汽車(chē)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
定 價(jià)：69 元
叢書(shū)名：電子與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)叢書(shū)
- 作者：丁山朱留存編著
- 出版時(shí)間：2022/3/1
- ISBN：9787111700654
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：U463.6
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開(kāi)本：16開(kāi)
本書(shū)系統(tǒng)詳細(xì)地介紹了汽車(chē)電子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程、方法和工具以及汽車(chē)電子的新規(guī)范AUTOSAR，使本科生能夠在掌握汽車(chē)電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AUTOSAR基礎(chǔ)上，進(jìn)行汽車(chē)電子系統(tǒng)的研發(fā)工程。全書(shū)內(nèi)容新穎，讀者可以通過(guò)本書(shū)學(xué)習(xí)初步了解汽車(chē)電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)知識(shí)。
本書(shū)共分六章，主要內(nèi)容包括第1章緒論簡(jiǎn)單介紹了汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)概要，第2章介紹汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，第3章介紹了車(chē)嵌入式系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，第4章詳細(xì)闡了Autosar規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，第5章介紹了基于模型的設(shè)計(jì)方法，第6章介紹了車(chē)載電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要的V模式的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法與測(cè)試流程。本書(shū)內(nèi)容豐富，敘述上淺顯易懂，程序?qū)嵗哂械湫托浴?br> 本書(shū)可作為高校電子信息類、計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)的教材，也可以作為電子工程技術(shù)人員的參考用書(shū)。
隨著電子信息技術(shù)和汽車(chē)制造業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)電子系統(tǒng)的應(yīng)用和創(chuàng)新不僅提高了汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性，改善了汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性和舒適性，還降低了汽車(chē)的污染排放和燃料消耗，而且使汽車(chē)具備了娛樂(lè)、辦公和通信等豐富功能，極大地推動(dòng)了汽車(chē)工業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。汽車(chē)電子與電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，不同廠商生產(chǎn)的各種各樣的軟件、硬件在很大程度上加重了分布式電子架構(gòu)集成工作的負(fù)擔(dān)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的高效管理，汽車(chē)制造業(yè)在長(zhǎng)期的實(shí)踐中形成了適合解決復(fù)雜問(wèn)題的汽車(chē)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)流程，為開(kāi)發(fā)者提供了更大的設(shè)計(jì)空間。只有深入掌握汽車(chē)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、技術(shù)手段和開(kāi)發(fā)方法，才能有效地進(jìn)行汽車(chē)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以避免失敗的風(fēng)險(xiǎn)和不必要的資源浪費(fèi)。
