ARM系統(tǒng)在汽車制動測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、湖南文理學(xué)院課程設(shè)計報告課程名稱： 嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計 專業(yè)班級： 自動化 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成時間： 2013年 7 月 1 日 報告成績： 評閱意見： 評閱教師 日期 2013.7.5 湖南文理學(xué)院制摘 要汽車的制動性能是汽車性能的重要指標(biāo)之一，是汽車檢測中的重要項目。目前制動性能檢測有臺架法和路試法，臺架法雖然被廣泛使用，但是由于其檢測結(jié)果不能完全反應(yīng)汽車實際制動過程中的運動變化，存在一定的缺陷。而路試法能確切的檢測汽車道路行駛制動的性能。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的融入先進技術(shù)的便攜式道路制動性能測試系統(tǒng)被研制出來。本文介紹了GB7258-2004機動車運行安全技術(shù)條件

2、對路試法檢測制動性能的測試標(biāo)準(zhǔn)和測試內(nèi)容的規(guī)定，分析了行車制動的過程，提出了測試各運動量的測試方法?；谶@些測試方法設(shè)計了一種基于路試法檢測汽車制動性能的測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用目前先進的嵌入式軟硬件技術(shù)，設(shè)計了采集和處理試驗數(shù)據(jù)的ARM系統(tǒng)。ARM系統(tǒng)部分以ARM7內(nèi)核的微處理器LPC2294為核心，擴展了鍵盤、液晶顯示、試驗數(shù)據(jù)存儲、USB接口等硬件模塊，通過A/D和定時器捕獲等功能接口，采集來自ARM系統(tǒng)前端的非接觸式傳感器的車速信號和制動踏板力信號，處理后的數(shù)據(jù)可以在液晶上顯示出來，存儲在數(shù)據(jù)存儲單元，同時也可以通過USB接口將采集和計算的各種數(shù)據(jù)傳送到上位機中。設(shè)計了上位機上對制動性能分

3、析與評價軟件，它可以繪制出制動過程中的速度-時間等曲線，并對制動性能做出評價。 關(guān)鍵詞：汽車；制動性能；ARM；C/OS-AbstractThe automobile braking performance is one of the important guidelines automobile performance and an absolutely necessarily in automobile inspect. At present there are two kinds of methods to check braking performance. The one is Ro

4、ller test method and the other is Road test. Although norms method is used extensively. But because of its detection result can not fully reflect the actual process of sports car brake changes. Along with the rapid development of computer technology, more and more into the advanced technology of por

5、table road braking performance test system were developed.This paper introduces the GB7258-2004 "motor vehicle safety operation technology conditions of automobi ShiFa detection braking performance testing standards and test content regulation, analyzes the process of crane brake, puts forward

6、the testing all level of test method. Based on these tests designed a kind of ShiFa detection based on road car brake performance test system, Puts forward testing all level of test method. Based on these tests designed a kind of ShiFa detection based on road car brake performance test system. The A

7、RM system of the kernel's microprocessor ARM7 LPC2294 as the core, expanded the keyboard, LCD display, test data storage, USB interface hardware modules, through A/D and timer function such as interface, collection, captured from ARM system's front-end non-contact sensor speed signal and the

8、 brake pedal force signal, the processed data can be displayed on the LCD, storage in data storage cell, can also use USB interface will collection and calculation of various transfer data to the upper machine. Design of the upper machine braking performance analysis and evaluation software, it can

9、draw the braking process of speed - such as time of braking performance curve, and make comments.Keywords: Car, The braking performance, ARM, UC/OS-I目 錄摘 要IAbstractII一、設(shè)計題目11.1 汽車制動性能檢測技術(shù)發(fā)展11.1.1 制動控制系統(tǒng)的歷史11.1.2 制動控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀21.1.3 制動控制系統(tǒng)的發(fā)展21.1.4 全電路制動(BBW)31.1.5 結(jié)論31.2 設(shè)計要求4二、汽車制動性能測試方法42.1 制動過程分析42.2

