基于英飛凌16位高檔單片機的六通道ABS開發板設計

ABS 的匹配是一個非常復雜的過程，需要做大量的實車試驗。由于試驗存在著很大的危險性，所以在進行實車試驗之前一定要先對控制軟件做一定程度的驗證，如輪速、輪加減速度、滑移率計算的準確性，以及電磁閥、報警燈、電機的正確運轉等。車載的ABS電子控制單元不具備信號發生和數據顯示的功能，而開發板彌補了這一缺陷。

總體結構介紹

開發板基本上具有六通道ABS電子控制單元的所有模塊，包括單片機、電磁閥驅動、電機驅動、電源模塊、輪速處理等，另外還有輪速發生模塊和顯示模塊等。液晶屏下方的電路板(簡稱電路板1)用來產生方波信號，發送到主控芯片XC164CS的高速輸入捕捉口(CAPCOM)，加速、減速、制動按鈕用來控制方波信號的頻率，可模擬車輛的加速、減速和制動過程。主控芯片經過計算后，又通過串口將計算結果，如輪速、輪加減速度、滑移率等發送給電路板1，再驅動液晶屏顯示數據。同時主控芯片根據不同的計算結果驅動報警燈、電機、繼電器和閥等外圍設備，以此模擬ABS的工作過程。

開發板的芯片大部分采用Infineon公司生產的專用芯片，它們被國內外的ABS生產商廣泛采用。主要功能模塊及使用的芯片如表1所示：

下面對主控芯片XC164CS和監控芯片C505CA作較為詳細的介紹。

主控芯片XC164CS

XC164CS是Infineon公司近年推出的16位高檔單片機。該單片機有如下優點：

運算速度快：能達到40MHz的CPU頻率。
存儲器容量大：
-2kB雙口RAM用于變量，寄存器池和系統堆棧；
-附加的2kB高速數據SRAM用于變量和用戶堆棧；
-2kB高速SRAM用于代碼和數據；
-128k的flash支持在線編程。
中斷源多：接收70種中斷，分為16個中斷優先級(ILVL)，每個中斷優先級中分為4個組優先級(GLVL)，數字越高，優先級越高。
具有在片調試接口OCDS，OCDS接口標準測試協議(與IEEE1149.1兼容)，主要用于芯片內部測試。現在的多數的高級器件都支持JTAG協議，如 DSP、FPGA器件等。標準的JTAG接口是4線：TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時鐘、數據輸入和數據輸出線。OCDS接口擴充了 JTAG接口，其功能見表2。
TMS 模式選擇 OCDS接口大大方便了軟件調試工作，這在下面部分將詳細描述。

另外該芯片還具備外圍IO口多、時鐘多、AD轉換口多等優點，并且具有兩個CAN接口。

XC164CS開發方法

XC164CS可以通過三種方式跟上位機連接進行在片仿真：串口方式(即bootloader模式)、并口方式(LPT)和USB口方式(即OCDS)。其中并口方式要求上位機的主頻小于800MHz，給應用帶來不便。串口方式，速度較慢。需要占用一個串口，而且調試過程中經常出現連接丟失的情況，因此也不予采用。 OCDS接口是XC164CS專門提供的調試接口，也是其不同于Infineon其它164系列單片機的主要特征之一，因此在開發板研制過程中采用 OCDS的調試方式。

軟件采用的編譯器是Keil uVision2 (PK166，摘編者注)，該編譯器調試功能強大，不僅能夠進行純軟件仿真，而且上位機能夠通過并口或者USB口跟用戶板進行連接，實現在片調試。連接關系如圖3所示。

其中的ULINK是一種USB接口到OCDS接口的適配器，它具有如下特性：

通過USB口實現上位機和用戶板的快速連接；
通過在片調試接口OCDS實現在片調試功能；
通過OCDS實現片上flash的燒寫功能。
監控芯片C505CA

監控芯片跟主控芯片進行實時通信，從而保證主控的正確運行，監控芯片還行使故障診斷的職能。

C505CA是Infineon公司的一款8位單片機，它基于8051內核，優點在于：

有較高的運算速度，能達到20MHz的工作頻率；
具有片上CAN接口，方便跟主控芯片通信；
支持在片仿真；
采用貼片封裝。
開發板工作過程

開發板上電后，液晶屏顯示一些說明信息，同時開始模擬ABS在實際車輛中的上電自檢：報警燈亮快閃幾秒，然后模擬電機和12個電磁閥的LED依次點亮，最后，所有的LED閃一次。

自檢之后，液晶屏開始顯示XC164CS傳送的輪速計算值，輪速脈沖是由電路板1產生的；如果當前輪速較低，則模擬電機和12個電磁閥的LED會循環點亮，表示ABS系統在較低車速下，不會進行防抱制動，只進行常規的在線檢查；如果當前輪速較高，則除報警燈外的所有LED會同時閃爍，表明ABS系統在該速度下會起作用。

對于輪速的改變，需要用到開發板上的3個按鍵，按住UP鍵不動，則輪速升高，按住DOWN鍵不動，則輪速降低，按一下STOP鍵，則當前輪速會迅速減至0。

開發板在ABS開發過程中的應用

由于以前使用Intel公司196系列單片機作為主控芯片，現改用XC164CS，將代碼從196移植到XC164CS是一個非常煩雜的工作，鑒于實車試驗的危險性，在進行實車試驗以前必須對代碼進行嚴格的驗證，開發板很好的起到了這個作用。

首先，開發板能觀察輪速、輪加減速度等控制量，通過改變脈沖發生的頻率，觀察液晶屏的顯示即可知道計算結果的對錯，非常直觀。

其次，可以驗證主控芯片和監控芯片對報警燈、繼電器、電機、電磁閥等外部設備的操作。

第三，通過閥旁邊的開關，可以模擬閥的通斷，實現故障診斷的功能。

第四，通過主控芯片與監控芯片的CAN通信驗證主控芯片和監控芯片代碼的正確性。

另外，通過開發板還可以驗證ABS的進退出條件等。

開發板和實際AB系統的區別

開發板僅用于ABS系統功能和單片機功能的驗證，無法做到很全面，有些功能尚不能演示，比如：

XC164CS和C505CA提供了強大的CAN接口，同時在設計過程中，又在板子上擴展了K-line/LIN總線接口，但是其在汽車網絡中的實時數據傳輸，無法演示。

完善的診斷功能也不能完成，因為用來演示電機和電磁閥的LED同實際使用的電機和電磁閥比較起來，需要的驅動電流很小，而在ABS中使用的Infineon TLE6228驅動芯片會把這種情況樣認為是故障。

結語

六通道ABS的開發板驗證了ABS軟件代碼的正確性。該開發板自成體系，具有輪速發生、數據顯示、故障診斷、外圍電路驅動和實時通信功能。另外，主控芯片XC164CS采用了先進的在片調試接口(OCDS)，大大提高了開發效率。