基于三星S3C2410的ARM-Linux電子控制油門(mén)設(shè)計(jì)

時(shí)間：2020-09-06 18:36:02

關(guān)鍵字： ARM 三星 Linux ecu s3c2410 電子控制系統(tǒng)

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[導(dǎo)讀] 　　引言　　巡航控制系統(tǒng)（CCS）是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的，又稱(chēng)為恒速行駛系統(tǒng)。巡航控制系統(tǒng)工作時(shí)，ECU根據(jù)各種傳感器輸送來(lái)的信號(hào)判斷汽車(chē)的運(yùn)行狀況，通過(guò)執(zhí)行元件自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)氣門(mén)的

　　引言

　　巡航控制系統(tǒng)（CCS）是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的，又稱(chēng)為恒速行駛系統(tǒng)。巡航控制系統(tǒng)工作時(shí)，ECU根據(jù)各種傳感器輸送來(lái)的信號(hào)判斷汽車(chē)的運(yùn)行狀況，通過(guò)執(zhí)行元件自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度使汽車(chē)的行駛速度與設(shè)定的車(chē)速保持一致。汽車(chē)在良好路面上長(zhǎng)時(shí)間行駛時(shí)，駕駛員啟動(dòng)巡航控制系統(tǒng)并設(shè)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(tǒng)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(qiáng)度，同時(shí)利用先進(jìn)的電子控制技術(shù)控制節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度，比駕駛員操縱節(jié)氣門(mén)更精確，汽車(chē)燃料經(jīng)濟(jì)性、排放污染性也可得到改善。

　　1　系統(tǒng)原理

　　1.1　電控油門(mén)原理

　　工作時(shí)，由駕駛員發(fā)出轉(zhuǎn)速的控制指令，由節(jié)氣門(mén)開(kāi)度傳感器采集發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速參數(shù)，并把信號(hào)輸入電控單元；電控單元將控制信號(hào)和反饋的節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器改變節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度，使實(shí)際的開(kāi)度與控制開(kāi)度達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)速的自動(dòng)控制。

　　1.2　舵機(jī)控制原理

　　舵機(jī)是一種位置（角度）伺服驅(qū)動(dòng)器，適用于那些角度需要不斷變化并可以保持的系統(tǒng)。S3003型舵機(jī)有3個(gè)引腳，分別為電源Vcc、地GND和控制線(xiàn) Signal?？刂菩盘?hào)由Signal通道進(jìn)入信號(hào)調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓［2］。它的內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20 ms、寬度為1?5 ms的基準(zhǔn)信號(hào)，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(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片以決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過(guò)級(jí)聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　控制線(xiàn)的輸入是一個(gè)寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號(hào)，方波脈沖信號(hào)的周期為20 ms（即頻率為50 Hz）。當(dāng)方波的脈沖寬度改變時(shí)，舵機(jī)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(zhuǎn)角與輸入脈沖寬度關(guān)系如圖1所示。

　　圖1　舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)角與輸入脈沖寬度關(guān)系

　　2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)采用三星公司的S3C2410和Futaba公司的S3003型舵機(jī)分別作為控制器和執(zhí)行器，使用Linux操作系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為濟(jì)南恒信有限公司的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

　　圖2　系統(tǒng)流程

　　2.1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

　　系統(tǒng)流程如圖2所示?？刂破鱏3C2410完成各項(xiàng)初始化工作，接收來(lái)自操作人員的cmd指令，根據(jù)cmd的值來(lái)進(jìn)行一系列的處理，包括停止執(zhí)行器、旋轉(zhuǎn)多少角度等。然后通過(guò)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器計(jì)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，還是調(diào)整執(zhí)行器的角度。

　　2.2　設(shè)置Linux系統(tǒng)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(tǒng)時(shí)鐘［3］。在三星公司的S3C2410A手冊(cè)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UBoot的board/smdk2410/smdk2410.c中進(jìn)行設(shè)置：

　　#define M_MDIV 0xA1

　　#define M_PDIV 0x3

　　#define M_SDIV 0x1

　　int board_init （void）{

　　……

　　/* configure MPLL */

　　clk_power?﹥MPLLCON = （（M_MDIV ﹤﹤ 12） + （M_PDIV ﹤﹤ 4） + M_SDIV）;

　　……

　　}

　　在UBoot的cpu/arm920t/start.S中設(shè)置FCLK、HCLK、PCLK的比例：

　　/* FCLK:HCLK:PCLK = 4:2：1*/