要進(jìn)行汽車(chē)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須了解汽車(chē)開(kāi)放式系統(tǒng)架構(gòu)（Automotive Open System Architecture，AUTOSAR）。AUTOSAR聯(lián)盟是由全球汽車(chē)制造商，部件供應(yīng)商，以及其他電子、半導(dǎo)體和軟件系統(tǒng)公司聯(lián)合建立的，各個(gè)成員保持開(kāi)發(fā)合作伙伴關(guān)系。寶馬（BMW）集團(tuán)認(rèn)為未來(lái)的車(chē)型將普遍受益于全行業(yè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化程序，以及通用性、互換性更強(qiáng)的軟件。AUTOSAR界面的標(biāo)準(zhǔn)化以及供應(yīng)商通用工具軟件的應(yīng)用將促進(jìn)該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。所以，本書(shū)基于AUTOSAR開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合汽車(chē)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，介紹汽車(chē)電子分布式系統(tǒng)的模型設(shè)計(jì)、仿真與系統(tǒng)驗(yàn)證的全過(guò)程，使讀者了解汽車(chē)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法與過(guò)程。本書(shū)主要包含以下內(nèi)容。
第1章從汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本概念出發(fā)，結(jié)合汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)所需具備的功能以及特點(diǎn)，分別從硬件、軟件、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)通信以及汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方法等幾個(gè)方面介紹嵌入式系統(tǒng)在汽車(chē)上的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，從而使讀者對(duì)汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)有大致了解。
第2章學(xué)習(xí)傳感器與汽車(chē)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。汽車(chē)電子系統(tǒng)的種類很多，例如發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)、車(chē)身電子系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）等。無(wú)論這些系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)，反映系統(tǒng)狀態(tài)的變量往往是不容易傳遞和處理的物理信號(hào)，需要將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，這時(shí)就需要一種裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)這種非電量到電量的轉(zhuǎn)換。
第3章對(duì)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行介紹，包括CAN、LIN、FlexRay等總線及其應(yīng)用領(lǐng)域，詳細(xì)介紹車(chē)載控制總線—CAN總線與LIN總線的原理及其在汽車(chē)中的使用領(lǐng)域，并通過(guò)部分實(shí)例的演示讓讀者更加深入地理解相關(guān)知識(shí)。
第4章介紹AUTOSAR規(guī)范。作為汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)軟件的通用性規(guī)范，AUTOSAR在軟件架構(gòu)、軟件開(kāi)發(fā)流程等方面都定義了眾多新概念，掌握這些理論知識(shí)是進(jìn)行符合AUTOSAR規(guī)范的軟件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。所以，本章從AUTOSAR的由來(lái)及發(fā)展歷程著手，詳細(xì)介紹AUTOSAR規(guī)范中的三部分主要內(nèi)容，即分層架構(gòu)、方法論與應(yīng)用接口，并對(duì)其中軟件組件與虛擬功能總線的概念進(jìn)行詳細(xì)剖析。
第5章介紹基于模型的設(shè)計(jì)。首先對(duì)基于模型的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，從設(shè)計(jì)流程入手介紹如何在建模工具中實(shí)現(xiàn)微分方程。然后分別以離散系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)等動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模與仿真為例，進(jìn)一步展現(xiàn)功能設(shè)計(jì)（建模）的步驟。后以電動(dòng)汽車(chē)直流驅(qū)動(dòng)仿真建模為例，幫助讀者深入了解基于模型的設(shè)計(jì)的建模方法。
第6章在簡(jiǎn)要介紹車(chē)載電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程的V模式后，對(duì)功能需求定義和控制方案設(shè)計(jì)、快速控制原型、代碼自動(dòng)生成、硬件在環(huán)仿真、系統(tǒng)的集成測(cè)試與標(biāo)定等五個(gè)階段進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并通過(guò)具體應(yīng)用實(shí)例使讀者加深理解。
