基于MATLAB的汽车智能启动系统的开发

摘要：本文采用MATLAB开发汽车智能启动系统，通过Matlab statflow对智能启动系统的所有逻辑进行建模，将启动逻辑分为无钥匙进入，无钥匙启动，钥匙定位和認证三部分，用图形化的编程方式实现逻辑。在进行实车测试前，先在MATLAB的仿真环境下进行仿真测试，确认逻辑全部实现后通过MATLAB生成嵌入式代码，最后进行实车验证，通过这种开发方法能够大大减小测试时间，提高开发效率和代码质量，减少代码维护成本。

关键词：智能启动；PEPS；MATLAB；Auto code

1.引言

针对PEPS控制器的复杂功能和安全设计要求，本文提出一种基于模型开发PEPS的系统方案设计，通过MATLAB STATEFLOW对PEPS控制器的所有功能逻辑进行建模，将复杂的功能分割成不同的功能模块，再对各个子功能模块建立模型，并且在MATLAB的环境下对设计的各个子功能模型进行仿真验证，确保所有的模型设计都满足设计方案，之后再在实车上对功能进行验证，通过这种开发方法能够大大减小测试时间，提高开发效率和代码质量，减少代码维护成本，同时提高产品的安全性能。

2.系统功能

PEPS系统允许用户在不直接操作智能钥匙的前提下，实现靠近车辆时对车门进行解锁，闭锁，进入车辆后进行一键式启动，在用户离开车辆时车门自动上锁等功能。

（1）智能进入（Passive Enter）功能描述

解锁：用户携带智能钥匙，将手探入车门的门拉手内，门拉手将解锁命令发送给PEPS，PEPS根据用户操作的区域驱动天线对钥匙进行定位，确认钥匙合法并且钥匙在车外，PEPS控制器发送解锁命令给车身控制器BCM，BCM驱动电机进行解锁操作

闭锁：用户携带智能钥匙，接触车门上的闭锁触摸开关，门拉手将闭锁命令发送给PEPS，PEPS根据用户操作的区域驱动天线对钥匙进行定位，确认钥匙合法并且钥匙在车外，在四门，两盖（引擎盖、后备箱盖）都关闭的情况下，PEPS控制器发送闭锁命令给车身控制器BCM，BCM驱动电机进行闭锁操作

（2）智能启动（Passive start）功能描述

本地启动：用户携带自能钥匙进入车内，在发动机处于熄火状态，当前车辆档位处于P或N档时踩下制动踏板并按下一键启动开关，PEPS控制器会驱动低频天线发送唤醒智能钥匙信号（125KHz），当智能钥匙收到唤醒信号时，会将自身的场强强度通过高频信号传回PEPS控制器，PEPS控制器根据钥匙传回的场强值与标定数据进行比对，确认钥匙是否在车内，当确认钥匙在车内后，PEPS控制器与ESCL进行加密认证，认证通过后，PEPS控制器发送启动请求给发动机控制器（EMS）进行启动。

远程启动：用户可以通过手机APP对车辆进行启动操作，用户操作手机APP发送启动请求，通过无线网络，手机将启动请求发送到T-Box模块，T-Box模块接收到手机发送的启动请求后，会与PEPS进行加密的认证，当加密认证通过后，PEPS会把这个启动请求发送给发动机控制器（EMS），发动机控制器（EMS）将发动机启动。

3.模型的设计与仿真测试

3.1 模型的设计

（1）智能进入（Passive Enter）模型设计

我们首先将智能进入的模型分为4部分，第一部分用来对底层或CAN网络输入的信号进行处理，提取有效信息。第二部分用来触发对钥匙的认证请求，根据第一部分提出出来的有效信息，如果检测到用户在对门把手进行操作，此时需要对用户携带的钥匙进行认证，已确认钥匙的合法性。第三部分用来触发对钥匙的定位，在进行解闭锁的操作前需要确认钥匙是否在车外。第四部分为睡眠模块，当没有人去对汽车进行智能进入操作时，车辆需要进入睡眠状态，来减少电量的消耗。

（2）远程启动（Remote Start）模型设计

我们将远程启动的模型分为3个部分，第一部分用于接收T-Box通过CAN网络传递给PEPS的加密认证数据，第二部分用于提取PEPS存放在EEPROM中的SK码，第三部分实现认证算法。

在进行模型设计时通过将功能划分成不同的模块，去实现单个的简单功能，再将多个模块组合起来实现一个完整功能，这样可以减少模型的复杂度，同时在进行模型设计过程中，由于单个模块的功能较为简单，减少了代码出现Bug的可能。

3.2模型的仿真测试

在MATALB开发环境中，能够对已建好的模型进行仿真测试，已确认是否满足预期需求。首先建立测试模型，在原有的模型基础上加入SCOPE 和SIGNAL BUILDER两个组件，SIGNAL BUILDER组件可以用来模拟输入信号，以及预期的输出信号，SCOPE可以用来观测实际输出信号是否与预期输出信号相同。然后编写测试用例，测试用例需要尽可能的覆盖到模型的每个判断条件和执行路径。在运行仿真测试后，MATLAB会输出一个测试覆盖度报告，里面会将测试用例没有覆盖到的条件和路径都列举出来，之后可以依据覆盖度报告更新测试用例。同时MATLAB提供了每个信号的监控接口，可以通过M脚本的方式，将每条测试用例的执行结果通过脚本保存到文档当中，可以提高仿真效率，不用每条用例都自己比对结果。

4.结论

针对智能启动系统的复杂功能和安全设计要求，本文提出的基于MATLAB开发汽车智能启动系统的设计方案，

能够很好的实现启动系统的各个功能，并且基于图形化的设计方法，提高了代码的质量和可维护性。由于能够在开发的过程中就对每个子功能进行仿真测试，提高了产品的安全和可靠性。

参考文献：

[1]威廉.快速成长的中国汽车电子产业[J].电子与电脑，2006年04期

[2]李伯成.嵌入式系统可靠性设计[M].北京：电子工业出版社，2006.1

个人简介：李伟民，男，1991-，汉，籍贯江西，就职单位：LEAR，无职称，本科学历，主要研究：汽车零部件软件开发。