基于ARM-Linux平臺的電子油門控制

引言

巡航控制系統(tǒng)(CCS)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的，又稱為恒速行駛系統(tǒng)。巡航控制系統(tǒng)工作時，ECU根據(jù)各種傳感器輸送來的信號判斷汽車的運(yùn)行狀況，通過執(zhí)行元件自動調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度使汽車的行駛速度與設(shè)定的車速保持一致。汽車在良好路面上長時間行駛時，駕駛員啟動巡航控制系統(tǒng)并設(shè)定行駛速度，不需駕駛員操縱加速踏板，通過巡航控制系統(tǒng)即可自動保持既定的行駛速度，不僅減輕了駕駛員的勞動強(qiáng)度，同時利用先進(jìn)的電子控制技術(shù)控制節(jié)氣門的開度，比駕駛員操縱節(jié)氣門更精確，汽車燃料經(jīng)濟(jì)性、排放污染性也可得到改善。

1 系統(tǒng)原理

1．1 電控油門原理

工作時，由駕駛員發(fā)出轉(zhuǎn)速的控制指令，由節(jié)氣門開度傳感器采集發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速參數(shù)，并把信號輸入電控單元；電控單元將控制信號和反饋的節(jié)氣門位置信號進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果來驅(qū)動執(zhí)行器改變節(jié)氣門的開度，使實(shí)際的開度與控制開度達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)車速的自動控制。

1．2 舵機(jī)控制原理

舵機(jī)是一種位置(角度)伺服驅(qū)動器，適用于那些角度需要不斷變化并可以保持的系統(tǒng)。S3003型舵機(jī)有3個引腳，分別為電源Vcc、地GND和控制線Signal。控制信號由Signal通道進(jìn)入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它的內(nèi)部有一個基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20 ms、寬度為1．5 ms的基準(zhǔn)信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動芯片以決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。

控制線的輸入是一個寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號，方波脈沖信號的周期為20 ms(即頻率為50 Hz)。當(dāng)方波的脈沖寬度改變時，舵機(jī)的角度發(fā)生改變，角度變化與脈沖寬度成正比。其輸出軸轉(zhuǎn)角與輸入脈沖寬度關(guān)系如圖1所示。


2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用三星公司的S3C2410和Futaba公司的S3003型舵機(jī)分別作為控制器和執(zhí)行器，使用Linux操作系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)平臺為濟(jì)南恒信有限公司的發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺。

2．1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

系統(tǒng)流程如圖2所示?？刂破鱏3C2410完成各項(xiàng)初始化工作，接收來自操作人員的cmd指令，根據(jù)cmd的值來進(jìn)行一系列的處理，包括停止執(zhí)行器、旋轉(zhuǎn)多少角度等。然后通過節(jié)氣門開度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器計(jì)算出等效的cmd值，并與cmd進(jìn)行比較以決定是進(jìn)行下一次cmd的判斷，還是涮整執(zhí)行器的角度。



2．2 設(shè)置Linux系統(tǒng)時鐘頻率

為了降低電磁干擾和降低板間布線要求，芯片外接的晶振頻率通常很低，通過時鐘控制邏輯的PLL提高系統(tǒng)時鐘。在三星公司的S3C2 410A手冊中列出了推薦的幾種時鐘頻率，這里我們選用輸出時鐘頻率FCLK=202．80 MHz的配置，即PLL控制寄存器中的：MDIV=161(0xa1)、PDIV=3、SDIV=1。

在U-Boot的board／smdk2410／smdk2410．c中進(jìn)行設(shè)置：

由以上程序可知FCLK=202．80 MHz，HCLK=101．40 MHz，PCLK=50．70 MHz，而S3C2410的PWM模塊使用的時鐘是PCLK，所以PWM的輸入時鐘為50．7MHz。