10、 測試標(biāo)準(zhǔn)與測試內(nèi)容52.2.1 制動距離檢測行車制動性能標(biāo)準(zhǔn)52.2.2 充分發(fā)出的平均減速度檢驗行車制動性能標(biāo)準(zhǔn)5三、系統(tǒng)硬件部分設(shè)計63.1 系統(tǒng)硬件部分總體設(shè)計63.2 傳感器信號調(diào)理63.3 ARM微處理器LPC229473.4 系統(tǒng)電源電路83.5 復(fù)位晶振電路83.6 鍵盤擴展電路93.6.1 特點93.6.2 功能描述10四、系統(tǒng)軟件部分設(shè)計114.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計114.2 ARM微處理器與上位計算機串行通信124.3 程序流程圖14五、測試結(jié)果14六、總結(jié)15參考文獻16致 謝17ARM系統(tǒng)在汽車制動測試系統(tǒng)中的應(yīng)用一、設(shè)計題目汽車的制動性能是汽車性能的重要指標(biāo)之一，是

11、汽車檢測中的重要項目。目前制動性能檢測有臺架法和路試法，臺架法雖然被廣泛使用，但是由于其檢測結(jié)果不能完全反應(yīng)汽車實際制動過程中的運動變化，而且臺架測試中通常以車輪制動力的大小和左右車輪制動力的差值來評價汽車的制動性能。在臺架實驗中，一般不對這個制動過程的踏板力、制動力和制動時間的關(guān)系進行記錄，這對于制動系統(tǒng)沒有故障且無遲滯現(xiàn)象的多數(shù)汽車是合理的，但是對于制動時有明顯遲滯現(xiàn)象的汽車，臺架檢測合格的汽車，實際上不一定合格；另一方面，在臺架上檢測時，前后軸為靜載荷，不變化。而在路面測試時，由于慣性的作用，前后軸載荷會發(fā)生變化，而這種變化會影響到制動效果，因此臺架檢測汽車的制動性有一定的局限性和一定的

12、缺陷。而路試法能比較準(zhǔn)確的反映汽車制動的實際過程，但同時也要求路試法檢測設(shè)備具有很高的實時性和高速數(shù)據(jù)處理能力。隨著計算機的飛速發(fā)展，越來越多的融人先進技術(shù)的便攜式道路制動性能測試系統(tǒng)被研制出來，國標(biāo)路試法制動性能的檢測項目做出了規(guī)定，根據(jù)GB72582004規(guī)定，路試法檢測汽車制動性能的檢測項目：制動距離、充分發(fā)出的平均減速度、制動踏板力、制動時間。這些檢測的數(shù)據(jù)采集和處理，要求的實時性和精度都非常高，而且需要很多擴展功能，為滿足汽車的制動性能檢測的要求，本文設(shè)計了基于ARM的汽車制動性能檢測系統(tǒng)。1.1 汽車制動性能檢測技術(shù)發(fā)展1.1.1 制動控制系統(tǒng)的歷史最原始的制動控制只是駕駛員操縱一

13、組簡單的機械裝置向制動器施加作用力，這時的車輛的質(zhì)量比較小，速度比較低，機械制動雖已滿足車輛制動的需要，但隨著汽車自質(zhì)量的增加，助力裝置對機械制動器來說已顯得十分必要。這時，開始出現(xiàn)真空助力裝置。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及汽車工業(yè)的發(fā)展，車輛制動有了新的突破，液壓制動是繼機械制動后的又一重大革新。20世紀(jì)80年代后期，世界汽車技術(shù)領(lǐng)域最顯著的成就就是防抱制動系統(tǒng)（ABS）的實用和推廣。ABS集微電子技術(shù)、精密加工技術(shù)、液壓控制技術(shù)為一體，是機電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品。它的安裝大大提高了汽車的主動安全性和操縱性。防抱裝置一般包括三部分：傳感器、控制器（電子計算機）與壓力調(diào)節(jié)器。傳感器接受運動參數(shù)，如車輪角

14、速度、角加速度、車速等傳送給控制裝置，控制裝置進行計算并與規(guī)定的數(shù)值進行比較后，給壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出指令。1.1.2 制動控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)只做一樣事情，即均勻分配油液壓力。當(dāng)制動踏板踏下時，主缸就將等量的油液送到通往每個制動器的管路，并通過一個比例閥使前后平衡。而ABS或其他一種制動干預(yù)系統(tǒng)則按照每個制動器的需要時對油液壓力進行調(diào)節(jié)。目前，車輛防抱制動控制系統(tǒng)（ABS）已發(fā)展成為成熟的產(chǎn)品，并在各種車輛上得到了廣泛的應(yīng)用，但是這些產(chǎn)品基本都是基于車輪加、減速門限及參考滑移率方法設(shè)計的。另外，由于編制邏輯門限ABS有許多局限性，所以近年來在ABS的基礎(chǔ)上發(fā)展了車輛動力學(xué)控制系統(tǒng)（VD

