基于A(yíng)RM-Linux平臺的電子油門(mén)控制

引言

巡航控制系統(CCS)是20世紀60年代發(fā)展起來(lái)的，又稱(chēng)為恒速行駛系統。巡航控制系統工作時(shí)，ECU根據各種傳感器輸送來(lái)的信號判斷汽車(chē)的運行狀況，通過(guò)執行元件自動(dòng)調節節氣門(mén)的開(kāi)度使汽車(chē)的行駛速度與設定的車(chē)速保持一致。汽車(chē)在良好路面上長(cháng)時(shí)間行駛時(shí)，駕駛員啟動(dòng)巡航控制系統并設定行駛速度，不需駕駛員操縱加速踏板，通過(guò)巡航控制系統即可自動(dòng)保持既定的行駛速度，不僅減輕了駕駛員的勞動(dòng)強度，同時(shí)利用先進(jìn)的電子控制技術(shù)控制節氣門(mén)的開(kāi)度，比駕駛員操縱節氣門(mén)更精確，汽車(chē)燃料經(jīng)濟性、排放污染性也可得到改善。

1 系統原理

1．1 電控油門(mén)原理

工作時(shí)，由駕駛員發(fā)出轉速的控制指令，由節氣門(mén)開(kāi)度傳感器采集發(fā)動(dòng)機的轉速參數，并把信號輸入電控單元；電控單元將控制信號和反饋的節氣門(mén)位置信號進(jìn)行比較，根據比較的結果來(lái)驅動(dòng)執行器改變節氣門(mén)的開(kāi)度，使實(shí)際的開(kāi)度與控制開(kāi)度達到一致，從而實(shí)現車(chē)速的自動(dòng)控制。

1．2 舵機控制原理

舵機是一種位置(角度)伺服驅動(dòng)器，適用于那些角度需要不斷變化并可以保持的系統。S3003型舵機有3個(gè)引腳，分別為電源Vcc、地GND和控制線(xiàn)Signal?？刂菩盘栍蒘ignal通道進(jìn)入信號調制芯片，獲得直流偏置電壓。它的內部有一個(gè)基準電路，產(chǎn)生周期為20 ms、寬度為1．5 ms的基準信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負輸出到電機驅動(dòng)芯片以決定電機的正反轉。當電機轉速一定時(shí)，通過(guò)級聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉，使得電壓差為0，電機停止轉動(dòng)。

控制線(xiàn)的輸入是一個(gè)寬度可調的周期性方波脈沖信號，方波脈沖信號的周期為20 ms(即頻率為50 Hz)。當方波的脈沖寬度改變時(shí)，舵機的角度發(fā)生改變，角度變化與脈沖寬度成正比。其輸出軸轉角與輸入脈沖寬度關(guān)系如圖1所示。


2 系統設計

本系統采用三星公司的S3C2410和Futaba公司的S3003型舵機分別作為控制器和執行器，使用Linux操作系統，實(shí)驗平臺為濟南恒信有限公司的發(fā)動(dòng)機實(shí)驗平臺。

2．1 系統設計流程

系統流程如圖2所示?？刂破鱏3C2410完成各項初始化工作，接收來(lái)自操作人員的cmd指令，根據cmd的值來(lái)進(jìn)行一系列的處理，包括停止執行器、旋轉多少角度等。然后通過(guò)節氣門(mén)開(kāi)度傳感器和轉速傳感器計算出等效的cmd值，并與cmd進(jìn)行比較以決定是進(jìn)行下一次cmd的判斷，還是涮整執行器的角度。



2．2 設置Linux系統時(shí)鐘頻率

為了降低電磁干擾和降低板間布線(xiàn)要求，芯片外接的晶振頻率通常很低，通過(guò)時(shí)鐘控制邏輯的PLL提高系統時(shí)鐘。在三星公司的S3C2 410A手冊中列出了推薦的幾種時(shí)鐘頻率，這里我們選用輸出時(shí)鐘頻率FCLK=202．80 MHz的配置，即PLL控制寄存器中的：MDIV=161(0xa1)、PDIV=3、SDIV=1。

在U-Boot的board／smdk2410／smdk2410．c中進(jìn)行設置：

由以上程序可知FCLK=202．80 MHz，HCLK=101．40 MHz，PCLK=50．70 MHz，而S3C2410的PWM模塊使用的時(shí)鐘是PCLK，所以PWM的輸入時(shí)鐘為50．7MHz。