基于XC164的六通道ABS开发板设计

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。
关键词：开发板；ABS；ECU；XC164
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。
总体结构介绍
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。
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：
功能模块功能模块使用芯片使用芯片备注备注功能模块使用芯片备注
主芯片MCU1主芯片MCU1 XC164CSXC164CS 主要完成信号处理、计算、控制任务主要完成信号处理、计算、控制任务主芯片MCU1 XC164CS 主要完成信号处理、计算、控制任务
监控芯片MCU2监控芯片MCU2 C505CAC505CA 主要负责监控主芯片工作主要负责监控主芯片工作监控芯片MCU2 C505CA 主要负责监控主芯片工作
外部CAN接口外部CAN接口 TLE6250TLE6250 由主芯片提供控制由主芯片提供控制外部CAN接口 TLE6250 由主芯片提供控制
诊断模块K-line诊断模块K-line TLE6259TLE6259 由监控芯片提供控制由监控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、继电器驱动报警灯、继电器驱动 TLE6210TLE6210 ---- 报警灯、继电器驱动 TLE6210 --
内部CAN通信内部CAN通信 ---- 连接两个MCU连接两个MCU 内部CAN通信 -- 连接两个MCU
阀驱动阀驱动 TLE6228TLE6228 共有12路驱动共有12路驱动阀驱动 TLE6228 共有12路驱动
电源及复位电源及复位 TLE7469TLE7469 提供双电压提供双电压电源及复位 TLE7469 提供双电压
表1 功能模块及使用芯片
下面对主控芯片XC164CS和监控芯片C505CA作较为详细的介绍。
主控芯片XC164CS
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：
运算速度快：能达到40MHz的CPU频率。
存储器容量大：
-2kB双口RAM用于变量，寄存器池和系统堆栈；
-附加的2kB高速数据SRAM用于变量和用户堆栈；
-2kB高速SRAM用于代码和数据；
-128k的flash支持在线编程。
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。
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。
TMSTMS 模式选择模式选择 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。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。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。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。 TMS 模式选择 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。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。
TDOTDO 测试数据输出测试数据输出  TDO 测试数据输出
CPUCLKCPUCLK CPU时钟CPU时钟  CPUCLK CPU时钟
TDITDI 测试数据输入测试数据输入  TDI 测试数据输入
TRSTTRST 测试复位输入测试复位输入  TRST 测试复位输入
TCKTCK 测试时钟输入测试时钟输入  TCK 测试时钟输入
BRKINBRKIN 硬件中断输入硬件中断输入  BRKIN 硬件中断输入
TRAPTRAP 陷阱条件陷阱条件  TRAP 陷阱条件
VCCVCC 正电压(5V)正电压(5V)  VCC 正电压(5V)
GNDGND 数字地数字地  GND 数字地
RESETRESET 芯片复位芯片复位  RESET 芯片复位
BRKOUTBRKOUT 硬件中断输出硬件中断输出  BRKOUT 硬件