15、C）。結(jié)合動力學(xué)控制的最佳ABS是以滑移率為控制目標(biāo)的ABS，它是以連續(xù)量控制形式，使制動過程中保持最佳的、穩(wěn)定的滑移率，理論上是一種理想的ABS控制系統(tǒng)滑移率控制的難點在于確定各種路況下的最佳滑移率，另一個難點是車輛速度的測量問題，它應(yīng)是低成本可靠的技術(shù)，并最終能發(fā)展成為使用的產(chǎn)品。因此，發(fā)展魯棒性的ABS控制系統(tǒng)成為關(guān)鍵?，F(xiàn)在，多種魯棒控制系統(tǒng)應(yīng)用到ABS的控制邏輯中來。除傳統(tǒng)的邏輯門限方法是以比較為目的外，增益調(diào)度PID控制、變結(jié)構(gòu)控制和模糊控制是常用的魯棒控制系統(tǒng)，是目前所采用的以滑移率為目標(biāo)的連續(xù)控制系統(tǒng)。另外，也有采用其它的控制方法，如基于狀態(tài)空門及線性反饋理論的方法，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

16、控制系統(tǒng)等。各種控制方法并不是單獨應(yīng)用在汽車上，通常是幾種控制方法組合起來實施。如可以將模糊控制和PID結(jié)合起來，兼顧模糊控制的魯棒性和PID控制的高精度，能達到很好的控制效果。1.1.3 制動控制系統(tǒng)的發(fā)展今天，ABS/ASR已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達國家汽車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。車輛制動控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展。一方面是擴大控制范圍、增加控制功能；另一方面是采用優(yōu)化控制理論，實施伺服控制和高精度控制。在第一方面，ABS功能的擴充除ASR外，同時把懸架和轉(zhuǎn)向控制擴展進來，使ABS不僅僅是防抱死系統(tǒng)，而成為更綜合的車輛控制系統(tǒng)。在第二個方面，一些智能控制技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是現(xiàn)在比較新的控制技

17、術(shù)，已經(jīng)有人將其應(yīng)用在汽車的制動控制系統(tǒng)中。ABS/ASR并不能解決汽車制動中的所有問題。因此由ABS/ASR進一步發(fā)展演變成電子控制制動系統(tǒng)(EBS)，這將是控制系統(tǒng)發(fā)展的一個重要的方向。1.1.4 全電路制動(BBW)BBW是未來制動控制系統(tǒng)的L發(fā)展方向。全電制動不同于傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)，因為其傳遞的是電，而不是液壓油或壓縮空氣，可以省略許多管路和傳感器，縮短制動反應(yīng)時間。其主要包含以下部分：a.電制動器。其結(jié)構(gòu)和液壓制動器基本類似，有盤式和鼓式兩種，作動器是電動機；b.電制動控制單元(ECU)。接收制動踏板發(fā)出的信號，控制制動器制動；接收駐車制動信號，控制駐車制動；接收車輪傳感器信號，識別車

18、輪是否抱死、打滑等，控制車輪制動力，實現(xiàn)防抱死和驅(qū)動防滑。c.輪速傳感器。準(zhǔn)確、可靠、及時地獲得車輪的速度；d.線束。給系統(tǒng)傳遞能源和電控制信號；e.電源。為整個電制動系統(tǒng)提供能源，與其它系統(tǒng)共用。系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，立即發(fā)出信息，確保信息傳遞符合法規(guī)最適合的方法是多重通道分時區(qū)(TDMA)，它可以保證不出現(xiàn)不可預(yù)測的信息滯后。TTP/C協(xié)議是根據(jù)TDMA制定的。第三是抗干擾處理。車輛在運行過程中會有各種干擾信號，如何消除這些干擾信號造成的影響，目前存在多種抗干擾控制系統(tǒng)，基本上分為兩種：即對稱式和非對稱式抗干擾控制系對稱式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個相同的CPU和同樣的計算程序處理制動信號。非對稱式

