基于ARM單片機的汽車電動助力轉向系統的研究

　　本文設計的控制器采用32位的ARM S3C44B0X單片機作為控制器的核心，由于S3C44B0X單片機集成了豐富的硬件資源，使得電路設計大為簡化，提高了系統的可靠性，同時也為系統將來的擴展和升級留有一定余地。方向控制信號和PWM信號相結合，經光耦加載到H橋驅動電路，控制電機的運行狀態，電路簡單易行。脈寬調制方式采用單極性PWM，避免了MOS管直通的可能性，不僅可靠，脈寬占空比也易于調整。

3.1 ARM S3C44B0X介紹

　　SUMSUNG公司的S3C44B0X是基于ARM7 TDMI的體系結構，并在此基礎上集成了豐富的外圍功能模塊，主要有：8KB的Cache,外部擴充存儲控制器，LCD控制器，2個UART，5個PWM定時器和1個內部定時器，8路10位ADC，71個通用可編程I/O口，8個外部中斷源及看門狗定時器[4]。同時，ARM單片機支持C語言開發，有利于系統控制軟件的開發和調試。

3.2 A/D數據的采集

　　S3C44B0X采用的是逐次逼近式10位ADC，輸入電壓范圍為0~2.5V，轉換精度為2.5V/210=2.4mV。對于轉矩傳感器，其輸出電壓范圍為0~5V，所以只需對信號進行低通濾波處理和分壓處理。對于電機的采樣電流，由于有正負區別，還應通過電平轉換使其成為正電壓。其電路如圖3所示。其中，R1的作用是將霍爾傳感器的輸出信號(0~50mA)轉換成相應的電壓信號。

3.3電機控制電路

　　電機的控制電路由方向控制電路和光耦隔離MOSFET H橋電機驅動電路組成。電機驅動電路原理如圖4所示。T1、T2、T3、T4為光耦部件，一方面用于系統強電和弱電的隔離，另一方面用于驅動MOSFET部件。所以在選擇光耦型號時，應選擇輸出功率較強的光耦(如TLP250，其輸出電流最大可達1.5A)。電機的PWM控制信號和方向控制信號都是經光耦后加載到MOSFET部件的。當T1和T4導通、T2和T3關斷時，對應的Q1、Q2導通，Q2、Q3關斷，電機電流經Q1、MOTOR、Q4流向地，此時電機正轉；電機反轉時，器件的通斷情況正好相反。