本書(shū)內(nèi)容充實(shí)，重點(diǎn)突出，闡述循序漸進(jìn)、由淺入深。書(shū)中的車(chē)載電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)MATLAB仿真，可以直接進(jìn)行下一步的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本書(shū)配備了思考題答案、免費(fèi)的電子課件及所有例題的代碼，歡迎選用本書(shū)作為教材的教師登錄華章網(wǎng)站（www.hzbook.com）下載。
本書(shū)是編者和實(shí)驗(yàn)室學(xué)生多年的勞動(dòng)成果，其中臧仕義、陳曦和暴林慧等做了許多工作，在此表示衷心感謝。
由于作者水平有限，書(shū)中難免有錯(cuò)誤與不足之處，懇請(qǐng)各位專家和讀者批評(píng)指正。
丁山，2003年博士畢業(yè)于名古屋工業(yè)大學(xué)電氣信息工學(xué)專業(yè)，2004年到2006年在名古屋大學(xué)擔(dān)任文部省學(xué)術(shù)振興會(huì)（JSPS）研究員。2006年至今，任東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副教授，研究領(lǐng)域涉及嵌入式與實(shí)時(shí)系統(tǒng)構(gòu)成、嵌入式與實(shí)時(shí)調(diào)度算法以及信號(hào)與信息處理。
朱留存，工學(xué)博士，教授，研究員級(jí)高級(jí)工程師，國(guó)家特聘專家、廣西八桂學(xué)者、江蘇333高層次領(lǐng)軍人才、浙江特聘專家，北部灣大學(xué)先端科學(xué)技術(shù)研究院院長(zhǎng)，揚(yáng)州大學(xué)汽車(chē)電子信息技術(shù)研究中心主仼。廣西人工智能學(xué)會(huì)智慧海洋領(lǐng)域分會(huì)主任委員、智能制造領(lǐng)域分會(huì)副主任委員，廣西大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)博士生導(dǎo)師，江蘇大學(xué)儀器儀表專業(yè)博士生導(dǎo)師，揚(yáng)州大學(xué)軟件工程專業(yè)博士生導(dǎo)師，南京航空航天大學(xué)等校兼職教授。曾任職于世界500強(qiáng)的豐田汽車(chē)集團(tuán)與新日礦集團(tuán)，長(zhǎng)期從事機(jī)器人技術(shù)、汽車(chē)電子、物聯(lián)網(wǎng)、測(cè)控技術(shù)、多智能體系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等方面工作，主持或參加、省部級(jí)、市級(jí)科研項(xiàng)目30余項(xiàng)，發(fā)表論文100多篇，軟件著作權(quán)100余項(xiàng)，申請(qǐng)獲批專利100多項(xiàng)。
序言
前言
第1章 汽車(chē)電子技術(shù)概述 1
1.1 汽車(chē)電子的發(fā)展史 1
1.2 汽車(chē)電子的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3 本章小結(jié) 5
思考題 5
第2章 汽車(chē)電子系統(tǒng) 6
2.1 傳感器基礎(chǔ) 6
2.1.1 傳感器的定義與組成 6
2.1.2 傳感器的分類與基本特點(diǎn) 7
2.1.3 傳感器的靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性 8
2.2 汽車(chē)用傳感器 9
2.2.1 曲軸位置傳感器 9
2.2.2 速度傳感器 13
2.2.3 溫度傳感器 14
2.2.4 壓力傳感器 15
2.3 汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng) 16
2.3.1 離合器 16
2.3.2 變速器 18
2.3.3 傳動(dòng)裝置 20
2.3.4 驅(qū)動(dòng)橋 21
2.4 車(chē)身電子控制系統(tǒng) 23
2.4.1 中央控制門(mén)鎖系統(tǒng) 24
2.4.2 防護(hù)系統(tǒng) 25
2.4.3 防盜系統(tǒng) 27
2.4.4 空調(diào)系統(tǒng) 29
2.5 底盤(pán)電子控制系統(tǒng) 30
2.5.1 電子控制懸架系統(tǒng) 30
2.5.2 防抱死制動(dòng)系統(tǒng) 31
2.5.3 驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng) 32
2.5.4 穩(wěn)定性控制系統(tǒng) 35
2.6 電磁兼容 37
2.6.1 電磁兼容概述 37
2.6.2 電磁兼容問(wèn)題 39
2.6.3 EMC故障診斷方法 41
2.6.4 電磁兼容設(shè)計(jì) 41
2.7 本章小結(jié) 47
思考題 47
參考文獻(xiàn) 47
第3章 汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò) 49
3.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車(chē)中的應(yīng)用 49
3.1.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車(chē)內(nèi)部的應(yīng)用 49
3.1.2 汽車(chē)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) 51