19、抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個不同的CPU和不一樣的計算程序處理制動信號電制動控制系統(tǒng)首先用在混合動力制動系統(tǒng)車輛上，采用液壓制動和電制動兩種制動系統(tǒng)。1.1.5 結(jié)論現(xiàn)代汽車制動控制技術(shù)正朝著電子制動控制方向發(fā)展。全電制動控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)。同時，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動式方向擺動穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來的汽車中就不存在孤立的制動控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個ECU中，并將逐漸

20、代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛控制的智能化。但是，汽車制動控制技術(shù)的發(fā)展受整個汽車工業(yè)發(fā)展的制約。有一個巨大的汽車現(xiàn)有及潛在的市場的吸引，各種先進的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才不斷應(yīng)用到汽車制動控制系統(tǒng)中來。同時需要各種國際及國內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動技術(shù)的汽車就會真正應(yīng)用到汽車的批量生產(chǎn)中。1.2 設(shè)計要求采用ARM系統(tǒng)構(gòu)建一個路試法的汽車制動性能測試系統(tǒng)。檢測項目有：制動距離充分發(fā)出的平均減速度制動踏板力制動時間。這些檢測的數(shù)據(jù)采集和處理，要求的實時性和精度都非常高，而且需要很多擴展功能，為滿足汽車的制動性能檢測的要求。二、汽車制動性能測試方法2.1 制動過程分

21、析圖2-1所示是汽車制動過程中制動踏力板、速度、減速度、距離隨時間變化的理想曲線。圖2-1 制動過程中理想曲線變化如圖2-1（a）駕駛員接到緊急制動信號，由于駕駛員有個反應(yīng)過程，不可以立即采取行動，需要經(jīng)過時間才開始踩制動踏板，這段時間叫駕駛員反應(yīng)時間。它包括駕駛員發(fā)現(xiàn)障礙，識別障礙并作出決定，腳從油門踏板換成制動踏板的時間，以及消除制動間隙時間。這一般時間為。接下來駕駛員持續(xù)踩下制動踏板，踏板力不斷增加，一直到達最大值，這段時間踏板力增大時間，如圖2-1（）從腳踩下制動踏板，到汽車開始減速需要經(jīng)過時間，這些主要用于消除制動的一些間隙，減速度從1點開始持續(xù)增加，到最大值的2點，此后減速度保持不

22、變，持續(xù)制動到3點，汽車停止在3點，這段時間稱持續(xù)制動時間從時間內(nèi)，由于汽車并未產(chǎn)生減速，這段時間內(nèi)，汽車基本上保持勻速運動，從1點以后，由于有減速度，速度一直減小直至停止，如圖2-1（）。通過以上的制動分析可知，本系統(tǒng)測量的制動過程是制動踏板被踩下到汽車完全停止住，故汽車的制動是，這段時間汽車駛過的距離就是制動距離，如圖2-1（）。2.2 測試標(biāo)準(zhǔn)與測試內(nèi)容2.2.1 制動距離檢測行車制動性能標(biāo)準(zhǔn)制動距離是指汽車在規(guī)定初速度下急剎車，從腳接觸制動踏板至汽車停時汽車駛過的距離。制動穩(wěn)定性要求：機動車的任何部位不允許超出規(guī)定寬度的實驗通道的邊緣線。表2-1是機動車運行安全技術(shù)條件路試法測試行車制

23、動性能對制動距離和制動穩(wěn)定性要求。表2-1 制動距離與制動穩(wěn)定性要求汽車類型制動初速度滿載制動距離要求空載制動距離要求實驗通道寬度三輪汽車202.5乘用車502.5總質(zhì)量的低速貨車302.5其它總質(zhì)量的汽車502.5其它汽車、汽車列車303.02.2.2 充分發(fā)出的平均減速度檢驗行車制動性能標(biāo)準(zhǔn)充分發(fā)出的平均減速度（3-1）其中：實驗車制動初速度，；-0.8，實驗車速，；-0.1，實驗車速，；-實驗車速從到之間車輛行駛距離，；-實驗車速從到之間車輛行駛距離，；三、系統(tǒng)硬件部分設(shè)計3.1 系統(tǒng)硬件部分總體設(shè)計從制動性能測試系統(tǒng)的功能要求出發(fā)，設(shè)計了如圖3-1的測試系統(tǒng)。包括微處理器、信號輸人、鍵

