基于CANoe在电控悬架系统中PSI5传感器仿真及应用

前言： 主动悬架系统主要由传感器、执行器和控制器等部件组成。 其中，传感器用于感知路面情况和驾驶员需求，实现对悬架性能的实时监控，从而提高车辆的操控性、舒适性和安全性。 在传感器设计过程中，为保证数据可靠传输，需要一个通用接口，PSI5是针对汽车传感器而制定的通信协议，具有抗干扰接口、与传感器兼容的通信速率，能有效保证数据传输。 电控空气悬架在高端车上已经成为标配，并且凭借国内新能源发展势头，也在不断向中端车型下放，由此出现更多研发与测试的需求。 电控空气悬架与传统控制器悬架的区别在于，使用电磁阀替代了机械式高度阀，在主动悬架控制器下能够快速控制调节车身至目标高度，这里高度传感器就发挥了作用。 在悬架HIL测试中，就需要对高度传感器进行仿真。本文就将对高度传感器常用的PSI5协议仿真应用做详细介绍。 PSI5协议全称是外围传感器接口5协议，因为其中等数据传输速率（典型速率125kbps）、高可靠性、低实现成本的特性，而广泛应用于车辆传感器。 以下就PSI5通信方式、仿真测试环境搭建及实际工具配置做详细介绍。 1 PSI5通信方式介绍

1.1 PSI5 物理层

PSI5通过双绞线实现ECU与传感器之间供电、数据传输。ECU通过PSI5 收发器向传感器提供稳压，并读取其传输的数据。传感器数据通过曼彻斯特编码格式以电流形式传输到ECU。如图：

图 1曼彻斯特编码传输格式 “高电流-低电流”转换代表逻辑“1”， “低电流-高电流”转换代表逻辑“0”。 1.2数据链路层

图 2 PSI5数据帧传输格式 PSI5数据传输格式为：2个起始位，10-28个数据位，1个奇偶校验位或CRC校验位 PSI5工作模式： 传感器和ECU连接拓扑主要包括：异步连接模式（PSI5-A）、同步并行总线模（PSI5-P）、同步通用总线模式（PSI5-U）、同步菊花链总线模式（PSI5-D）。 2 环境搭建

PSI5仿真测试，可以采用VT2710板卡。它是Vector旗下的一款串口通信板卡，支持PSI5、SENT等传感器通信协议仿真。可以测试ECU与一个或多个数字传感器之间的串行通信，还可以监控串行总线上的通信，用于控制试验台上的外围设备。传感器接口PSI5和SENT的使用需要结合CANoe Option Sensor，最多支持4路传感器通道。 前期准备： 1.CANoe及Option Sensor的license； 2.VT2710板卡与PSI5/SENT piggy。 下图为VT2710引脚定义图，共有四路PSI5通道，真实ECU连接ECU+与ECU-，真实传感器连接Sensor+与Sensor-。 如图：

图 3 硬件连接方式 VT2710板卡既可以模拟ECU或传感器进行通信，也可以对真实ECU与传感器之间通信数据进行监控与采集，还可以同时配置多个真实和仿真传感器进行联合使用。 3通道配置

Step1: 打开Sensor Configuration，可以选择New From Template 通过模板新建配置 或选择PSI5通道进行自定义配置

图 4 添加PSI5通道 Step2： 将真实ECU/传感器设置成Real，将仿真设备设置成Simulated Step3: 点击右键，单通道添加多个传感器、帧时隙、信号： Step4: 板卡通道配置： Assigned hardware channel:配置VT2710板卡通道 Communication mode:同步或异步通信模式选择 Bit rate：通信速率设置83/125/189kbps Cycle time:循环周期时间

图 5 板卡通道配置 Step5: ECU配置： Sensor supply voltage:传感器供电电压 Sync Pulse sustain voltage：同步脉冲维持电压 Sync pulse rise time：同步脉冲上升沿持续时间 Sync pulse sustain time：同步脉冲高电平持续时间 Sync pulse fall time：同步脉冲下降沿持续时间 Send current trigger level：设置触发电流阈值

图 6 ECU配置 Step6: 传感器设置： Max. startup time：传感器启动所需要的最长时间

图 7 传感器设置 在传感器中匹配不同的帧时隙 Slot start time：同步脉冲结束后时隙开始的时间 Slot length：帧持续时间 Specifies the length of a time slot：当前帧开始时间

图 8 传感器帧时隙设置 一个同步脉冲周期中设置多个帧时隙，在每个帧时隙设置不同的传感器数据。 右侧根据传感器手册配置帧格式内容及数据内容。 关于PSI5通信参数设置就已完成，点击OK，CANoe会自动生成相关系统变量，可以进行设置与观测PSI5通信数据，下面为真实ECU与仿真传感器通信过程图：

图 9 真实ECU与仿真传感器通信过程 4 其他功能 故障注入功能：VT2710板卡对PSI5提供故障注入功能：短路/断路及电阻/电容修改，最大承载电流 250mA。 FPGA封装高速帧：当通讯过程中需要数据响应要求过高时，并且需要动态结合前帧指令进行判断并响应时，可以使用FPGA编程进行脚本开发。VT2710默认集成可自编程的FPGA芯片，用户可选VHDL语言或Intel® DSP Builder Advanced Blockset Builder进行FPGA开发。 总结： 本文对高度传感器常用的PSI5协议仿真测试应用做了详细介绍：通信方式解读、仿真测试环境搭建以及实际工具使用配置等，而这些仅是悬架HIL测试的一部分，后续将分享更多应用案例。也欢迎关注我的底盘HIL测试方案。 北汇信息作为Vector中国的合作伙伴，始终专注于汽车电子领域的新技术和新产品，为整车厂和零部件企业提供完整的研发、测试解决方案，为工程师在汽车领域提供“趁手装备”。我们不仅提供相应的工具和技术支持服务及培训，还针对不同的应用提供相应的解决方案，助力中国客户的研发效率提升。欢迎联系北汇信息，我们将根据不同需求为您提供针对性的高效、灵活、稳定的解决方案。