杭州戬威机电科技-----汽车轮速仿真控制器（WSSG_DF11x）

汽车轮速仿真控制器（WSSG_DF11x）

汽车轮速仿真控制器

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1 概述

WSSG DF11x是基于车辆轮速传感器并严格遵循其信号规范而开发的一款轮速仿真控制板卡。可兼容DF11s和DF11i的ESC，只需在板卡上选择跳线就可满足对应型号ESC信号输入。使用CAN总线引出人机交互接口并提供相应的二次开发包，用户可根据二次开发包向WSSG DF11x配置必要的轮速输出所需参数，WSSG DF11x接收并认可用户配置参数输出相应的轮速。

2 性能指标

2.1 WSSG DF11x

WSSG DF11x可接受0-5000Hz的用户配置频率并且输出相应的轮速信号。但是实测ESC的响应频率难以到达5000Hz，意味着WSSG DF11x可满足目前ESC的极限速度输出要求。

表2.1 WSSG DF11x性能描述表

ESC型号	WSSG DF11x有效输出频率范围（Hz）	备注
DF11s	0~5000	使用BOSCH 的WSS-NL ESC测试，实际使用只需0-2500Hz即可，频率过高ESC会自锁
DF11i	0~5000	使用BOSCH 的GC-1S ESC测试，实际使用3800Hz以下可响应，超过3800Hz的频率，ESC会自锁

注：

1）ESC的自锁并不影响WSSG DF11x的轮速信号输出，其PWM输出依然会根据用户设定的频率输出。

2）ESC自锁后，需要重启方可恢复正常工作。

2.2 响应频率

WSSG DF11x在底层软件和通信方面做了较大的优化，使得WSSGDF11x的动态响应频率不超过1ms，完全可胜任实时操作系统对轮速1ms的更新周期需求。

2.3 通信接口

WSSG DF11x向用户开发CAN总线接口，通过该CAN接口可实现轮速参数配置。CAN接口的波特率为500k。

3 接线原理图

3.1 接线原理图

                              

图3.1.1 WSSG DF11x接线原理图

表3.1.1 接口及接线定义

接口类型	接口编号	含义	备注
12vDC接口	12vDC	+12v直流电源
	GND	-12v直流电源
PWM输出接口	DCE1~DCE4	接ESC的某个通道轮速传感器电源	外部供电
	OUT1~OUT4	接ESC的某个通道轮速传感器信号	PWM输出
	GND	接PWM信号线缆屏蔽层和ESC的GND	可不接
CAN接口	CANL	用于与上位机通信，接CAN低	用于配置轮速参数
	CANH	用于与上位机通信，接CAN高
运行模式选择接口	i	用于DF11i（智能型）	必须在断电情况下插拔跳线帽
	s	用于DF11s
运行状态指示灯	SYS	闪烁表示系统正在运行	无需外接任何线
	NET	闪烁时表示CAN在通信收发数据
	PWM	闪烁或者恒定亮起表示PWM在输出
	s/i	灯亮起说明运行在DF11i模式，否则为DF11s模式

注：

1） PWM输出接口中，DCE1和OUT1、DCE2和OUT2、DCE3和OUT3、DCE4和OUT4是配对使用的，也就是说不允许DCE1与除OUT1以外的接口使用，相同数字编号成对使用。WSSGDF11x并不指定接那个ESC的轮子，四组输出是无区别的，用户可随意接ESC的任意车轮，因为每个通道的输出PWM是由上位机软件配置实现；

2） PWM输出接口中的GND不强制接信号屏蔽电缆和ESC的GND，在外界干扰较大时，影响PWM的正常输出时，可考虑连接该接口；

3） CAN接口不是用于连接ESC的，而是与上位机CAN卡相连，用于配置通道输出所需的参数。

3.2 出厂接线方式

WSSG DF11x在出厂时安装在密封的铝合金机壳里，引出三个航空接口：9芯、3芯和2芯，其中：9芯用于输出PWM信号，3芯是电源输入接口，2芯接口用于连接CAN。与这三个接口连接的，配置有三根线缆，标配外接线缆的线色定义如表3.2.1、3.2.2和3.3.3所示。

表3.2.1芯航空接头接插件针脚定义

编号	线缆颜色	颜色名称	功能定义	备注
1		红	左前轮速传感器-电源	DCE1
2		黄	左前轮速传感器—信号	OUT1
3		深褐	左后轮速传感器-电源	DCE2
4		浅灰	左后轮速传感器-信号	OUT2
5		草绿	右前轮速传感器-电源	DCE3
6		黑	右前轮速传感器-信号	OUT3
7		蓝	右后轮速传感器-电源	DCE4
8		白	右后轮速传感器-信号	OUT4
9		银	屏蔽层	GND

