1 引言
汽车防抱死制动系统简称ABS，其工作原理就是在汽车制动过程中不断检测轮速的变化，并按一定的控制算法通过电磁阀不断调节轮缸的制动压力，以此获得良好的轮胎路面附着系数，从而使车轮始终处于良好的制动状态。由此可见，轮速传感器信号的检测与处理是ABS的重要环节之一。
实际上，目前市场上绝大部分ABS产品，其控制算法中参考变量主要有两个:滑移率和轮加速度。无论对哪个参考变量的计算都是基于轮速信号的正确处理。因而要得到准确的控制参量，实现良好的控制效果，轮速信号的正确处理就显得尤为重要。 2 轮速传感器信号发生原理
目前，市场上较为普遍的轮速传感器主要有电磁式、电涡流式、霍耳元件式。但由于电磁式传感器工作稳定可靠，几乎不受外围环境因素(温度、灰尘等)的影响，所以目前在ABS系统中得到广泛应用。
图1 为电磁式轮速传感器的原理图，在利用永久磁铁作用产生的一定强度的磁场中，当转子转动时利用与转速成正比的磁头与转子外齿的间隙发生变化，从而使磁头与转子构成的磁路中磁阻发生相应变化。其结果是流经该磁路的磁通量发生周期性增减，与磁通量的增减速度成正比的感应电压在线圈两端产生[1](如图2所示)。 
图1 轮速传感器结构原理图 
图2 轮速传感器信号输出波形 3 轮速传感器信号处理电路
由于齿轮加工精度的影响和外部干扰的存在,实际测得的轮速传感器信号中存在一定频率成分的干扰信号(包括高频干扰和低频干扰)。为此我们设计轮速信号的滤波、放大和整形电路(如图3所示): 
图3 轮速传感器信号处理电路图
如图3所示，由轮速传感器磁极产生的原始轮速信号，首先经电容C1滤波以去掉大部分高频干扰。然后采用三极管9013对信号进行初级放大。经初级放大后的轮速信号需整形，目的是将正弦波形转换为具有一定幅值的方波信号。为此，我们采用了OP07作为整形电路的主要元器件。经过OP07的整形处理，能将幅值低于基准电压的干扰信号滤掉，输出具有较好波形的方波信号。
上述信号处理电路可将轮速传感器输出的正弦波信号转换为波形较为理想的方波信号，对方波信号的后续处理一般有以下两种方法[2]:
(1) 直接送计算机的计数电路，换算为轮速;
(2) 先将信号进行F/V转换，再经计算机A/D转换得到轮速。前一种方法在低速时所测得的轮速误差较大，从而影响低速时的控制效果。后一方法是将轮速信号的频率先转换为电压信号再对其进行处理，可减小前一方法产生的误差，提高测速精度，在低速范围内，使ABS具有良好控制效果。
4 轮速传感器信号的采集
DSP芯片内部集成捕获单元电路,可以记录捕获输入引脚上的转换[3]。当检测到一个设定的转换时，GP定时器的值被捕获并存储在相应的2级深度的FIFO堆栈中。与此同时，如果有一个或更多有效的捕获值保存在FIFO堆栈，相应的中断标志被置位。如果该中断标志没有被屏蔽，则产生一个外设中断请求。每当将捕获到的新计数值存入到FIFO堆栈时CAPFIFOx的相应状态位将被调整以反映FIFO堆栈的新状态。从捕获单元输入引脚处发生转换到所选通用定时器的计数值被锁存之间的延时需要两个CPU时钟周期。
本文采用DICH4(CAP6)引脚捕捉脉冲信号，捕获单元电路DSP芯片内部集成。部分程序设计过程如下:
EvbRegs.CAPFIFOB.all = 0x1000;
// 设置捕获FIFO状态寄存器的初值; EvbRegs.CAPCONB.bit.CAP6EN = 1;
// 使能捕获单元6;
EvbRegs.CAPCONB.bit.CAP6TSEL = 1;
// 选择定时器3为基准;
EvbRegs.CAPCONB.bit.CAP6EDGE = 0x1;
// 检测上升沿有效;
EvbRegs.T3CMPR = 0x0080;
// 为捕获单元6设置定时器3;
EvbRegs.T3PR = 0xFFFF;
EvbRegs.T3CNT = 0x0000;
EvbRegs.T3CON.all = 0x1042;
interrupt void cap6_int(void)
// 捕获中断服务子程序;
{
pulsecount++; // 捕获脉冲个数;
EvbRegs.EVBIMRC.bit.CAP6INT = 1;
EvbRegs.EVBIFRC.all = BIT2;
PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP5;
return;
}
interrupt void adc_isr(void)
{
FREQ= pulsecount *10.0; //计算频率;
Temp=FREQ*0.256+4; //频率转换成电压输出;
EvaRegs.T1CMPR=Temp;
pulsecoun=0;
} 5 实验与仿真
在ABS硬件在环仿真中，我们采用DSPACE 1005板卡中的wheel speed模块作为轮速信号的发生装置。在现代的硬件在环仿真环境中，基于PowerPC处理器的DSPACE硬件具有强大的计算能力和灵活的I/O接口，已成为新的标准。其生成的车用信号能在保证信号不失真的前提下尽可能降低功能模型的开发费用。 
图4 轮速传感器信号发生与采集比较
实验证明，车轮转速在400r/min～1200r/min范围内，由DSPACE发生的轮速信号与经A/D采样得到的轮速信号能较好的吻合在一起，虽然两者存在一定的差异性。但具有较好的逼近度。由此证明，本文所设计的轮速传感器信号处理电路与采集方法的正确与可靠性，能较好的满足ABS 控制算法中对轮速信号的要求，提高控制精度。
参考文献
[1] 杨妙梁,薛志红. 汽车安全系统结构与维修. 北京:中国物资出版社,1999
[2] 陆文昌,毛务本. 汽车防抱死制动系统轮速传感器信号处理. 江苏大学学报,2002
[3] 尹勇等. DSP集成开发环境CCS开发指南. 北京:北京航空航天大学出版社,2003 | 
