CN102156414A - 利用协处理器开发abs轮速处理方法 - Google Patents
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Abstract
该发明涉及一种利用协处理器开发ABS轮速处理方法，其特征在于：在车轮轮毂上安装齿圈及轮速传感器，当车轮转动时，轮速传感器切割齿圈，产生类似正弦波的信号，该信号经处理电路处理成方波信号，ABS控制器利用输入捕捉中断捕捉方波信号的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿；轮速处理程序通过计算控制周期中捕捉到的方波的个数来计算信号的步长，这个步长对应为轮速的大小；其将控制策略中的信号处理部分与逻辑运算部分独立开来，利用控制芯片具有双核处理器这样的特点，在协处理器中进行信号采集运算，在主处理器中进行ABS逻辑运算，这样既避免了信号采集产生的中断对逻辑运算的影响，又减轻了主CPU的运算负荷，提高了ABS的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用协处理器开发ABS轮速处理方法，用于扩展ABS控制芯片的运算能力。
背景技术
目前ABS的功能在不断增加，如制动能量回收功能以及EBD功能等，这些功能增加了ABS主控制芯片CPU12X的负荷，随着ABS控制策略的不断完善，主CPU的运算能力受到挑战，使ABS的可靠性存在一定的风险，所以对ABS硬件和软件的优化变得十分重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用协处理器开发ABS轮速处理方法，是使用主控制的双核功能，扩展ABS控制芯片的运算能力。
本发明的技术方案是这样实现的：一种利用协处理器开发ABS轮速处理方法，其特征在于：采用飞思卡尔的MC9S12XDP512作为ABS的主控制芯片，该芯片是具有双核的CPU芯片；其具体方法为：在车轮轮毂上安装齿圈及轮速传感器，当车轮转动时，轮速传感器切割齿圈，产生类似正弦波的信号，该信号经处理电路处理成方波信号，ABS控制器利用输入捕捉中断捕捉方波信号的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿；轮速处理程序通过计算控制周期中捕捉到的方波的个数来计算信号的步长，这个步长对应为轮速的大小；
所述的ABS控制器进行轮速采集时通过中断来对轮速信号进行捕捉，轮速越快则控制周期内需进行的中断次数就越多，单核处理器每次在对中断进行处理的时候，都需要进行以下操作：将当前寄存器的值入栈——处理中断程序——恢复中断前各寄存器的值——继续控制逻辑运算；因每控制周期由轮速信号触发的中断次数同轮速大小成正比，当轮速较大的时候，CPU的负荷就会很大。
在带协处理器的芯片中，所有MCU的中断缺省由CPU12X响应；其中绝大多数的中断可以设置成由XGATE处理，MC9S12XDP512中有单独的寄存器位来设置中断的处理内核，即中断是交给主CPU处理，还是交给XGATE处理，一种典型的应用即是首先将中断提交给XGATE处理，XGATE的中断服务程序处理完后通知CPU12X，并将处理结果提交给CPU12X；另一种方案是中断完全提交给XGATE处理；这样CPU12X就可以只关注于上层的控制算法，而与底层硬件密切相关的中断由XGATE处理，从而极大的提高了系统的性能。
所述的CPU12X 与XGATE 之间常用的通信方式是共享资源，其中XGATE 集成了8 个硬件互斥信号量（Semaphore），用户可以通过硬件信号量来同步两个内核对共享数据的访问。
XGATE的使用可以分为四个步骤：
1. 将中断设置为由XGATE处理，当中断产生时，由协处理器完成中断运算；
2. 创建处理相应中断的中断服务程序，中断服务程序中记录产生中断的次数（n），时间间隔（t）以及产生中断的标志位（flag）；
3. 初始化XGATE的中断向量表将中断和对应的中断服务程序联系起来，需要将公用的变量放置在数据共享区内；
