硬件在环平台中的重要性

硬件在环仿真的含义是将系统中的某一实物部件连接到虚拟的仿真接口，通过将其他部件虚拟化使得能够以较低的成本验证实物部件在系统中的性能。本书待验证的实物部件为整车控制器，开发的实际整车控制器通过硬件 I/O通信接口，与一台模拟车辆的设备相连接。硬件在环仿真和软件仿真所使用的控制算法是一致的，不同的是在软件仿真中，控制器与被控对象是运行在同一个仿真环境中，两者之间的数据交流直接在软件中进行；而针对硬件在环仿真，控制器模型与被控对象模型是在不同的硬件环境中，实际控制器与车辆模型仿真器之间的数据需要通过硬件通信来实现。如图9.1（a）所示，硬件在环仿真给控制器的开发提供了一个更为真实的环境，可以用以验证控制器的有效性与实时性，并检验控制器的通信功能。

图9.1　硬件在环仿真

（a）硬件在环仿真原理；（b）RapidECU控制器硬件实物(www.xing528.com)

将软件仿真中的控制算法下载到实际控制器中需要采用中国华海科技的ECUcoder技术，通过在Matlab中将控制算法与控制器底层驱动模块相配置，自动将算法模型编译成C代码，并利用Code Warrior编译下载到实际控制器中。

实际控制器使用的是中国华海科技的RapidECU快速原型控制器硬件，如图9.1（b）所示。在硬件在环仿真中，采用了两台RapidECU硬件，分别作为实际控制器与车辆模型仿真器，两者之间通过CAN总线通信。在仿真过程中，实际控制器做出控制指令，通过CAN通信接口传送至CAN总线上，车辆模型仿真器同时通过CAN通信接口接收总线上的控制指令，并模拟车辆各个部件的运行，再将车辆各部件运行状态通过CAN通信反馈给实际控制器，完成控制器的硬件在环仿真测试。

硬件在环仿真的结果分析主要是通过CAN网络上数据的记录与解析来实现的。通过分析控制器CAN数据的发送间隔，可以检测控制器之间CAN通信功能是否正常。进一步将CAN网络上数据解析为物理量，与软件仿真的结果相对比，就可以检验控制算法应用在控制器上的有效性与实时性。在理想情况下，硬件在环仿真的结果应该与软件仿真的结果接近。由于硬件在环仿真主要实现的是控制器的功能验证，而控制器将会在后文台架试验中使用，因此这里不再展开论述硬件在环仿真的结果。