3.1.3 控制局域網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 51
3.1.4 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車(chē)外部的應(yīng)用 52
3.2 車(chē)載控制網(wǎng)絡(luò) 52
3.2.1 汽車(chē)控制網(wǎng)絡(luò)的分類 53
3.2.2 不同控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 56
3.2.3 汽車(chē)安全總線 61
3.3 CAN總線 63
3.3.1 CAN總線簡(jiǎn)介 63
3.3.2 CAN總線的組成 65
3.3.3 CAN總線系統(tǒng)元件的功能 67
3.3.4 CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程 70
3.3.5 CAN總線的應(yīng)用 74
3.4 LIN總線 78
3.4.1 LIN總線簡(jiǎn)介 78
3.4.2 LIN總線的數(shù)據(jù)傳輸 82
3.4.3 LIN總線的應(yīng)用 85
3.5 FlexRay總線 88
3.5.1 FlexRay總線簡(jiǎn)介 88
3.5.2 FlexRay總線的結(jié)構(gòu) 88
3.5.3 FlexRay總線的特性 91
3.5.4 FlexRay總線的應(yīng)用 92
3.6 本章小結(jié) 94
思考題 94
參考文獻(xiàn) 95
第4章 AUTOSAR體系 96
4.1 AUTOSAR體系簡(jiǎn)介 96
4.1.1 AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生與發(fā)展 96
4.1.2 AUTOSAR系統(tǒng)的核心思想及目標(biāo) 98
4.1.3 AUTOSAR系統(tǒng)功能及作用領(lǐng)域 99
4.2 AUTOSAR技術(shù)架構(gòu) 99
4.2.1 AUTOSAR分層模型 99
4.2.2 AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用接口 100
4.2.3 AUTOSAR方法論 100
4.2.4 AUTOSAR系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù) 102
4.3 基礎(chǔ)軟件層 105
4.3.1 ECU抽象層 105
4.3.2 服務(wù)層 107
4.3.3 微控制器抽象層 114
4.3.4 復(fù)雜驅(qū)動(dòng)層 120
4.4 運(yùn)行時(shí)環(huán)境層 121
4.4.1 運(yùn)行時(shí)環(huán)境 121
4.4.2 虛擬功能總線 122
4.5 應(yīng)用層 124
4.5.1 AUTOSAR端口 124
4.5.2 軟件組件 124
4.5.3 基于Simulink的軟件組件開(kāi)發(fā) 125
4.6 AUTOSAR的前景 129
4.6.1 AUTOSAR的優(yōu)缺點(diǎn) 129
4.6.2 AUTOSAR的發(fā)展趨勢(shì) 130
4.7 本章小結(jié) 131
思考題 131
參考文獻(xiàn) 131
第5章 基于模型的設(shè)計(jì) 132
5.1 基于模型的設(shè)計(jì)方法概述 132
5.1.1 基于模型的設(shè)計(jì)方法的產(chǎn)生 132
5.1.2 基于模型的設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì) 133
5.2 基于模型的設(shè)計(jì)工具 135
5.2.1 建模與仿真工具：MATLAB/Simulink 135
5.2.2 有限狀態(tài)機(jī)圖形實(shí)現(xiàn)工具：Stateflow 136
5.3 基于模型的設(shè)計(jì)方法的研究 137
5.3.1 基于模型的設(shè)計(jì)流程 137
5.3.2 微分方程的Simulink建模 137
5.3.3 簡(jiǎn)單系統(tǒng)的建模與仿真 142
5.3.4 離散系統(tǒng)的建模與仿真 143
5.3.5 連續(xù)系統(tǒng)的建模與仿真 147
5.3.6 線性系統(tǒng)的建模與仿真 150
5.3.7 非線性系統(tǒng)的建模與仿真 155
5.3.8 混合系統(tǒng)的建模與仿真 158
5.3.9 集成、測(cè)試與驗(yàn)證 162
5.4 電動(dòng)汽車(chē)直流驅(qū)動(dòng)仿真建模實(shí)例 163
5.5 電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗(yàn)仿真建模實(shí)例 172
5.6 本章小結(jié) 179
思考題 179
參考文獻(xiàn) 179
第6章 V模式的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與測(cè)試 181
6.1 V模式基礎(chǔ) 181
6.2 建模與算法仿真 186
6.2.1 基于模型的設(shè)計(jì) 186
6.2.2 建模和仿真決策 189
6.2.3 Stateflow工具介紹與實(shí)例 190
6.2.4 代碼的生成和優(yōu)化 197
6.2.5 Embedded Coder工具介紹與實(shí)例 200
6.3 硬件在環(huán)測(cè)試 204
6.3.1 ECU功能測(cè)試 205
6.
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