4. 在XGATE的中断程序中设置信号量，并在主CPU程序中设置相应的信号量，实现主CPU和XGATE的信号无冲突共享，产生中断时需要对共享区的变量暂时锁定，中断结束后再释放，供主CPU调用；
通过上述配置，将轮速信号采集的中断服务程序提交给XGATE处理，XGATE处理完的信息在共享区域中，XGATE和主CPU的数据共享通过设置信号量实现；具体的算法是：当有中断产生时（flag=1），协处理器中锁定公用变量；计算出n和t，释放给主CPU；主CPU中计算出轮速 
其中Z为齿圈齿数，r为轮胎半径。
本发明的积极效果是将轮速的采集、计算转移到CPU的协处理器中去运算，而主CPU只进行ABS逻辑运算，这样就大大提高了CPU的运算能力。
附图说明
图1为轮速信号处理原理。
图2为协处理器与主处理器运算关系。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述：
一、协处理器简介
目前我们的ABS控制器采用的处理器芯片是飞思卡尔公司的MC9S12XDP512，这是一款带协处理器的双核处理器，其协处理器叫做XGATE，是一个独立于主CPU (CPU12X)的可编程RISC的内核。XGATE可作为一个高效的DMA 控制器，自治地在外设与RAM 之间进行高速的数据传送，并在数据传送的过程中进行灵活的数据处理。集成XGATE 的目的就是在日益复杂的嵌入式系统中减轻CPU12X 的负担以增强系统的数据吞吐能力。
二、轮速处理方案
ABS轮速处理方案是在车轮轮毂上安装齿圈及轮速传感器，当车轮转动时，轮速传感器切割齿圈，产生类似正弦波的信号，该信号经处理电路处理成方波信号，ABS控制器利用输入捕捉中断捕捉方波信号的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿；轮速处理程序通过计算控制周期中捕捉到的方波的个数来计算信号的步长，这个步长对应为轮速的大小。
三、利用协处理器开发轮速处理方法
ABS控制器进行轮速采集时通过中断来对轮速信号进行捕捉，轮速越大没控制周期需进行的中断次数就越多，单核处理器每次在对中断进行处理的时候，都需要进行以下操作：将当前寄存器的值入栈——处理中断程序——恢复中断前各寄存器的值——继续控制逻辑运算。因每控制周期由轮速信号触发的中断次数同轮速大小成正比，当轮速较大的时候，CPU的负荷就会很大。
在带协处理器的芯片中，所有MCU的中断缺省由CPU12X响应。其中绝大多数的中断可以设置成由XGATE处理。MC9S12XDP512中有单独的寄存器位来设置中断的处理内核，即中断是交给主CPU处理，还是交给XGATE处理。一种典型的应用即是首先将中断提交给XGATE处理，XGATE的中断服务程序处理完后通知CPU12X，并将处理结果提交给CPU12X；另一种方案是中断完全提交给XGATE处理。这样CPU12X就可以只关注于上层的控制算法，而与底层硬件密切相关的中断由XGATE处理，从而极大的提高了系统的性能。
CPU12X 与XGATE 之间常用的通信方式是共享资源。由于这两个内核可以独立异步的访问内存及片上外设，就产生了数据完整性的问题。为了保证共享数据的完整性，XGATE 集成了8 个硬件互斥信号量（Semaphore）。用户可以通过硬件信号量来同步两个内核对共享数据的访问。
XGATE的使用可以分为四个步骤：
1. 将中断设置为由XGATE处理。当中断产生时，由协处理器完成中断运算。
2. 创建处理相应中断的中断服务程序。中断服务程序中记录产生中断的次数（n），时间间隔（t）以及产生中断的标志位（flag）。
3. 初始化XGATE的中断向量表将中断和对应的中断服务程序联系起来。需要将公用的变量放置在数据共享区内。
4. 在XGATE的中断程序中设置信号量，并在主CPU程序中设置相应的信号量，实现主CPU和XGATE的信号无冲突共享。产生中断时需要对共享区的变量暂时锁定，中断结束后再释放，供主CPU调用。
通过上述配置，将轮速信号采集的中断服务程序提交给XGATE处理，XGATE处理完的信息在共享区域中，XGATE和主CPU的数据共享通过设置信号量实现。具体的算法是：当有中断产生时（flag=1），协处理器中锁定公用变量；计算出n和t，释放给主CPU；主CPU中计算出轮速
