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1 引言 汽车防抱制动系统(Anti-lock Braking System,ABS)可以有效防止车辆在制动过程中出现车轮抱死的状况,从而避免因车轮抱死而导致的转向失灵和甩尾等危险,保证车辆的安全制动。其中,控制器(即电控单元,ECU)是整个ABS的控制核心,也是ABS开发过程中的主要关键。传统的ABS开发过程需要大量的整车道路试验来验证ABS的控制软件功能,受人力和物理的限制,使得ABS的开发周期相当长。 本文基于英飞凌公司的XC164CS和ADI公司的AD5336芯片设计出了一种简便的ABS控制器开发装置,不需整车甚至不需制动器的参与就能够测试ABS控制软件的大部分功能,对AB
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汽车电子中的一种汽车汽车电子中的一种汽车ABS控制器开发装置的研究与设计控制器开发装置的研究与设计
1 引言 汽车防抱制动系统(Anti-lock Braking System,ABS)可以有效防止车辆在制动过程中出现车轮抱
死的状况,从而避免因车轮抱死而导致的转向失灵和甩尾等危险,保证车辆的安全制动。其中,控制器(即电
控单元,ECU)是整个ABS的控制核心,也是ABS开发过程中的主要关键。传统的ABS开发过程需要大量的整
车道路试验来验证ABS的控制软件功能,受人力和物理的限制,使得ABS的开发周期相当长。 本文基于英
飞凌公司的XC164CS和ADI公司的AD5336芯片设计出了一种简便的ABS控制器开发装置,不需整车甚至不需制
动器的参与就能够测试ABS控制软件的大部分功能,对AB
1 引言引言
汽车防抱制动系统(Anti-lock Braking System,ABS)可以有效防止车辆在制动过程中出现车轮抱死的状况,从而避免
因车轮抱死而导致的转向失灵和甩尾等危险,保证车辆的安全制动。其中,控制器(即电控单元,ECU)是整个ABS的控制
核心,也是ABS开发过程中的主要关键。传统的ABS开发过程需要大量的整车道路试验来验证ABS的控制软件功能,受人力和
物理的限制,使得ABS的开发周期相当长。
本文基于英飞凌公司的XC164CS和ADI公司的AD5336芯片设计出了一种简便的ABS控制器开发装置,不需整车甚至不需
制动器的参与就能够测试ABS控制软件的大部分功能,对ABS的开发提供了极大的便利。
2 系统构成系统构成
如图1所示,所设计的ABS控制器开发装置主要包括三部分:一是驱动/制动模拟控制器,主要用于模拟车轮的驱动和制
动,二是硬件设备部分,包括四个代表车轮的齿圈和分别驱动四个齿圈的四个电机,四个转速传感器,用于进行各种控制的控
制面板,以及用于表示各个电磁阀、ABS电机和警告灯的状态的LED指示灯;三是运行于上位机PC上的GUI界面软件,主要
用于各种参数设定,以及采集和监控ABS控制器实时运行时的各种状态,包括原始轮速、参考车速、各个电磁阀状态等。
3 驱动驱动/制动模拟控制器设计制动模拟控制器设计
本设计的ABS控制器开发装置的主要核心是驱动/制动模拟控制器的设计,必须要实现的功能包括:
(1)能够按照设定令齿圈稳定运转于某一转速下;
(2)能够以不同的加速度和减速度对齿圈实施快速调速,以模拟车辆在不同路面和不同工况下制动时的轮速变化,调速
的精度要求较高;
(3)能与目标开发的ABS控制器以及上位机的GUI软件进行实时通讯。
根据功能要求,所设计的驱动/制动模拟控制器的电路框图如图2所示。
其中的主控芯片选用的是英飞凌公司的16位单片机XC164CS,其主要优点如下:
(1)运算速度快,单时钟周期指令执行速度,其允许的最大时钟频率为40M赫兹;
(2)存储器容量大,片内有用于存放代码的128KB可擦写Flash和用于存放数据变量的2KB双口RAM+2KB数据的
SRAM;
(3)内部资源丰富。具有16×8种优先级、高达80个中断源的中断系统,2组共5个16位定时器/计数器单元,14个10位精
度的A/D转换通道,2组共32个捕捉/比较通道,2个异步/同步串行接口(ASC),2个高速同步串行接口(SSC),2个CAN接
口以及高达79个普通I/O口线;
(4)程序下载和调试方便,具有片内自举引导程序,可通过串口下载程序,带有片上调试接口(OCDS),可通过Keil-
C166等编译器对程序进行单步和断点调试。
XC164CS的这些优点完全能满足本设计高速实时控制的要求。
由于XC164CS需要两种内核电压5V和2.5V才能正常工作,因此采用了能够产生这两种电压的TLE7469GV52作为电源管
理芯片可简化电路的设计,TLE7469GV52是英飞凌公司的LDO电源芯片,它具有低电压报警、过热和过载保护以及看门狗等
功能,为本设计提供了非常优秀的电源管理方案。
对于电机控制,本设计使用了电压调速的直流电机,采用了ADI公司的AD5336作为D/A输出芯片,用于驱动电机,图3是
AD5336的功能框图,该芯片的特点是片内具有四个单独控制的10位精度D/A输出通道,低功耗,采用并行接口,D/A转换更
新时间仅需6μs,完全可以满足本设计中对电机进行高精度和快速调速的要求,另外片内每个D/A通道带有轨-轨输出缓冲型放
大器,带负载能力强,因此不需任何外围电路即可直接驱动电压调速的直流电机,采用这种方式可大大简化电机驱动电路,也
简化了电机控制程序的设计。
在本设计中采用了无源磁电式的轮速传感器,其输出为正弦信号,在轮速处理模块中采用了LM139作为电压比较芯片,
实现正弦信号向方波信号的转换,利用 XC164CS的CC2模块对轮速脉冲的捕捉,实时监测四个齿圈的转速,实现对齿圈电机
的转速反馈控制,从而保证对齿圈转速控制的准确度。CAN接口的设计是为了满足本设计中驱动/制动模拟控制器、目标开发
的ABS控制器和上位机GUI软件三方的相互通讯。OCDS接口和ASC接口则是为了程序下载和调试方便而设计的。
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