引言
汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)（Anti-lock Braking System，ABS）可以有效防止車輛在制動(dòng)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(dòng)。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差模電感道路試驗(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(zhǎng)。
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(jiǎn)便的ABS控制器開發(fā)裝置，不需整車甚至不需制動(dòng)器的參與就能夠測(cè)試ABS控制軟件的大部分功能，對(duì)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(dòng)/制動(dòng)模擬控制器，主要用于模擬車輪的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)，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(dòng)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(dòng)/制動(dòng)模擬控制器設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的ABS控制器開大電流電感器發(fā)裝置的主要核心是驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)/制動(dòng)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(chǔ)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(jí)、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；
（4）程序下載和調(diào)試方便，具有片內(nèi)自舉引導(dǎo)程序，可通過串口下載程序，帶有片上調(diào)試接口（OCDS），可通過Keil-C166等編譯器對(duì)程序進(jìn)行單步和斷點(diǎn)調(diào)試。
XC164CS的這些優(yōu)點(diǎn)完全能滿足本設(shè)計(jì)高速實(shí)時(shí)控制的要求。
由于XC164CS需要兩種內(nèi)核電壓5V和2.5V才能正常工作，因此采用了能夠產(chǎn)生這兩種電壓的TLE7469GV52作為電源管理芯片可簡(jiǎn)化電路的設(shè)計(jì)，TLE7469GV52是英飛凌公司的LDO電源一體成型電感器芯片，它具有低電壓報(bào)警、過熱和過載保護(hù)以及看門狗等功能，為本設(shè)計(jì)提供了非常優(yōu)秀的電源管理方案。
對(duì)于電機(jī)控制，本設(shè)計(jì)使用了電壓調(diào)速的直流電機(jī)，采用了ADI公司的AD5336作為D/A輸出芯片，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，圖3是AD5336的功能框圖，該芯片的特點(diǎn)是片內(nèi)具有四個(gè)單獨(dú)控制的10位精度D/A輸出通道，低功耗，采用并行接口，D/A轉(zhuǎn)換更新時(shí)間僅需6μs，完全可以滿足本設(shè)計(jì)中對(duì)電機(jī)進(jìn)行高精度和快速調(diào)速的要求，另外片內(nèi)每個(gè)D/A模壓電感器通道帶有軌-軌輸出緩沖型放大器，帶負(fù)載能力強(qiáng)，因此不需任何外圍電路即可直接驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)速的直流電機(jī)，采用這種方式可大大簡(jiǎn)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，也簡(jiǎn)化了電機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)。
在本設(shè)計(jì)中采用了無源磁電式的輪速傳感器，其輸出為正弦信號(hào)，在輪速處理模塊中采用了LM139作為電壓比較芯片，實(shí)現(xiàn)正弦信號(hào)向方波信號(hào)的轉(zhuǎn)換，利用 XC164CS的CC2模塊對(duì)輪速脈沖的捕捉，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)四個(gè)齒圈的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)齒圈電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋控制，從而保證對(duì)齒圈轉(zhuǎn)速控制的準(zhǔn)確度。 CAN接口的設(shè)計(jì)是為了滿足本設(shè)計(jì)中驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)模擬控制器、目標(biāo)開發(fā)的ABS控制器和上位機(jī)GUI軟件三方的相互通訊。OCDS