24、盤驅(qū)動電路、液晶顯示、接口、數(shù)據(jù)存儲等模塊。圖3-1 測試系統(tǒng)總體構(gòu)成框圖微處理器采用芯片，其核心是，它是一款基于16/32位，既可以執(zhí)行32位的指令，也可以執(zhí)行16位指令，支持實時仿真和跟蹤的。內(nèi)部有16靜態(tài)和256的，有高速接口8，路 10位轉(zhuǎn)換器。3.2 傳感器信號調(diào)理 踏板開關(guān)信號經(jīng)過光電隔離后在經(jīng)過反向后輸入到的外部中斷1引腳；速度傳感器的速度脈沖信號經(jīng)過光電耦合后經(jīng)過反向后輸入到的定時器捕獲引腳。光耦輸出端使用的電源經(jīng)過DC-DC模塊隔離的。這樣就實現(xiàn)了踏板開關(guān)信號、速度信號與信號輸入端的隔離。 踏板力傳感器輸出的信號是012V的電壓信號，而的A/D口的模擬電壓輸出范圍是03.3V

25、，實現(xiàn)這一電壓轉(zhuǎn)換使用兩級運算放大器是實現(xiàn)。3.3 ARM微處理器LPC2294LPC2294是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位CPU，并帶有256 k字節(jié)嵌入的高速Flash存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。 由于LPC2292/2294的144腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、8路10位ADC、2/4（LPC2292/LPC2294）路CAN、PWM通道以及多達9個外部中斷使它們特別適用于汽車、工業(yè)控制應(yīng)用以及醫(yī)療系統(tǒng)和容錯維護總

26、線。LPC2292/2294包含76（使用了外部存儲器）112（單片）個GPIO口。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及其它各種類型的應(yīng)用。LPC2294主要特征：1. 16/32位ARM7TDMI-S微處理器，LQFP144封裝。2. 16 kB片內(nèi)靜態(tài)RAM和256kB片內(nèi)Flash程序存儲器。128位寬接口/加速器可實現(xiàn)高達60MHz的工作頻率。3. 通過片內(nèi)boot裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程（ISP）和在應(yīng)用編程（IAP）。512字節(jié)行編程時間為1ms。單扇區(qū)或整片擦除時間為400ms。4. EmbeddedICE-RT和嵌入式跟蹤接口使用片內(nèi)RealM

27、onitor軟件對任務(wù)進行實時調(diào)試并支持對執(zhí)行代碼進行無干擾的高速實時跟蹤。5. 2/4(LPC2292/2294)個互連的CAN接口，帶有先進的驗收濾波器。多個串行接口，包括2個16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART、高速I2C接口（400 kbit/s）和2個SPI接口。6. 8路10位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間低至2.44s。7. 2個32位定時器（帶4路捕獲和4路比較通道）、PWM單元（6路輸出）、實時時鐘和看門狗。8. 向量中斷控制器?？膳渲脙?yōu)先級和向量地址。9. 通過外部存儲器接口可將存儲器配置成4組，每組的容量高達16Mb，數(shù)據(jù)寬度為8/16/32位。10. 多達112個通用I/O口（可承受5

28、V電壓），9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳。 11. 通過片內(nèi)PLL可實現(xiàn)最大為60MHz的 CPU操作頻率。12. 片內(nèi)晶振頻率范圍：130 MHz。13. 2個低功耗模式：空閑和掉電。14. 通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒。15. 可通過個別使能/禁止外部功能來優(yōu)化功耗。16. 雙電源。CPU操作電壓范圍：1.651.95 V(1.8 V± 0.15 V)；I/O操作電壓范圍：3.03.6 V(3.3 V± 10%)，可承受5V電壓。3.4 系統(tǒng)電源電路LPC2294使用雙電源，其內(nèi)核CPU采用+1.8V電壓，I/O口使用+3.3V電壓，而液晶顯示模式使用+5V電

