基于XC2300系列MCU的电子动力转向系统

1、基于xc2300系列mcu的电子动力转向系统如今动力转向系统(eps)已经成为削减二氧化碳排放的关键要素之一。因此各种不同类型的汽车都装备有机电动力转向系统。那么在实现电子助力转向系统时需要用到哪些技术呢？eps就是一种机电动力转向系统，它用电子控制的电机代替本来的水压助力转向装置。eps系统在发动机仓内占用更少的空间，更简单组装，而且能够节约燃油消耗。另外它在转向系统中不再用法有毒的液压油。在小型车辆中，电机是通过齿轮箱衔接到转向柱的，而在中型汽车内，电机利用凸缘架斜向或纵向安装在齿轮架上，并通过齿轮箱操作。当司机转动方向盘时，电机就为转向系统提供动力。eps系统工作原理电子动力转向系统由一

2、个控制单元、众多和一个无刷电机组成。控制单元对系统举行控制，并提供电机所需的信息。另外，它还从传感器接收信息，这些传感器主要用来测量方向角度、驾驶速度和扭矩等参数。检测电机位置和电机的传感器可确保电机工作在最佳工作状态。图1给出了带系统监视功能的高级电子机械动力转向系统的关键组件。xc2300作为主处理器控制着伺服电机和其它组件。其次个较小的微控制器或asic则用作监控单元。eps系统的主要器件传动装置是一个三相同步或异步无刷电机。电机的旋转场以电子方式产生。信号频率约20khz的脉冲宽度调制()信号将影响电机的速度和扭矩。旋转或磁性传感器-即所谓的巨型磁阻(gms)-可以提供识别转子位置的数

3、据。通常两个相位电流是通过分路或测量的。上述传感器都是模拟输出，因此需要经过放大才干用于进一步的处理。作用在转向柱上的力气以及电机要求的助动力通过扭矩传感器测量。信号处理在控制单元中完成。车轮传感器提供汽车速度信息，转向角度传感器提供方向盘当前位置信息。其它控制单元则处理这些信号。数据是在can上传输的。可以在传感器中集成一些评估规律，详细取决于系统选用的传感器类型。这样可以提高精度，削减出错的可能性。图1：带系统监视功能的电子机械动力转向系统结构框图。控制单元由稳压器、can、信号调理电路、桥式驱动器、电源开关和微控制器组成。稳压器提供传感器、微控制器和asic所需的各种。can收发器用于和

4、微控制器之间的桥接。数据信号处理是模拟还是数字方式取决于传感器类型。由于微控制器不能挺直控制电源开关(b6桥)，因此需要桥式驱动器。桥式驱动器产生迅速开关晶体管所需的栅极电压和相关电流。智能驱动器还包含有诊断接口，它能检测各种问题，如半桥短路、低相位电压或器件高温。微控制器控制和监视电机与囫囵系统，它还必需执行诊断功能，并与网络举行通信。此外还采纳了另外一个控制器来举行检错，并在须要时激活紧张工作模式。因为eps系统在电机动态和恒定扭矩方面有很高的要求，故它们需要采纳复杂的算法，如场定向控制(foc)技术。这种控制挺直作用于电机的转子场上，需要相当强的处理能力，由于它涉及计算多个坐标变换(cl

5、ark/park变换)，并须以50?s间隔调整两个相位电流。需要通过一个pwm信号并用法空间向量办法对电机举行控制。因为mac单元性能十分高，因此所需的cpu负荷还不到10%。xc2300针对eps系统举行优化xc2300微控制器是英飞凌公司xc2000微控制器系列中的新产品。xc2300处理器架构可以彻底解决系统监视问题，能够迅速处理严格的控制算法，并且具有广泛的内置硬件支持。总之，它能够迅速且高效地处理各种复杂的任务。平安方面：为了增加牢靠性，采纳循环冗余校验(crc) 来验证敏感数据，其中涉及两次写数据以及二者的比较。囫囵存储器系统受硬件纠错单元的庇护。为了封装不同的软件模块，还建立了一

6、个存储器庇护单元。架构/功能：xc2000架构以以前开发的c166内核(现在已经成为行业标准)为基础，可以提供先进的控制和dsp功能。然而与c166架构不同的是，它具有高性能管线结构，故而可以在单个时钟周期内执行命令。在相同的时钟速度下，xc2300的处理能力差不多是c166的两。xc2300还集成有一个乘法累加单元，可以很简单地实现矩阵操作或有限脉冲响应(fir)功能。这意味着可以在单个时钟周期内执行累积32位加法或减法的16x16位乘法。迅速的矩阵操作处理(clark/park转换)和强大的pi控制器实现在eps中都发挥着重要的作用。xc2300支持最多128个中断源，共有16个中断等级。

7、除了典型的中断处理之外，该处理器还以外设大事控制器(pec)的形式提供可选的dma传送功能，从而允许在16mb的地址空间中轻松地移动或复制大型数据块。程序存储器拜访为64位宽，目前最高支持576kb的闪存。闪存在物理上被分成多个模块，并采纳了纠错和监视功能，因此可获得更高的运行牢靠性。每个闪存区都可以通过口令分离实现读写庇护。可用来管理数据的嵌入式sram容量则高达50kb。此外，还采纳了一种额外的庇护机制来防止对重要的cpu寄存器的未授权拜访。为了进一步提高运行牢靠性，当某些受限命令被执行或者是cpu堆栈写入溢出时也可以触发庇护机制。强大的外设：xc2300的外设模块包含了灵便的定时单元、三

8、个usic模块(用于支持不同的同步和异步串行接口)、捕捉/比较(capcom)模块、一个实时时钟和功能、两个自立的高速10位a/d转换器(转换时光=1.2?s)以及三个can模块。众多的触发器资源允许ad转换与具有相应延时的capcom定时器单元之间实现同步。内置有限的几个检查器可以对多个电压源举行后台监视，不会增强cpu任何负担。capcom6捕捉/比较单元是特地开发来支持自立于cpu的多相电机控制的。以cpu频率作为其运行时钟的两个自立的16位宽定时器被用作时光基准。capcom6模块能够产生多达7个的自立脉宽调制信号，或存储输入信号持续时光和占空比。它在80mhz的系统时钟下可以提供12

9、.5ns的辨别率。一个8位的定时器支持死区时光产生。该信号可以单独分配给每个通道。因为采纳了同步设计和影子寄存器，寄存器更新可得到正确的定义。capcom6单元支持同步和异步脉宽调制。在发生错误时，每个输出都可以立刻进入不活动状态。在一个系统中，用法两个capcom6单元可以最多控制两个电机。全部外设模块都通过一条高速16位外设总线衔接到cpu。xc2300系列微控制器中外设模块的集成度比其它微控制器架构要高，因此cpu可以集中资源执行运算和诊断任务。xc2365微控制器中的关键功能模块2所示。图2：xc2365微控制器。调试：xc2300微控制器支持片上调试，可以通过断点、存储器/寄存器拜访和单步执行等手段来举行高效且低成本的系统。开发工具：如今产品开发周期越来越短，仿真器、调试器、编译器、汇编器和评估板以及软件工程师用法的case工具和自动代码生成器等成熟的、功能强大的工具变得愈加重要，特殊是在汽车行业。随着c166架构被越来越广泛地接受，开发人员可以充分利用全面并且经过验证的开发工具集。目前多种