控制器的电源管理

一.示例说明
-1.1.示例软件开发环境
-1.2.示例使用的控制器
-1.3.示例功能说明
-1.4.示例前置条件
-1.5.示例文件下载
二.示例模型建模过程
三.示例模型的使用
四.示例小结
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# 控制器的电源管理

## 一.示例说明<a name="示例说明"></a>

### 1.1.示例软件开发环境<a name="示例软件开发环境"></a>

MATLAB版本：MATLAB R2019a

VS版本：VS2015

S32DS版本：S32DS for S32 Platform 3.5

ECUCoder版本：ECUCoder for S32K344V1.3D或者ECUCoder for S32K311V1.3D

MeCa版本：MeCa2.0

关于以上软件开发环境，请参考本站《[电控开发环境搭建手册](./build.html)》。

### 1.2.示例使用的控制器<a name="示例使用的控制器"></a>

本示例使用的控制器型号为RapidECU-U34，关于RapidECU-U34控制器的具体信息，请参考本站《[U34控制器硬件参考手册](./u34.html)》。

控制器接线：本示例的对电源的管理包括UBR，因此需要连接主继电器。控制器的25#管脚只在需要进入Bootloader修复模式时才短接到地，平时悬空即可。

控制器的标定CAN总线通过DB9连接器连接到ZLG USBCAN卡的CAN1接口，其中50#管脚为CAN低，69#管脚为CAN高，CAN低与CAN高不可接反，否则无法建立通信。标定CAN总线必须使用双绞线，双绞线靠近CAN卡处需要并联一个120欧姆左右的终端电阻以保证标定CAN通信稳定可靠。

U34控制器的标定CAN内部已经并联了一个120欧姆左右的终端电阻，因此，在标定CAN总线正确连接之后，标定CAN总线的CAN低与CAN高之间的电阻值应为60~70欧姆，此电阻值需要使用万用表测量确认，如果电阻值不在此范围内，请检查并修复线束。

![](images/2023-07-28-15-41-51.png)

推荐使用带电压电流显示功能与限流保护功能的小型可调直流电源，电源电压可调节为12V或者24V左右，电流限制值可调节为1A左右，这样即使线路存在短路故障也不会产生很大冲击电流。如果使用的是车载电瓶或者大功率直流电源的话，上图中的10A保险是必须接的，否则一旦线路存在短路故障将导致线路烧毁甚至起火爆炸。

按照以上接线，当点火开关未闭合时，电源电流应小于1mA（大多数电源显示0）。当点火开关闭合时，主继电器闭合，12V电源的电流大约为150mA左右，24V电源的电流大约为120mA左右。实际电流与外接继电器参数相关，如果点火开关闭合时，电源的电流大于500mA，表明电源线路存在异常，可能存在短路故障，应该立即切断电源，重新检修线束并使用万用表测量确认无短路故障之后再重新上电。

### 1.3.示例功能说明<a name="示例功能说明"></a>

RapidECU-U34控制器启动流程图如下图所示，U34控制器首次接常电时CAN5收发器处于激活状态（因此控制器也处于激活状态），延迟200-300ms后退出激活。如果此时没有外部激活信号的话，控制器进入休眠状态。当有外部激活信号（包括KL15、ACT1、ACT2或者CAN5总线报文激活）时，控制器激活。当断开所有外部激活信号并且AfterRun清零时控制器进入休眠状态。U34控制器上下电流程（不包含AfterRun与CAN5WakeUp软件控制逻辑）如下图所示：

![](images4demo/U34_demo21-4.png)

U34 控制器的激活信号有3:I_KL15，32:I_ACT1，33:I_ACT2，CAN5:ACT，All_Activation 等多个激活信号，这些激活信号的逻辑关系见下图。3:I_KL15，32:I_ACT1，33:I_ACT2，CAN5:ACT 四个硬件激活信号构成逻辑或的关系产生All_Activation 信号，以上5 个信号均可以通过ActSigMonitor 模块实时读取。

![](images/2023-07-28-16-10-33.png)

本示例在[第一个可在控制器中运行的模型](./demo01.html)DEMO01_FirstModel的基础上，添加了电源电压监控模块和激活信号监控模块。

示例模型中包含两个软件计数器，分别是100ms软件计数器与1s软件计数器，可以使用标定软件观察到这两个软件计数器的值。模型中包含一个标记模型软件版本的常量，可以使用标定软件观察到这个软件版本常量的值。

模型100ms任务中包含了电源电压监控模块、激活信号监控模块和低端功率驱动开关模块。

### 1.4.示例前置条件<a name="示例前置条件"></a>

本示例要求用户提前搭建好基于模型设计的软件开发环境，请参考本站《[电控开发环境搭建手册](./build.html)》。

本示例操作实践要求有一台RapidECU-U34控制器并且正确接线，请参考本文章节1.2《示例使用的控制器》。

本示例属于基础示例，要求用户具备Simulink/ECUCoder建模技能。如果用户还没有Simulink/ECUCoder的使用经验，建议从《[第一个可在控制器中运行的模型](./demo01.html)》开始顺序学习。