29、壓，踏板力傳感器和非接觸式傳感器使用+12V電壓供電。故需為系統(tǒng)提供以上四種電壓，本系統(tǒng)中電源部分采用+12V電壓輸入。外部提供+12V電源，經(jīng)過兩級DC-DC轉(zhuǎn)換可以得到LPC2294所需要的兩種電壓，第一級經(jīng)過L7805CV將12V轉(zhuǎn)到+5V，第二級則分別使用DC-DC模塊SPX1117M3-3-3和SPX1117M3-1.8是將+3.3V到+1.8V。系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路如圖3-4所示。 圖3-4 系統(tǒng)電源電路3.5 復(fù)位晶振電路復(fù)位是將微處理器初始化為某個確定的初始化狀體，復(fù)位信號的產(chǎn)生電路有很多種，最簡單的阻容復(fù)位電路，但這種復(fù)位電路可靠性較差，不能保證任何情況下都能對微處理器進行復(fù)位。

30、圖3-5是使用SP708S擴展的外部手動的復(fù)位電路。圖3-5 系統(tǒng)復(fù)位電路SP708S支持高/低電平兩種復(fù)位方式，LPC2294是采用低電平復(fù)位，選擇SP708S的低電平復(fù)位引腳7與LPC2294的復(fù)位引腳連接，可以產(chǎn)生200ms寬度的復(fù)位脈沖，實現(xiàn)對LPC2294的復(fù)位。LPC2294在使用外部晶振時，微控制器僅支持1-30HZ的外部晶振， LPC2294的振蕩器可以在工作在從屬模式和振蕩模式，本系統(tǒng)外部晶振模式時，晶振電路圖如圖3-6。圖3-6 系統(tǒng)晶振電路3.6 鍵盤擴展電路3.6.1 特點1. I2C串行接口提供鍵盤中斷信號方便與處理器接口；2. 可驅(qū)動8位共陰數(shù)碼管或64只獨立LED

31、和64個按鍵；3. 可控掃描位數(shù)可控任一數(shù)碼管閃爍；4. 提供數(shù)據(jù)譯碼和循環(huán)移位段尋址等控制；5. 8個功能鍵可檢測任一鍵的連擊次數(shù)；6. 無需外接元件即直接驅(qū)LED可擴展驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓；7. 提供工業(yè)級器件多種封裝形式PDIP24 SO24引腳圖如3-7所示。圖3-7 ZLG7290的引腳圖3.6.2 功能描述（一）鍵盤部分ZLG7290可采樣16個按鍵或傳感器可檢測每個按鍵的連擊次數(shù)其基本功能如下。1.鍵盤去抖動處理當(dāng)鍵被按下和放開時可能會出現(xiàn)電平狀態(tài)反復(fù)變化稱作鍵盤抖動若不作處理會引起按鍵盤命令錯誤，所以要進行去抖動處理以讀取穩(wěn)定的鍵盤狀態(tài)為準(zhǔn)。2.雙鍵互鎖處理當(dāng)有兩個以上按鍵被同時

32、按下時ZLG7290只采樣優(yōu)先級高的按鍵優(yōu)先順序為S1>S2>>S64。如同時按下S2和S18時采樣到S2。3.連擊鍵處理當(dāng)某個按鍵按下時，輸出一次鍵值后如果該按鍵還未釋放該鍵值連續(xù)有效就像連續(xù)壓按該鍵一樣。這種功能稱為連擊連擊次數(shù)計數(shù)器RepeatCnt，可區(qū)別出單擊某些功能不允許連擊如開。關(guān)或連擊判斷連擊次數(shù)可以檢測被按時間以防止某些功能誤操作如連續(xù)按5，秒經(jīng)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)。4.功能鍵處理功能鍵能實現(xiàn)2個以上按鍵同時按下來擴展按鍵數(shù)目或?qū)崿F(xiàn)特殊功能如PC機上的Shift，Ctrl，Alt鍵典型應(yīng)用圖中的S57-S64為功能鍵。ZLG7290的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-8所示。圖3-

