汽车控制器模拟测试系统硬件接口设计与实现

DesignandRealizationofHardwareInterfaceinSimulationTestSystem ofAutomobileABSECU
ZhuZhansheng1 PengMeichun1 CaoHua1 LinYiqing1 LiuXiaokang2 (1.GuangdongUniversityofTechnology 2.SouthChinaUniversityofTechnology)
(1)
图 3 ABS阀控信号采集系统电路图 Fig.3 Collectsystem forcontrolsignalofABSelectromagneticvalve
146
农业机械学报
2006年
ABS控 制 器 一 般 在 车 速 大 于 10km/h时 才 开 始 正 常 工 作,则 此 时 轮 速 脉 冲 信 号 为 88Hz。 因 此 ABS控制器正常工作时,接 收 的 速 度 脉 冲 频 率 范 围 为 88～1768Hz。选择计数器 T0工作方式为模式 1, 单 片 机 的 外 部 晶 振 为 11.0952MHz,TL0与 TH0构 成 16位 计 数 器,它 可 以 产 生 的 脉 冲 频 率 范 围 为:15 Hz～ 1MHz,满 足 所 需 要 求,可 作 为 脉 冲 频 率 的 主 要 控制量,TL0和TH0的取值范围为0～FFH。微机 上的软件系统计算车轮转速以及对应的脉冲频率所 需 的 TL0和 TH0值,将 其 传 递 给 单 片 机,并 写 入 TL0和 TH0寄存器。TL0和 TH0的计算公式为
2006年 5月
农业机械学报
第 37卷 第 5期
===================================================================
汽车 ABS控制器模拟测试系统硬件接口设计与实现*
朱占胜 彭美春 曹 华 林怡青 刘小康
【摘要】 研究了汽车防抱死制动系统(ABS)控制器模拟测试技术。基于 MCS 51单片机系 统,开 发 了 一 种 适
能是否正常,评定其性能的优劣。因此,汽车 ABS性
能 模 拟 测 试 技 术 成 为 研 究 的 重 点 。 [1] ABS控 制 器 (ECU)的 性 能 决 定 了 ABS的 性 能 ,因 此 ABS性 能 检 测的关键在于ECU 的性能检测。开发的汽车ABS性 能模 拟 测 试 系 统,能 实 现 ABSECU 的 性 能 检 测 与 评价,本 文 进 行 ABSECU 与 性 能 测 试 系 统 的 硬 件 接口的研究,以实现对 ECU 实时检测。
输出的矩形脉冲信号的频率由单片机内的定时
/计 数 器 T0来 实 现 。 [2] ABS车 轮 转 速 传 感 器 采 用 100齿的齿圈,车轮半径为 0.5m,则汽车车速为0～ 200km/h时,产生的脉冲频率为 0～1768Hz。频率 计算公式为
式中
f=vZ/(2πR) f-- 频率,Hz v-- 车速,m/s Z-- 车轮转速传感器齿圈的齿数 R-- 车轮半径,m
1 ABSECU模拟测试系统
ABSECU 模拟测试系统由微机、I/O接口硬件 和 ECU 3部分组成,其工作原理如图 1所示。
汽车 ABS性能测试软件在微机中运行,该测试 软 件 中 建 立 了 车 辆 模 型 、车 轮 模 型 、制 动 系 统 模 型 以 及性能 评 价 模 型。 I/O 接 口 硬 件 部 分 是 以 单 片 机
TL0=[65536-11.0952×106/(12f)]16L (2) TH0=[65536-11.0952×106/(12f)]16H (3) 式中:[]16H/L代表高 8位 16进 制 码 或 低 8位 的 16进 制码。 采用图 4所示的 ABS轮 速 信 号 模 拟 模 块,它 是 由 DAC0832、AT89S51和 LM358组 成 的 一 路 频 率 脉 冲 发 生 电 路 。输 出 口 (out)能 够 根 据 单 片 机 指 令 发 出电 压为 5V 的 变 频 率 脉 冲 信 号,与 速 度 传 感 器 发 出 的 信 号 一 致 ,从 而 实 现 对 速 度 信 号 的 模 拟 。要 实 现 4路 轮 速 信 号 的 模 拟,需 要 采 用 4个 DAC0832和 LM358,由单片机的 P2.6、P2.5、P2.4、P2.3分别对 DAC0832进 行 片 选,就 可 实 现 各 个 轮 速 的 独 立 模 拟。
