Development of a Demonstrator with Samples of the Input Circuits of the Automotive Control Unit

Abstract

The demonstrator implements the complete Analog input signal chain of the resistive accelerator pedal position sensor ECU component from the sensor itself to the transmission of the signal along the CAN bus to the screen of Vector CANoe where it can be visualised. The hardware elements of the demonstrator are the signal conditioning circuit board and the NXP S32K144EVB-Q100 evaluation board. The firmware that runs on the ARM Cortex-M4F processor of the evaluation board implements a 20 Hz control loop that includes a first-order IIR digital filter, three outputs that represent the transfer characteristic of the sensor (linear, logarithmic, exponential using look-up tables), a six-bit diagnostic status byte, and logic to detect kickdown and simulate the application of torque-cut pulses. All data from the sensor is transmitted over a single CAN message at a rate of 500 kbit/s, decoded by a custom DBC file and a dashboard panel within CANoe. Four laboratory assignments were developed as part of this project that will focus on different topics related to the ECU, such as kickdown, the transfer characteristic of the sensor, digital filtering, and CAN diagnostics. This project represents an effort to bridge the gap between the theoretical knowledge of the components of ECUs that is gained in the classroom and their use within the laboratory. Overall, the demonstrator introduces students to the hardware of an ECU, as well as allows them to code with S32 design studio in order to change the behaviour of the output. and Validate it through CANoe.

Demonstrátor implementuje kompletní Analogový vstupní signální řetězec ECU komponenty odporového snímače polohy akcelerátorového pedálu – od samotného snímače až po přenos signálu po sběrnici CAN na obrazovku softwaru Vector CANoe, kde může být vizualizován. Hardwarovými prvky demonstrátoru jsou deska plošných spojů pro kondicionování signálu a vývojová deska NXP S32K144EVB-Q100. Firmware běžící na procesoru ARM Cortex-M4F vývojové desky implementuje řídicí smyčku s frekvencí 20 Hz, která zahrnuje digitální filtr IIR prvního řádu, tři výstupy reprezentující převodní charakteristiku snímače (lineární, logaritmickou a exponenciální pomocí vyhledávacích tabulek), šestibytový diagnostický stavový byte a logiku pro detekci kickdownu a simulaci aplikace impulzů pro omezení točivého momentu. Veškerá data ze snímače jsou přenášena prostřednictvím jediné zprávy CAN rychlostí 500 kbit/s, dekódována vlastním souborem DBC a panelem přístrojové desky v prostředí CANoe. V rámci tohoto projektu byla vypracována čtyři laboratorní zadání, která se zaměřují na různá témata související s ECU, jako jsou kickdown, převodní charakteristika snímače, digitální filtrování a diagnostika CAN. Tento projekt představuje snahu překlenout propast mezi teoretickými znalostmi součástí ECU získanými ve výuce a jejich praktickým využitím v laboratoři. Celkově demonstrátor seznamuje studenty s hardwarem ECU a zároveň jim umožňuje programovat v prostředí S32 Design Studio za účelem změny chování výstupu a jeho ověření prostřednictvím softwaru CANoe.