Инжиниринговый центр Группы «ГАЗ» имени А.А. Липгарта МГТУ им. Баумана: Прототип блока управления кузовной электроникой

Цель проекта:


Проверка применимости микроконтроллера BE-U1000 в задачах встраиваемого управления в автомобильной промышленности.


Описание задачи:

  • Разработать прошивку для микроконтроллера BE-U1000, обеспечивающую инициализацию и совместную работу основных периферийных блоков;
  • Реализовать управление цифровыми и аналоговыми каналами тестовой платы: силовыми ключами, полумостами, цифровыми входами, аналоговыми входами, измерением сопротивления и частотных сигналов.
  • Реализовать обмен данными по двум CAN-интерфейсам для ручного тестирования, сервисного взаимодействия и автоматических тестовых сценариев.
  • Адаптировать имеющуюся программную архитектуру и периферийную конфигурацию под микроконтроллер BE-U1000 и его SDK.


Ключевые особенности реализации:
1. Используемый микроконтроллер:
Baikal BE-U1000 на отладочной плате EVU-BA-2.1


2. Алгоритмы/программное обеспечение:

  • Реализована архитектура прошивки, разделённая на уровни: инициализация аппаратной части платы, логика тестовой системы, внешние сущности обмена по CAN.
  • Реализованы режимы ручного тестирования и последовательного автоматического тестирования периферии платы.
  • Выполнена обработка сигналов с аналоговых входов, измерение сопротивления NTC-цепей, контроль питающего напряжения, считывание обратной связи с силовых выходов.
  • Реализовано управление несколькими типами выходов: ключами 0,5 А, ключами 3 А, а также набором силовых полумостов, как в ключевом режиме, так и в мостовом.
  • Для обмена данными используется проприетарный CAN-протокол с выделением системного и сервисного каналов.

Используемые инструменты: make, SDK Baikal, GCC toolchain, linker script, HAL/BASIS-библиотеки, собственные модули прикладной логики.

Поддерживаемые ОС: не требуется, baremetal.

3. Аппаратная часть:

Плата-прототип автомобильного электронного блока, среди прочего, включающая в себя

  • ключей верхнего уровня — 5 шт.
  • полумостовых схем — 10 шт.
  • схем цифрового входа — 4 шт.
  • схем частотного входа — 1 шт.
  • схем аналогового входа измерения напряжения — 3 шт.
  • схем аналогового входа измерения сопротивления — 3 шт.
  • цифро-аналоговые преобразователи DAC104 — 2 шт.
  • CAN-трансиверы SN65HVD234D — 2 шт.


Отладочная плата EVU-BA-2.1

4. Образовательный или промышленный контекст:

Проект носит прикладной инженерный характер и используется как стенд для отработки архитектуры ЭБУ, тестирования периферийных решений и проверки возможностей отечественного микроконтроллера RISC-V в задачах автомобильной/промышленной электроники и встраиваемых систем управления.

Результаты:

  • Разработан и собран программный прототип ЭБУ на базе BE-U1000;
  • Подтверждена работоспособность базовой периферии микроконтроллера: GPIO, ADC, SPI, таймеров и CAN;
  • Реализован протокол коммуникации по CAN-интерфейсу с поддержкой управляющих команд и передачи телеметрии;
  • Подтверждена возможность ручного и автоматического тестирования силовых и измерительных каналов платы;
  • Реализована программная архитектура, пригодная для дальнейшего масштабирования и переноса в прикладные встраиваемые системы.

Выводы:

  • Проект показал, что микроконтроллер Baikal BE-U1000 может использоваться как основа для построения встраиваемых систем управления и тестовых контроллеров с развитой периферией;
  • Платформа позволяет реализовывать как низкоуровневую работу с аппаратными блоками, так и прикладную логику обмена и тестирования;
  • Применение отечественного RISC-V решения в подобной задаче подтверждает перспективность платформы для разработки специализированных ЭБУ, стендов и периферийных контроллеров.

Перспективы:

  • По итогам выполнения проекта микроконтроллер Baikal BE-U1000 оценивается как перспективная платформа для применения в новых разработках;
  • Возможность его использования будет рассматриваться при выполнении будущих НИОКР в области автомобильной электроники;
  • Наиболее вероятные направления применения — специализированные электронные блоки управления, периферийные модули, диагностические устройства и стендовое оборудование.

Изображения/схемы:

Схема структурная прототипа блока управления кузовной электроникой

Примечания:
Проект является прототипом, ориентированным на проверку архитектурных и аппаратно-программных возможностей. Отдельные части могут быть далее доработаны с учётом требований конкретного изделия или стенда.