一种汽车ABS控制器开发装置的研究与设计

引言

汽车防抱制动系统（Anti-lock Braking System，ABS）可以有效防止车辆在制动过程中出现车轮抱死的状况，从而避免因车轮抱死而导致的转向失灵和甩尾等危险，保证车辆的安全制动。其中，控制器（即电控单元，ECU）是整个ABS的控制核心，也是ABS开发过程中的主要关键。传统的ABS开发过程需要大量的整车道路试验来验证ABS的控制软件功能，受人力和物理的限制，使得ABS的开发周期相当长。

本文基于英飞凌公司的XC164CS和ADI公司的AD5336芯片设计出了一种简便的ABS控制器开发装置，不需整车甚至不需制动器的参与就能够测试ABS控制软件的大部分功能，对ABS的开发提供了极大的便利。

系统构成

如图1所示，所设计的ABS控制器开发装置主要包括三部分：一是驱动/制动模拟控制器，主要用于模拟车轮的驱动和制动，二是硬件设备部分，包括四个代表车轮的齿圈和分别驱动四个齿圈的四个电机，四个转速传感器，用于进行各种控制的控制面板，以及用于表示各个电磁阀、ABS电机和警告灯的状态的LED指示灯；三是运行于上位机PC上的GUI界面软件，主要用于各种参数设定，以及采集和监控ABS控制器实时运行时的各种状态，包括原始轮速、参考车速、各个电磁阀状态等。

驱动/制动模拟控制器设计

本设计的ABS控制器开发装置的主要核心是驱动/制动模拟控制器的设计，必须要实现的功能包括：

（1）能够按照设定令齿圈稳定运转于某一转速下；

（2）能够以不同的加速度和减速度对齿圈实施快速调速，以模拟车辆在不同路面和不同工况下制动时的轮速变化，调速的精度要求较高；

（3）能与目标开发的ABS控制器以及上位机的GUI软件进行实时通讯。

根据功能要求，所设计的驱动/制动模拟控制器的电路框图如图2所示。

其中的主控芯片选用的是英飞凌公司的16位单片机XC164CS，其主要优点如下：

（1）运算速度快，单时钟周期指令执行速度，其允许的最大时钟频率为40M赫兹；

（2）存储器容量大，片内有用于存放代码的128KB可擦写Flash和用于存放数据变量的2KB双口RAM+2KB数据的SRAM；

（3）内部资源丰富。具有16×8种优先级、高达80个中断源的中断系统，2组共5个16位定时器/计数器单元，14个10位精度的A/D转换通道，2组共32个捕捉/比较通道，2个异步/同步串行接口（ASC），2个高速同步串行接口（SSC），2个CAN接口以及高达79个普通I/O口线；