其中Z为齿圈齿数，r为轮胎半径。
Claims (3)
1.一种利用协处理器开发ABS轮速处理方法，其特征在于：采用飞思卡尔的MC9S12XDP512作为ABS的主控制芯片，该芯片是具有双核的CPU芯片；其具体方法为：在车轮轮毂上安装齿圈及轮速传感器，当车轮转动时，轮速传感器切割齿圈，产生类似正弦波的信号，该信号经处理电路处理成方波信号，ABS控制器利用输入捕捉中断捕捉方波信号的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿；轮速处理程序通过计算控制周期中捕捉到的方波的个数来计算信号的步长，这个步长对应为轮速的大小；
所述的ABS控制器进行轮速采集时通过中断来对轮速信号进行捕捉，轮速越快则控制周期内需进行的中断次数就越多，单核处理器每次在对中断进行处理的时候，都需要进行以下操作：将当前寄存器的值入栈——处理中断程序——恢复中断前各寄存器的值——继续控制逻辑运算；因每控制周期由轮速信号触发的中断次数同轮速大小成正比，当轮速较大的时候，CPU的负荷就会很大；
在带协处理器的芯片中，所有MCU的中断缺省由CPU12X响应；其中绝大多数的中断可以设置成由XGATE处理，MC9S12XDP512中有单独的寄存器位来设置中断的处理内核，即中断是交给主CPU处理，还是交给XGATE处理，一种典型的应用即是首先将中断提交给XGATE处理，XGATE的中断服务程序处理完后通知CPU12X，并将处理结果提交给CPU12X；另一种方案是中断完全提交给XGATE处理；这样CPU12X就可以只关注于上层的控制算法，而与底层硬件密切相关的中断由XGATE处理，从而极大的提高了系统的性能。
2.根据权利要求1所述的一种利用协处理器开发ABS轮速处理方法，其特征在于所述的CPU12X 与XGATE 之间常用的通信方式是共享资源，其中XGATE 集成了8 个硬件互斥信号量（Semaphore），用户可以通过硬件信号量来同步两个内核对共享数据的访问。
3.根据权利要求2所述的一种利用协处理器开发ABS轮速处理方法，其特征在于所述的XGATE的使用可以分为四个步骤：
1. 将中断设置为由XGATE处理，当中断产生时，由协处理器完成中断运算；
2. 创建处理相应中断的中断服务程序，中断服务程序中记录产生中断的次数（n），时间间隔（t）以及产生中断的标志位（flag）；
3. 初始化XGATE的中断向量表将中断和对应的中断服务程序联系起来，需要将公用的变量放置在数据共享区内；
4. 在XGATE的中断程序中设置信号量，并在主CPU程序中设置相应的信号量，实现主CPU和XGATE的信号无冲突共享，产生中断时需要对共享区的变量暂时锁定，中断结束后再释放，供主CPU调用；
通过上述配置，将轮速信号采集的中断服务程序提交给XGATE处理，XGATE处理完的信息在共享区域中，XGATE和主CPU的数据共享通过设置信号量实现；具体的算法是：当有中断产生时（flag=1），协处理器中锁定公用变量；计算出n和t，释放给主CPU；主CPU中计算出轮速 其中Z为齿圈齿数，r为轮胎半径。
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| CN108701055A (zh) * | 2016-04-28 | 2018-10-23 | 日立汽车系统株式会社 | 车辆控制装置和车辆系统 |
| CN111308919A (zh) * | 2018-12-12 | 2020-06-19 | 广州汽车集团股份有限公司 | 轮速信号传送方法、装置、终端和计算机可读存储介质 |
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| CN101197072A (zh) * | 2008-01-09 | 2008-06-11 | 吉林大学 | 轮速信号采集系统 |
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