33、8 ZLG7290的內(nèi)部功能框圖鍵盤擴展電路如圖3-9所示。圖3-9 鍵盤擴展電路四、系統(tǒng)軟件部分設(shè)計4.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計系統(tǒng)軟軟件部分主要由系統(tǒng)層、驅(qū)動層和應(yīng)用層組成。系統(tǒng)層設(shè)計首先是進行嵌人式操作系統(tǒng)內(nèi)核的移植，再對內(nèi)核擴形成一個簡單、高效的操作系統(tǒng)。驅(qū)動層是在系統(tǒng)層上開發(fā)硬件驅(qū)動程序，它是實現(xiàn)應(yīng)用層對硬件使用的接口。應(yīng)用層設(shè)計是在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行任務(wù)設(shè)計，如數(shù)據(jù)采集任務(wù)、數(shù)據(jù)處理任務(wù) 、通訊任務(wù)、顯示任務(wù)和鍵盤掃描任務(wù)。系統(tǒng)軟件部分總體設(shè)計框圖如圖4-1所示。圖4-1 系統(tǒng)軟件部分總體設(shè)計框圖軟件部分主要由系統(tǒng)層和應(yīng)用層組成。系統(tǒng)層設(shè)計首先是進行嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的移植，再對內(nèi)核

34、擴展形成一個簡單、高效的操作系統(tǒng)。應(yīng)用層設(shè)計是在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)采集任務(wù)、數(shù)據(jù)處理任務(wù)、通訊任務(wù)、顯示任務(wù)和鍵盤掃描任務(wù)的設(shè)計。 系統(tǒng)層以免費、成熟的C/OSII操作系統(tǒng)內(nèi)核為基礎(chǔ)進行擴展。根據(jù)C/OSII的體系結(jié)構(gòu)，它的移植包括OS_CPU.H，OS_CPU_A.ASM，OS_CPU_C.C三個文件中的代碼進行移植，以及對與之應(yīng)用設(shè)置相關(guān)的OS_CFG.H、INCLUDE.H兩個文件中的代碼進行移植。在C/OSII提供的任務(wù)調(diào)度內(nèi)核的基礎(chǔ)上通過設(shè)計驅(qū)動程序模塊、操作系統(tǒng)的API函數(shù)、系統(tǒng)的任務(wù)、任務(wù)調(diào)度模塊等模塊對操作系統(tǒng)內(nèi)核進行擴展。通過設(shè)計實現(xiàn)LCD和USB設(shè)備的接口函數(shù)，建立驅(qū)

35、動程序模塊，使操作系統(tǒng)API函數(shù)和底層硬件分離開；操作系統(tǒng)的API函數(shù)部分主要是設(shè)計圖形用戶接口（GUI）函數(shù)，建立系統(tǒng)API函數(shù)庫；系統(tǒng)任務(wù)設(shè)計液晶顯示屏刷新任務(wù)、按鍵掃描任務(wù)兩個基本任務(wù)，并隨操作系統(tǒng)的啟動而運行。4.2 ARM微處理器與上位計算機串行通信將ARM微處理器采集的車速、輪速等數(shù)據(jù)通過串行通信的方式傳遞給上位計算機，并由上位計算機中己編制好的Visual Basic6.0程序進行數(shù)據(jù)計算，以實現(xiàn)對汽車制動性能的評價。串行通信的控件屬性設(shè)置方法如下：在VB窗體上布置一MSComm控件，作為串行通信的通道，將屬性窗口中的CommPort屬性值修改為2，將RTHreshold屬性設(shè)為

36、1，即只要外界傳送任何字符串，隨即引發(fā)事件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在ARM微處理器與上位計算機之間的傳輸。部分串行通信程序代碼如下：long UARTEnable (long I Port，long I DataRate，long I DataBits，long I StopBits，long I Parity，long I EvenParity) unsigned rhar·puePtr=(unsigned char·)HwBaseAddress：/硬件的基地址long I Rates12=115200，76800，57600，38400，28800，19200，14400，9600，

37、4800，2400，1200，110： /串口波特率 long I Divisorx12=1，2，3，5，7，11，15，23，47，95，191，2094；long I Idx，I Config：for(I Idx=0；I Idx<12；I Idx+)If( I RatesI Idx=I DataRate )Break；if(I Idx=12)return(0)；I Config=I DivisorsI Idx；switch(I DataBits) /設(shè)置有效的數(shù)據(jù)位寬度case5：I Config=HwUartControlDataLength5;break;case6:Default: return(0);if(I StopBits=2) /設(shè)置停止位個數(shù)I Config=HwUartControlTow StopBits;else if(I StopBits!=1)return(0);if(I Parity) /設(shè)置奇偶位效驗I Config=HwUartCo