2 I/O接口硬件设计
2.1 ABS阀控信号采集模块 ABSECU 模拟测试系统的输入值为ECU 发出
的 ABS压力调节器的电磁阀控制信号。每个压力调 节 器 由 一 个 进 气 阀 (常 闭 )、一 个 排 气 阀 (常 开 )构 成 , 这样压力调节器有 3种工作状态,即增压、减压和保 压 。 当 进 、排 气 电 磁 阀 线 圈 不 通 电 时 (阀 控 信 号 状 态 为 11),为增压;当进、排气电 磁 阀 线 圈 都 通 电 时(阀 控 信 号 状 态 为 00),为 减 压 状 态 ;当 进 气 阀 线 圈 通 电 , 排气阀线圈不通电时 (阀控 信 号 状 态 为 01),为 保 压 状 态 。因 此 每 个 调 节 器 有 两 路 信 号 需 要 系 统 采 集 。采 用如图 3所示的由 TLP521光电耦合器和 AT89S51
号采集模块采集到的电磁阀控制信号值(单片机 P1 口 的 值 ),发 送 给 微 机 。
图 5 串行通信电路图 Fig.5 Circuitdiagram ofserialcommunication
在测试软件中可以通过 GetInBufferCount()函 数 查 询 是 否 接 收 到 数 据,GetInput()函 数 将 收 到 的 数据接收进来处理。利用 MicrosoftVisualC++中 MSComm 控件可完成微机上的串行通信设置。控件 对 象 的 SetCommPort()函 数 设 置 串 行 端 口; SetSettings("9600,n,8,1")设 置 9600波 特 率,无 奇 偶 校 验 位 ,8位 数 据 位 ,1位 中 止 位 。单 片 机 与 微 机 进行 通 信 时,必 须 保 证 相 同 的 波 特 率,所 以 选 用 T1 方式 2工作。单片机串口初始化选用串口工作方式 1,允 许 接 收 ,设 置 程 序 如 下 :
合微机与 ABS控制器之间通信的 I/O接口,能实现 ABS轮速信号 与 阀 控 信 号 的 采 集 与 传 输,并 对 信 号 进 行 分 析 处
理,从而实现 ABS控制器的性能测试。
关键词:汽车 防抱死制动系统 控制器 模拟测试系统 I/O接口
中图分类号:U463.52+ 6
文 献 标 识 码 :A
图 2 ABS控制器模拟测试系统接口原理图 Fig.2 Schematicdiagram oftheinterfaceofABSECU
simulationtestsystem
2.2 ABS轮速信号模拟模块 ABSECU 模拟测试系统的输 出 值 为 每 个 车 轮
的轮速,而 ABSECU 得到的是 4个轮速传感器发出 的轮速脉冲信号。为了使ECU 能正常识别得到的轮 速 信 号 ,必 须 模 拟 出 类 似 的 矩 形 脉 冲 信 号 ,并 且 该 信 号的频率要能随 轮 速 值 的 变 化 而 实 时 地 改 变,确 保 ECU 实时连续工作。
收稿日期:2005 01 24 * 广州市科技计划项目资助(项目编号:2002J1 C0301) 朱占胜 广东工业大学机电工程学院 硕士生,510090 广州市 彭美春 广东工业大学机电工程学院 教授 曹 华 广东工业大学机电工程学院 硕士生 林怡青 广东工业大学机电工程学院 教授 刘小康 华南理工大学机电工程学院 副教授 ,510641 广州市
单片机构成的阀控信号采集系统。当某路电磁阀线 圈通电时,单片机 的 P1口 相 应 位 就 为 低 电 平 (信 号 状 态为 0),不通电时为高电平(信号状态为 1),这样 通过比较同一压力调节器两路电磁阀信号就可知道
压力调节器的工作状态。把采集到的信号状态通过 串行通信模块发给微机,就实现了对 ABS的阀控信 号实时采集。
