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摘要：汽车防抱制动系统(ABS)的电子控制单元(ECU)是ABS的最重要部件之一。为模拟ABS的实际工作过程，制造了具有六通道电子控制单元的ABS开发板，包括单片机、电磁阀驱动、电源模块、轮速处理等模块等。该系统很好的模拟了ABS的工作过程，为验证控制软件提供了方便，缩短了开发周期。——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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关键词：开发板；ABS；ECU；XC164WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
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ABS的匹配是一个非常复杂的过程，需要做大量的实车试验。由于试验存在着很大的危险性，所以在进行实车试验之前一定要先对控制软件做一定程度的验证，如轮速、轮加减速度、滑移率计算的准确性，以及电磁阀、报警灯、电机的正确运转等。车载的ABS电子控制单元不具备信号发生和数据显示的功能，而开发板弥补了这一缺陷。WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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总体结构介绍WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
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开发板基本上具有六通道ABS电子控制单元的所有模块，包括单片机、电磁阀驱动、电机驱动、电源模块、轮速处理等，另外还有轮速发生模块和显示模块等。液晶屏下方的电路板(简称电路板1)用来产生方波信号，发送到主控芯片XC164CS的高速输入捕捉口(CAPCOM)，加速、减速、制动按钮用来控制方波信号的频率，可模拟车辆的加速、减速和制动过程。主控芯片经过计算后，又通过串口将计算结果，如轮速、轮加减速度、滑移率等发送给电路板1，再驱动液晶屏显示数据。同时主控芯片根据不同的计算结果驱动报警灯、电机、继电器和阀等外围设备，以此模拟ABS的工作过程。WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
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开发板的芯片大部分采用Infineon公司生产的专用芯片，它们被国内外的ABS生产商广泛采用。主要功能模块及使用的芯片如表1所示：WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
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|
功能模块 |
使用芯片 |
备注 |
|
主芯片MCU1 |
XC164CS |
主要完成信号处理、计算、控制任务 |
|
监控芯片MCU2 |
C505CA |
主要负责监控主芯片工作 |
|
外部CAN接口 |
TLE6250 |
由主芯片提供控制 |
|
诊断模块K-line |
TLE6259 |
由监控芯片提供控制 |
|
报警灯、继电器驱动 |
TLE6210 |
－－ |
|
内部CAN通信 |
－－ |
连接两个MCU |
|
阀驱动 |
TLE6228 |
共有12路驱动 |
|
电源及复位 |
TLE7469 |
提供双电压 |
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表1 功能模块及使用芯片 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
下面对主控芯片XC164CS和监控芯片C505CA作较为详细的介绍。WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
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主控芯片XC164CSWWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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XC164CS是Infineon公司近年推出的16位高档单片机。该单片机有如下优点：WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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运算速度快：能达到40MHz的CPU频率。 WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
存储器容量大： plcjs.技.术_网
-2kB双口RAM用于变量，寄存器池和系统堆栈； P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
-附加的2kB高速数据SRAM用于变量和用户堆栈； W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
-2kB高速SRAM用于代码和数据； WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
-128k的flash支持在线编程。 WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
中断源多：接收70种中断，分为16个中断优先级(ILVL)，每个中断优先级中分为4个组优先级(GLVL)，数字越高，优先级越高。 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
具有在片调试接口OCDS，OCDS接口标准测试协议(与IEEE1149.1兼容)，主要用于芯片内部测试。现在的多数的高级器件都支持JTAG协议，如DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。OCDS接口扩充了JTAG接口，其功能见表2。 WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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|
TMS |
模式选择 |
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OCDS接口大大方便了软件调试工作，这在下面部分将详细描述。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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另外该芯片还具备外围IO口多、时钟多、AD转换口多等优点，并且具有两个CAN接口。WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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|
TDO |
测试数据输出 |
|
CPUCLK |
CPU时钟 |
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TDI |
测试数据输入 |
|
TRST |
测试复位输入 |
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TCK |
测试时钟输入 |
|
BRKIN |
硬件中断输入 |
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TRAP |
陷阱条件 |
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VCC |
正电压(5V) |
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GND |
数字地 |
|
RESET |
芯片复位 |
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BRKOUT |
硬件中断输出 |
|
OCDS |
OCDS使能 |
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表2 OCDS接口功能描述 WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
XC164CS开发方法WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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XC164CS可以通过三种方式跟上位机连接进行在片仿真：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机的主频小于800MHz，给应用带来不便。串口方式，速度较慢。需要占用一个串口，而且调试过程中经常出现连接丢失的情况，因此也不予采用。OCDS接口是XC164CS专门提供的调试接口，也是其不同于Infineon其它164系列单片机的主要特征之一，因此在开发板研制过程中采用OCDS的调试方式。WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
