一種汽車ABS控制器開發(fā)裝置的研究與設(shè)計(jì)

引言

汽車防抱制動系統(tǒng)（Anti-lock Braking System，ABS）可以有效防止車輛在制動過程中出現(xiàn)車輪抱死的狀況，從而避免因車輪抱死而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)向失靈和甩尾等危險(xiǎn)，保證車輛的安全制動。其中，控制器（即電控單元，ECU）是整個(gè)ABS的控制核心，也是ABS開發(fā)過程中的主要關(guān)鍵。傳統(tǒng)的ABS開發(fā)過程需要大量的整車道路試驗(yàn)來驗(yàn)證ABS的控制軟件功能，受人力和物理的限制，使得ABS的開發(fā)周期相當(dāng)長。

本文基于英飛凌公司的XC164CS和ADI公司的AD5336芯片設(shè)計(jì)出了一種簡便的ABS控制器開發(fā)裝置，不需整車甚至不需制動器的參與就能夠測試ABS控制軟件的大部分功能，對ABS的開發(fā)提供了極大的便利。

系統(tǒng)構(gòu)成

如圖1所示，所設(shè)計(jì)的ABS控制器開發(fā)裝置主要包括三部分：一是驅(qū)動/制動模擬控制器，主要用于模擬車輪的驅(qū)動和制動，二是硬件設(shè)備部分，包括四個(gè)代表車輪的齒圈和分別驅(qū)動四個(gè)齒圈的四個(gè)電機(jī)，四個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，用于進(jìn)行各種控制的控制面板，以及用于表示各個(gè)電磁閥、ABS電機(jī)和警告燈的狀態(tài)的LED指示燈；三是運(yùn)行于上位機(jī)PC上的GUI界面軟件，主要用于各種參數(shù)設(shè)定，以及采集和監(jiān)控ABS控制器實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)的各種狀態(tài)，包括原始輪速、參考車速、各個(gè)電磁閥狀態(tài)等。

驅(qū)動/制動模擬控制器設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的ABS控制器開發(fā)裝置的主要核心是驅(qū)動/制動模擬控制器的設(shè)計(jì)，必須要實(shí)現(xiàn)的功能包括：

（1）能夠按照設(shè)定令齒圈穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)于某一轉(zhuǎn)速下；

（2）能夠以不同的加速度和減速度對齒圈實(shí)施快速調(diào)速，以模擬車輛在不同路面和不同工況下制動時(shí)的輪速變化，調(diào)速的精度要求較高；

（3）能與目標(biāo)開發(fā)的ABS控制器以及上位機(jī)的GUI軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。

根據(jù)功能要求，所設(shè)計(jì)的驅(qū)動/制動模擬控制器的電路框圖如圖2所示。

其中的主控芯片選用的是英飛凌公司的16位單片機(jī)XC164CS，其主要優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）運(yùn)算速度快，單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行速度，其允許的最大時(shí)鐘頻率為40M赫茲；

（2）存儲器容量大，片內(nèi)有用于存放代碼的128KB可擦寫Flash和用于存放數(shù)據(jù)變量的2KB雙口RAM+2KB數(shù)據(jù)的SRAM；

（3）內(nèi)部資源豐富。具有16×8種優(yōu)先級、高達(dá)80個(gè)中斷源的中斷系統(tǒng)，2組共5個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器單元，14個(gè)10位精度的A/D轉(zhuǎn)換通道，2組共32個(gè)捕捉/比較通道，2個(gè)異步/同步串行接口（ASC），2個(gè)高速同步串行接口（SSC），2個(gè)CAN接口以及高達(dá)79個(gè)普通I/O口線；