻读学位期间取得的研究成果