### 1.5.示例文件下载<a name="示例文件下载"></a>

用户可以参考本文自行建模而不需要下载示例文件，用户也可以下载示例文件以获取更多参考信息，示例文件下载地址：[示例文件](./download.html)。

## 二.示例模型建模过程<a name="示例模型建模过程"></a>

示例模型建模过程如下：

1. 新建一个文件夹，名称为DEMO21_PowerManagement。

2. 切换MATLAB工作路径到上述新建文件夹的路径，新建一个名为DEMO21_PowerManagement的Simulink模型。

3. 点击进入Simulink的ECUCoder for S32K344模块库（或者ECUCoder for S32K311模块库）， 点击RapidECU_U34子库， 选择RapidECUSetting模块，将RapidECUSetting模块拖入到新建的模型中。

4. 在模型中创建一个100ms的任务，任务中添加一个名为MyCounter_100ms的软件计数器。在模型中创建一个1s的任务，任务中添加一个名为MyCounter_1s的软件计数器。此步骤与《[第一个可在控制器中运行的模型](./demo01.html)》的建模步骤相同。为了管理模型的软件版本，在1s任务中添加一个Constant模块，将模块的值设置为23112110（年月日小时设置法）。此步骤与《[为模型添加测量变量与标定变量](./demo02.html)》的建模步骤相同。在100ms任务中添加1个PowerDriverSwitch(LS)模块，择99:O_MR_LS0A,添加1个Constant模块，值设置为1，与PowerDriverSwitch(LS)模块连接，控制99:O_MR_LS0A4闭合，闭合外部继电器。此步骤与《[使用控制器控制继电器与开关阀](./demo04.html)》的建模步骤相同。

5. 为了演示电源管理功能，点击RapidECU_U34模型库，点击PowerManagement子库，拖入多个PowerVoltageMonitor模块与ActSigMonitor模块到100ms任务中。

6. 4个PowerVoltageMonitor分别选择I_BAT、O_5V、I_UBR、VDD1V5通道，添加MeaModule测量模块，用于监测电源电压值，判断其是否合理。5个ActSigMonitor模块分别选择不同的激活信号源，用于监控当前控制器的激活信号。

建模完成的100ms任务模型如下图所示：

![](images4demo/U34_demo21-2.png)

## 三.示例模型的使用<a name="示例模型的使用"></a>

示例模型使用过程如下：

1. 在配置好的软件开发环境中，切换MATLAB工作路径到DEMO21_PowerManagement文件夹，打开模型DEMO21_PowerManagement。

2. 点击“Build Model”按钮或者使用快捷键Ctrl+B编译模型。模型编译完成之后，生成DEMO21_PowerManagement.s19文件与DEMO21_PowerManagement.a2l文件，其中.s19文件用于刷写到控制器内部，.a2l文件用于测量标定。

3. 使用一台RapidECU-U34控制器，控制器接线请参考本文章节1.2《示例使用的控制器》。利用MeCa-UDS Program软件将DEMO21_PowerManagement.s19文件刷写到RapidECU-U34控制器中。

4. 使用MeCa软件新建一个名为DEMO21_PowerManagement的项目，导入数据库文件时使用DEMO21_PowerManagement.a2l文件。项目面板中添加“多数字显示”控件，控件关联A2L文件中所有测量变量。

5. 依次点击MeCa软件工具栏中的“建立连接”与“开始同步”按钮，可以观察到模型中测量变量的值正在变化，其中变量MyCounter_1s每秒钟加一。

6. 本次示例使用电源12V电源，测量变量I_BAT_mV范围11000-13000mV，I_UBR_mV范围11000-13000mV，O_5V_mV范围4800-5200mV，Inner_1V5_mV范围1300-1700mV。电源电压值处于正常范围，其状态（I_BAT_OK，I_UBR_OK，O_5V_OK，Inner_1V5_OK）输出1，否则输出0。

DEMO21_PowerManagement模型正在U34控制器中运行的MeCa软件如下图所示：

![](images4demo/U34_demo21-3.png)

所有电源的值均在合理范围内，控制器处于KL15激活状态，模型运行符合设计预期。

## 四.示例小结<a name="示例小结"></a>

示例模型DEMO21_PowerManagement演示了控制器的电源管理，通过学习本示例并操作实践，用户可以学习到：

1. RapidECU-U34控制器的上下电流程。

2. 如何在模型中添加电源电压监控模块与激活信号监控模块。

3. 如何判断电源电压值是否处于正常区间。

4. 如何判断当前控制器处于哪种激活状态。