汽車(chē)電液助力轉向系統ECU的設計與開(kāi)發(fā)

系統介紹
電動(dòng)液壓助力轉向系統（EHPS）主要由以下幾部分組成,它們是助力轉向控制單元(ECU)、助力轉向傳感器、帶電動(dòng)泵的齒輪泵、儲油罐、轉向傳動(dòng)裝置、CAN 總線(xiàn)系統。我們的主要工作是助力轉向控制單元(ECU)的軟硬件研究與開(kāi)發(fā)。助力轉向控制單元根據助力轉向傳感器傳來(lái)的信號為主，兼或考慮CAN 總線(xiàn)上的車(chē)輛速度來(lái)進(jìn)行電動(dòng)泵的轉速控制，進(jìn)而控制齒輪泵的泵油量來(lái)達到控制助力轉向傳動(dòng)裝置的目的。這樣我們就可以根據車(chē)輛方向盤(pán)的轉向角速度和車(chē)輛當前的行駛速度來(lái)確定我們當前所需要的轉向助力的大小。
1． ECU 設計概要
1．1 ECU 的CPU 的選擇
控制器（ECU）的設計關(guān)鍵是選擇一種適用于特定控制目標的單片機，對車(chē)輛電動(dòng)液壓助力轉向系統來(lái)說(shuō)，它對單片機要求有如下幾個(gè)特點(diǎn)：
① 抗環(huán)境干擾，滿(mǎn)足汽車(chē)級芯片溫度范圍的要求，即-40~+125℃。
② 有較多的I/O 口，以實(shí)現多種控制功能；快速的計算速度，以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制要求。
③ 采用標準的通訊接口，以便于診斷功能的實(shí)現，同時(shí)具有與車(chē)輛上其它CPU 進(jìn)行通訊的能力。
④ 有較好的性能價(jià)格比，便于批量裝車(chē)，使之成為一種普及型產(chǎn)品。
基于上述特點(diǎn)采用16 位單片機對電動(dòng)液壓助力轉向系統是一種適中的選擇。并且國外電動(dòng)液壓助力轉向系統產(chǎn)品目前絕大多數都選用這一檔次的單片機。Infineon XC164CM 正是這一適中產(chǎn)品，它是Infineon 公司為車(chē)輛控制系統設計的16 位單片機。
1．2 ECU 模塊設計

見(jiàn)圖1，所設計的基于Infineon XC164CM 單片機，它包括輸入、輸出、故障診斷、車(chē)輛信息數據傳輸四個(gè)模塊。
①輸入模塊
輸入采用XC164CM 的輸入捕捉功能CAPCOM 單元，每個(gè)輸入通道對應一個(gè)獨立的CAPCOM 通道。CAPCOM 通道可以在每個(gè)事件接收后發(fā)出中斷，它有一個(gè)捕捉寄存器CCx，即可以保持1 個(gè)事件。由于中斷地址是獨立的，這樣進(jìn)入中斷服務(wù)程序就不用再識別是哪個(gè)中斷源，提高了中斷服務(wù)處理的效率。在本系統中亦采用CC16 和CC17 作為2 個(gè)霍爾器件脈沖的輸入信號撲捉通道，采用CC23做為方向盤(pán)轉角脈沖的輸入信號撲捉通道。采用CAPCOM 通道使采集信號的質(zhì)量大大提高，CPU 占用時(shí)間少，CAPCOM 的捕捉事件的分辯率在20MHz 主頻下為400 ns。
②輸出模塊
XC164CM 有47 個(gè)I/O 端口，在本系統中采用P1 口作為控制輸出口。每個(gè)I/O 口都用獨立的控制器控制輸入/輸出。
③診斷模塊
EHPS 是一種可靠性要求很高的系統，要求內部程序對系統要隨時(shí)進(jìn)行監控，一旦發(fā)生故障，能及時(shí)記錄下來(lái)，并把其存貯起來(lái)。本系統采用I2C 總線(xiàn)的E2 PROM 作為故障代碼存貯器，用XC164CM的同步串行功能實(shí)現I2C 總線(xiàn)與E2PROM 通訊，XC164CM 作為主機，E2PROM 作為從機。通過(guò)XC164CM的CAN1 口實(shí)現外部診斷通訊，與PC 機端是通過(guò)USB 數據采集卡連接通訊。
④車(chē)輛信息數據傳輸
單片機XC164CM 帶有兩個(gè)CAN 總線(xiàn)控制器，CAN1 和CAN2。內部有2K 字節的CAN 寄存器空間來(lái)實(shí)現CAN 通訊，它有32 個(gè)信息體，每個(gè)信息體有8 個(gè)字節的數據可以傳送。EHPS 系統所需的車(chē)速和發(fā)動(dòng)機轉速就是通過(guò)2． ECU 軟件設計
該程序結構采用C 語(yǔ)言中流行的多模塊結構，這種結構比起以往的單模塊結構來(lái)說(shuō)有程序結構清晰，便于程序移植和程序維護等特點(diǎn)。
2.1 EHPS ECU 的主程序
EHPS 主循環(huán)是一個(gè)定時(shí)循環(huán)調用程序，程序框圖見(jiàn)圖2。