控制器快速原型

一.控制器快速原型是什么
二.控制器快速原型的基本原理
三.快速原型的核心技术
四.快速原型控制器的分类
五.快速原型的应用场景
六.快速原型知名产品
七.快速原型的发展趋势
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# 控制器快速原型

## 一.控制器快速原型是什么？<a name="控制器快速原型是什么"></a>

RCP：Rapid Control Prototype，快速控制原型。

RPC：Rapid Prototype Controller，快速原型控制器。

不管RCP还是RPC，在电控行业都是指的控制器快速原型，简称快速原型。控制器快速原型是一种利用原型技术快速验证控制算法的技术手段。

如下图所示，快速原型位于电控系统V型开发模式的中间阶段，起着承前启后的重要作用。

![](images/2022-11-28-12-21-29-image.png)

## 二.控制器快速原型的基本原理<a name="控制器快速原型的基本原理"></a>

控制器快速原型的基本原理是用快速原型控制器硬件替代产品控制器硬件，通过自动代码生成技术将建模与仿真阶段所形成的控制算法模型下载到快速原型控制器硬件中，并连接实际被控对象，进行控制算法的实物验证。控制器快速原型可以在没有控制器硬件的情况下，提前进行控制算法的开发与验证，尤其适合于新产品、新型号的开发研究，快速原型的试验结果还可以为批量硬件设计提供参考。因此，控制器快速原型在进行软件快速验证的同时，也降低了硬件返工几率，从而缩短开发周期，降低开发成本，提高控制器设计质量。

## 三.快速原型的核心技术<a name="快速原型的核心技术"></a>

控制器快速原型主要涉及三项核心技术：

1. 图形化建模与仿真技术，图形化建模与仿真技术可以使得用户快速实现各种控制算法，并对控制算法进行仿真验证。

2. 自动代码生成技术，将控制算法模型自动转换为C代码的自动代码生成技术明显缩短了控制算法C代码的开发周期。

3. 控制器硬件技术，快速原型控制器硬件可以在批量产品硬件控制器定型之前替代批量硬件从而提前验证控制算法。

控制器快速原型的核心技术可以用下图展示：

![](images/2023-11-12-19-09-07-image.png)

## 四.快速原型控制器的分类<a name="快速原型控制器的分类"></a>

按照使用主控芯片的不同类型快速原型控制器通常可以分为两类，一类是通用型快速原型控制器，一类是产品级快速原型控制器。

通用型快速原型控制器一般使用桌面级CPU（比如X86）作为主控芯片，通用型快速原型控制器的优点是运算性能较强，缺点是成本较高环境适应性较差。

产品级快速原型控制器一般使用单片机（比如S32K3）作为主控芯片，产品级快速原型控制器的优点是成本较低环境适应性较强，缺点是运算性能较弱。

## 五.快速原型的应用场景<a name="快速原型的应用场景"></a>

快速原型可以用于各种控制器的快速开发，比如：

- 整车控制器VCU

- 自动变速箱控制器TCU

- 燃料电池系统控制器FCU

- 发动机管理系统EMS

- 混合动力控制器HCU

- 电机控制器MCU

- 电池管理系统BMS

- 各种域控制器DCU

## 六.快速原型知名产品<a name="快速原型知名产品"></a>

快速原型广泛使用的软件工具是Simulink/Stateflow/ECUCoder。

通用型快速原型控制器知名产品有dSPACE公司的MicroAutoBox。

产品级快速原型控制器知名产品有华海科技的RapidECU。

## 七.快速原型的发展趋势<a name="快速原型的发展趋势"></a>

从上世纪九十年代到2005年左右的十几年间，量产ECU通常都使用8位单片机或者16位单片机作为主控芯片，8/16位单片机运算性能很差并且不支持浮点运算，Simulink控制算法模型自动生成的C代码往往无法直接运行在8/16位单片机上，因此，在很长一段时间里通用型快速原型控制器更加有用也更加实用。

从2005年开始，32位单片机逐渐流行，其中一些主流产品主频较高SRAM空间较大并且硬件支持浮点运算，Simulink控制算法模型自动生成的C代码可以直接运行在这些32位单片机上。因此，使用32位高性能单片机的产品级快速原型控制器开始进入市场。由于产品级快速原型控制器成本较低环境适应性较强，经过多年发展，在大部分应用场合产品级快速原型控制器已经成为市场主流。

当前，在80%以上的应用场合用户都选择使用产品级快速原型控制器，在少数对运算性能要求极高的应用场合用户依然需要使用通用型快速原型控制器。