基于MC9S12DP256的轿车ABS/ASR集成控制系统

　　汽车驱动防滑系统(Anti-slip Regulation System,简称ASR)是在汽车制动防抱死系统(Antilock Braking System,简称ABS)的基础上发展起来的。在装备了ABS的汽车上添加发动机输出力矩的调节功能和驱动轮制动压力的调节功能后,ABS所用的车轮转速传感器和压力调节器可全部为ASR所利用[1]。ASR和ABS在算法上很相似,许多程序模块可以通用,因而在实际应用中可以把两者集成在一个控制器中,组成ABS/ASR集成系统。

　　1 轿车ABS/ASR集成控制系统简介

　　通过对捷达GTX试验样车的液压制动系统进行改造,实现了可以独立调节四个轮缸压力的ABS/ASR集成系统液压执行机构[2]。在此基础上,开发了一种轿车ABS/ASR集成控制系统,主要包括控制系统ECU、传感器、执行机构三个部分。图1为轿车ABS/ASR集成控制系统示意图。

　　图1 ABS/ASR集成控制系统框图

　　当汽车正常行驶时,ABS/ASR集成控制系统的ECU实时采集和处理传感器信号,并根据其所提供的信息,选用不同的控制方式对汽车进行控制。控制的方式包括调节车轮轮缸压力的制动力矩控制模式和调节发动机输出力矩的节气门开度控制模式。ABS和ASR子系统功能的实现就是对以上两种控制方式适当组合和合理控制的结果。

　　2 ABS/ASR集成控制系统的ECU

　　2.1 MCU的选取

　　MCU是ABS/ASR集成控制系统的核心,它负责数据的采集和处理、所有的逻辑运算以及最终控制的实现。考虑到集成控制系统对其运算能力、存储空间、I/O接口的要求以及后续集成其它系统的目的,选择了功能强大的Motorola新一代HSC12系列16位MCU——MC9S12DP256。

　　它具有很强的运算能力、丰富的I/O接口和充裕的存储空间。采用STAR12 CPU,核心运算能力可以达到50MHz,总线速度可以达到25MHz,采用优化的指令集,指令的运算速度得到了很大的提高。通过片内的PLL功能可以方便地选择MCU的核心频率而不管外部晶振频率为多少。片内集成了256K FLASH、12K RAM和4K EEPROM,完全可以满足程序对存储空间的要求。它有丰富的I/O接口,包括两个异步串行通讯接口(SCI),三个同步串行通讯接口(SPI),八通道输入捕捉/输出比较(IC/OC),十六个10位A/D接口,八路8位PWM,二十九路独立的数字I/O接口,二十路带中断和唤醒功能的数字I/O接口,五路CAN总线接口,一个IIC总线接口,一个BDLC(J1850)接口[3]。

　　该MCU有四路输入捕捉(带有保持缓冲器),利用独立的ECT捕捉时钟可以自行完成两个脉冲间的周期计算,非常适合进行四个车轮的轮速采集,大大提高了MCU的工作效率。

　　2.2 ECU硬件电路设计

　　MCU的外围电路采用模块化设计思想,即把电控单元划分成不同的模块,将比较成熟固定的模块组成一块单独的电路板,研究过程中变化较大的模块组成另一块单独的电路板,板与板之间通过I/O扩展插槽进行通信。这种设计方法有利于试验过程中对系统的维护和扩展,例如需要更改电路或者对系统进行扩展时,无需重新设计整块电路,只需在相应模块上改变或添加即可;模块化设计也具有更好的电气特性,例如,驱动模块是比较大的干扰源,对A/D转换和MCU的工作影响很大,可放在不同的电路板上,对信号线采取隔离措施即可。