一種汽車ABS控制器開發裝置的研究與設計

引言

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

本文基于英飛凌公司的XC164CS和ADI公司的AD5336芯片設計出了一種簡便的ABS控制器開發裝置，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的開發提供了極大的便利。

系統構成

如圖1所示，所設計的ABS控制器開發裝置主要包括三部分：一是驅動/制動模擬控制器，主要用于模擬車輪的驅動和制動，二是硬件設備部分，包括四個代表車輪的齒圈和分別驅動四個齒圈的四個電機，四個轉速傳感器，用于進行各種控制的控制面板，以及用于表示各個電磁閥、ABS電機和警告燈的狀態的LED指示燈；三是運行于上位機PC上的GUI界面軟件，主要用于各種參數設定，以及采集和監控ABS控制器實時運行時的各種狀態，包括原始輪速、參考車速、各個電磁閥狀態等。

驅動/制動模擬控制器設計

本設計的ABS控制器開發裝置的主要核心是驅動/制動模擬控制器的設計，必須要實現的功能包括：

（1）能夠按照設定令齒圈穩定運轉于某一轉速下；

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

（3）能與目標開發的ABS控制器以及上位機的GUI軟件進行實時通訊。

根據功能要求，所設計的驅動/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XC164CS，其主要優點如下：

（1）運算速度快，單時鐘周期指令執行速度，其允許的最大時鐘頻率為40M赫茲；

（2）存儲器容量大，片內有用于存放代碼的128KB可擦寫Flash和用于存放數據變量的2KB雙口RAM+2KB數據的SRAM；

（3）內部資源豐富。具有16×8種優先級、高達80個中斷源的中斷系統，2組共5個16位定時器/計數器單元，14個10位精度的A/D轉換通道，2組共32個捕捉/比較通道，2個異步/同步串行接口（ASC），2個高速同步串行接口（SSC），2個CAN接口以及高達79個普通I/O口線；