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软件采用的编译器是Keil uVision2 (PK166，摘编者注)，该编译器调试功能强大，不仅能够进行纯软件仿真，而且上位机能够通过并口或者USB口跟用户板进行连接，实现在片调试。连接关系如图3所示。WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
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其中的ULINK是一种USB接口到OCDS接口的适配器，它具有如下特性：WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
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通过USB口实现上位机和用户板的快速连接； P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
通过在片调试接口OCDS实现在片调试功能； ——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
通过OCDS实现片上flash的烧写功能。 ——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
监控芯片C505CA——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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监控芯片跟主控芯片进行实时通信，从而保证主控的正确运行，监控芯片还行使故障诊断的职能。WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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C505CA是Infineon公司的一款8位单片机，它基于8051内核，优点在于：WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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有较高的运算速度，能达到20MHz的工作频率； WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
具有片上CAN接口，方便跟主控芯片通信； WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
支持在片仿真； plcjs.技.术_网
采用贴片封装。 ——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
开发板工作过程WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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开发板上电后，液晶屏显示一些说明信息，同时开始模拟ABS在实际车辆中的上电自检：报警灯亮快闪几秒，然后模拟电机和12个电磁阀的LED依次点亮，最后，所有的LED闪一次。WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
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自检之后，液晶屏开始显示XC164CS传送的轮速计算值，轮速脉冲是由电路板1产生的；如果当前轮速较低，则模拟电机和12个电磁阀的LED会循环点亮，表示ABS系统在较低车速下，不会进行防抱制动，只进行常规的在线检查；如果当前轮速较高，则除报警灯外的所有LED会同时闪烁，表明ABS系统在该速度下会起作用。WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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对于轮速的改变，需要用到开发板上的3个按键，按住UP键不动，则轮速升高，按住DOWN键不动，则轮速降低，按一下STOP键，则当前轮速会迅速减至0。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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开发板在ABS开发过程中的应用WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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由于以前使用Intel公司196系列单片机作为主控芯片，现改用XC164CS，将代码从196移植到XC164CS是一个非常烦杂的工作，鉴于实车试验的危险性，在进行实车试验以前必须对代码进行严格的验证，开发板很好的起到了这个作用。plcjs.技.术_网
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首先，开发板能观察轮速、轮加减速度等控制量，通过改变脉冲发生的频率，观察液晶屏的显示即可知道计算结果的对错，非常直观。WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
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其次，可以验证主控芯片和监控芯片对报警灯、继电器、电机、电磁阀等外部设备的操作。WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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第三，通过阀旁边的开关，可以模拟阀的通断，实现故障诊断的功能。WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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第四，通过主控芯片与监控芯片的CAN通信验证主控芯片和监控芯片代码的正确性。WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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另外，通过开发板还可以验证ABS的进退出条件等。WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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开发板和实际AB系统的区别——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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开发板仅用于ABS系统功能和单片机功能的验证，无法做到很全面，有些功能尚不能演示，比如：P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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XC164CS和C505CA提供了强大的CAN接口，同时在设计过程中，又在板子上扩展了K-line/LIN总线接口，但是其在汽车网络中的实时数据传输，无法演示。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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完善的诊断功能也不能完成，因为用来演示电机和电磁阀的LED同实际使用的电机和电磁阀比较起来，需要的驱动电流很小，而在ABS中使用的Infineon TLE6228驱动芯片会把这种情况样认为是故障。plcjs.技.术_网
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结语WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
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六通道ABS的开发板验证了ABS软件代码的正确性。该开发板自成体系，具有轮速发生、数据显示、故障诊断、外围电路驱动和实时通信功能。另外，主控芯片XC164CS采用了先进的在片调试接口(OCDS)，大大提高了开发效率。WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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