图 4 ABS轮速信号模拟模块 Fig.4 ModelofABSwheelspeedsignalsimulation
2.3源自文库串行通信模块 I/O接口硬件与微机通信采用 RS 232标准的
串行通信,其连接方式如图 5所示。 与 ABS性 能 测 试 软 件 的 数 据 通 信 由 2部 分 构
成:① 由 ABS性 能 测 试 软 件 产 生 的 车 轮 速 度 值,转 换成对应脉冲频率所需的 TL0和 TH0值,发送给单 片 机。在测试软件中利用 MicrosoftVisualC++中 MSComm 控 件 的 SetOutput(COleVariant(array)) 函 数 发 送 数 据 [3]。array是 一 个 CBityArray类 型 ,它 存 放 了要发送的数据 TL0、TH0。②由ABS阀 控 信
Abstract
InthispaperasimulationtesttechnologyforautomobileABSECU wasstudied.A modelof I/O interfaceusedforcommunicatingbetweenPCandECU basedontheexploitationofMCS 51 singlechipsystem wasdeveloped.Itcansendandcollectvehiclerollerspeedsignalandcontrol signalofelectromagneticvalveofABSpressureadjustorinreal-time,andcalculateanddispose. Thus,realizedtheperformancetestofABSECU isrealized.
Keywords Automobile,ABS,ECU,Simulationtestsystem,I/O interface
引言
目 前,我 国 对 批 量 生 产 的 汽 车 防 抱 死 制 动 系 统 (ABS)进 行 质 量 检 测 的 方 法 主 要 有 道 路 试 验 和 静 态 检 测 2种 。前 者 把 ABS部 件 装 配 在 汽 车 上 ,在 专 用 汽 车 试 验 跑 道 上 进 行 制 动,凭 驾 驶 员 的 感 觉 来 判 断 ABS工 作 是 否 正 常 。这 样 的 道 路 试 验 能 够 比 较 真 实 地 反映汽车 ABS的执行情况,但试验费用高。后者 借助仪表对 ABS的元件进行静态测试,但元件静态 特 性没问题,并不能保证 ABS的功能正常。对于批 量生产的汽车 ABS出厂质量检测,需要一种能反映 车辆实际制动情况的室内快速检测设备来判断其功
第 5期
朱占胜 等:汽车 ABS控制器模拟测试系统硬件接口设计与实现
145
图 1 ABSECU 模拟测试系统原理图 Fig.1 Schematicdiagram ofABSECU
simulationtestsystem
(AT89S51)为 核 心,集 数 据 采 集、信 号 发 生 和 数 据 传 输 为 一 体 的 系 统,包 括 ABS阀 控 信 号 采 集 模 块、 ABS轮 速 信 号 模 拟 模 块 和 串 行 通 信 模 块 。
图 1所 示 的 系 统 初 始 化 后 (包 括 软 件 和 硬 件 的 初 始 化),ABS性 能 测 试 软 件 将 一 个 速 度 初 始 值 通 过串 口 发 给 I/O 接 口 硬 件 中 的 单 片 机,再 由 接 口 板 上的 ABS轮 速 信 号 模 拟 模 块 将 该 值 转 换 成 与 轮 速 传感 器 工 作 频 率 相 同 的 脉 冲 信 号,并 发 送 给 ECU, ECU 通 过 内 部 软 件 对 脉 冲 信 号 进 行 处 理 并 发 出 压 力调节器的阀控信号,接口板上的 ABS阀控信号采 集模块将采集到的这一信号再发送给单片机。单片 机通过串口将该信号发给 ABS测试系统,依此循环 下去。这样,微机、I/O 接 口 硬 件、ECU 构 成 了 实 时 闭 环 模拟检测系统。ABSECU 性 能 模 拟 测 试 系 统 接口原理见图 2。