注：

这种线缆序列定义只是一种应用实例，并不是意味着PWM输出是指定的。用户可以根据需要自行修改，线缆表只是出厂时的标准接法。

表3.2.2芯航空接头接插件针脚定义

编号	线缆颜色	功能定义	备注
1		DC+12v
2		DC12vGND
3		NULL	不接

表1.3 2芯航空接头接插件针脚定义

编号	线缆颜色	功能定义	备注
1		CAN高
2		CAN低

WSSG接线原理如图1.1所示。WSSG的DF11s和DF11i的接线完全兼容。

图3.2.1 WSSG接线原理图

4 驱动软件

4.1 CAN通信协议

此处所述通信协议为应用层。上位机与WSSG DF11x之间的通信使用一个数据包（8个字节）完成。数据帧定义如图4.1.1所示。数据帧包含八个字节，依次是4个通道的参数，每个通道的参数使用2个字节表述，高两位用于描述方向信息和特殊编码，剩下的14位是PWM输出频率值，字节的具体定义如表4.1.1所示。

表4.1.1 CAN数据帧定义表

通道	字节位	含义	备注
Out1	bit15:bit14	方向信息，合法值定义为：    静止：0    向前：1 （DF11s无效）    向后：2 （DF11s无效）    气隙：3 （DF11s无效）
	bit13:bit0	频率值，合法值为0~65535，    正常使用过程中0~5000Hz。
Out2	bit15:bit14	特殊编码，用于DF11i时，必须为设置为bit15=1；bit14=0；用于DF11s时，无效
	bit13:bit0	频率值，合法值为0~65535，    正常使用过程中0~5000Hz。
Out3	bit15:bit14	特殊编码，用于DF11i时，必须为设置为bit15=1；bit14=0；用于DF11s时，无效
	bit13:bit0	频率值，合法值为0~65535，    正常使用过程中0~5000Hz。
Out4	bit15:bit14	特殊编码，用于DF11i时，必须为设置为bit15=1；bit14=0；用于DF11s时，无效
	bit13:bit0	频率值，合法值为0~65535，    正常使用过程中0~5000Hz。

图4.1.1 CAN通信数据帧定义

注：

1） Out2~Out3的标识码并不用于指明方向信息，除了表中所述的规定设定值外，其余用于系统内部开发诊断或系统升级拓展使用，属于保留位，用户不可随意更改，否则会造成系统运行出现不可预料的状态；

2）四个通道的方向目前配置默认为一致的，在使用非智能型号的ESC时，方向位无意义。

通信用例：

1） WSSG DF11x的工作模式为DF11i，对应的ESC型号为智能型，设定车轮为前进方向，PWM输出频率为：Out1_Freq=2100Hz（用户可根据车轮外径、电子齿轮数、车轮时速计算而得），Out2_Freq=2150Hz，Out3_Freq=2120Hz，Out4_Freq=2110Hz；

那么生成的数据帧如图4.1.2所示：

图4.1.2 数据帧发送用例

2） WSSG DF11x的工作模式为DF11s，对应的ESC型号为非智能型，设定车轮为前进方向，PWM输出频率为：Out1_Freq=2100Hz（用户可根据车轮外径、电子齿轮数、车轮时速计算而得），Out2_Freq=2150Hz，Out3_Freq=2120Hz，Out4_Freq=2110Hz；

那么生成的数据帧可以直接使用如图4.1.2所示的发送，而不用考虑方向标识，因为方向标识在数据帧中已无意义。

特别注意的是，WSSG DF11x在接收到用户的配置参数后，会马上回发用户所配置的参数，用户可以通过WSSG DF11x的回发数据校验配置是否正确，并确保通信是否正常。

4.2 通信协议封装

WSSG DF11x通信协议使用DBC格式进行了一次封装，协议文件保存名为：WheelSpeedGenerator.xml。

4.3 用户级API

WSSG DF11x自带了Labview版的vi函数用于与其进行通信，其本质是在通信协议dbc文件的基础上二次封装。WSSG DF11x配置使用的只需使用一个：WheelSpeedSend.vi函数。通过该函数，用户可以配置四个通道（车轮）的速度值，该函数的输入输出形参定义如表4.3.1所示。

表4.3.1 WheelSpeedSend函数形参定义表

形参名	含义	备注
Session in	CAN总线会话句柄输入	输入
Session out	CAN总线会话句柄输出	输出
Direction	方向信息，有效值：0~3	输入，参照CAN数据帧定义
Ch1Prm~Ch4Prm	4个通道的频率值	输入，单位为Hz
Error in	异常输入	输入
Error out	异常输出	输出