【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 速度情況下大幅度提高實(shí)際處理速度。而適中的時(shí)鐘速度對(duì)于降低芯片和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力、提高電磁兼容和抗干擾性能、減小功耗等都是有利的。在尋址能力上，各大公司的產(chǎn)品都達(dá)到了24位的線性地址空間規(guī)模。在尋址方式上，支持間接尋址、擴(kuò)展尋址、相對(duì)尋址和位尋址。五. ABS電子控制單元硬件設(shè)計(jì) ABS控制單元單片機(jī)的選擇控制器的硬件一般采用單片機(jī)作為它的核心部件，所謂單片機(jī)就是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM/EPROM)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和一些輸入/輸出(I/O)接口電路集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)，又可稱(chēng)為微控制器(MICROCONTROLLER)。它的特點(diǎn)是控制功能強(qiáng)，體積小，功耗小，成本低，所以它廣泛應(yīng)用于汽車(chē)電子控制系統(tǒng)中。選擇單片機(jī)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，一般要求有合理的性能價(jià)格比，在滿足性能要求的前提下采用較低位的單片機(jī)，最大限度地利用單片機(jī)的資源?？刂破鞯暮诵谋闶菃纹?jì)算機(jī)。選用單片機(jī)要充分利用各種外部端口的資源，同時(shí)要利用內(nèi)部的存儲(chǔ)器、中斷，充分發(fā)揮它的運(yùn)算速度，主要要考慮CPU的運(yùn)算速度、內(nèi)外部存儲(chǔ)器以及輸入、輸出端口資源等。CPU運(yùn)算速度取決于主頻及內(nèi)部、外部數(shù)據(jù)總線的位數(shù)，目前16位的單片機(jī)的主頻可以達(dá)到50MHz，另外與CPU的結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，在常規(guī)的累加器結(jié)構(gòu)中通常數(shù)據(jù)計(jì)算都是通過(guò)累加器來(lái)進(jìn)行的，移進(jìn)移出數(shù)據(jù)，將導(dǎo)致計(jì)算放慢，而寄存器——寄存器結(jié)構(gòu)的CPU操作可以在內(nèi)部寄存器之間進(jìn)行，大大加快計(jì)算速度。CPU的時(shí)間一般消耗在數(shù)學(xué)運(yùn)算過(guò)程中，特別式32位的浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算，計(jì)算時(shí)間成倍的增加，一般情況下應(yīng)避免采用浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算，因?yàn)锳BS系統(tǒng)要求計(jì)算頻率非常高，一般5毫秒到10毫秒之間，CPU要完成各種計(jì)算，例如加減速度、參考滑移率等等，這種計(jì)算都是實(shí)時(shí)完成的。一般CPU的邏輯操作，如移位、輸入、輸出的操作都耗時(shí)較少。所以采用實(shí)際有效的控制算法是減少CPU耗時(shí)的關(guān)鍵。當(dāng)然32位CPU要比16位CPU性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，但價(jià)格相應(yīng)要高的多。另外采用匯編語(yǔ)言要比采用高級(jí)語(yǔ)言，如C語(yǔ)言、PL/M語(yǔ)言，要快的多，但編程效率低。所以選擇CPU速度要綜合考慮。同樣的CPU類(lèi)型其內(nèi)、外部數(shù)據(jù)與程序存儲(chǔ)器也是多樣的?？刂破饕鶕?jù)需要選擇不同的內(nèi)、外部存儲(chǔ)器，同時(shí)編程時(shí)要提高內(nèi)存利用率，多用通用的變量，少定義專(zhuān)用的變量，以節(jié)省內(nèi)存。目前ABS系統(tǒng)的程序容量一般在8K～32K之間，內(nèi)存數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器在256個(gè)字節(jié)以上。進(jìn)入90年代，已大批量使用帶有ROM、EPROM、EEPROM、FLASH EEPROM和一次寫(xiě)入(OTP型)的單片機(jī)。絕大多數(shù)的批量產(chǎn)品不再使用總線外引式的單片機(jī)。它真正符合了單片機(jī)的小型、簡(jiǎn)單、可靠、廉價(jià)的設(shè)計(jì)初衷。輸入輸出端口要充分地利用，如果使用不足則浪費(fèi)了資源，外部總線8位的單片機(jī)I/O資源太少，無(wú)法用于ABS系統(tǒng)，外部總線16位的單片機(jī)一般可以滿足ABS系統(tǒng)的要求，有些系統(tǒng)集成了防滑控制系統(tǒng)，16位總線也基本能滿足要求。針對(duì)ABS系統(tǒng)控制，要求單片機(jī)具有控制功能強(qiáng)、處理速度快、體積小、成本低等特點(diǎn)，本文中設(shè)計(jì)的是基于億恒科技的C164CI及C505CA雙CPU 結(jié)構(gòu)的ABS控制器硬件電路。 CPU的特點(diǎn)及系統(tǒng)的總體布置ABS控制器框圖見(jiàn)圖5－1， 采用雙CPU結(jié)構(gòu)，控制器包括輸入、輸出、診斷、通訊網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)電源管理五個(gè)大的模塊及輔助模塊。圖5－1 ABS控制器系統(tǒng)框圖CPU是整個(gè)系統(tǒng)的心臟，它的性能決定了控制器性能的優(yōu)劣。目前絕大多數(shù)產(chǎn)品都采用16位單片機(jī)。本文中選用的憶恒C164單片機(jī)是一款非常優(yōu)秀的16位單片機(jī)，高性能CPU結(jié)合功能豐富的外設(shè)，每秒可執(zhí)行1250萬(wàn)條指令，其功能結(jié)構(gòu)圖如圖5－2。在CPU時(shí)鐘20MHz時(shí)具有下面的性能特點(diǎn)。l 帶有4級(jí)流水線高性能16位CPU。80ns最小指令循環(huán)時(shí)間，大多數(shù)指令僅需1個(gè)循環(huán)，即兩個(gè)CPU循環(huán)。16位乘16位需400ns（20個(gè)CPU循環(huán)），32位除16位需800ns（20個(gè)CPU循環(huán)）。在20MHz時(shí)處理能力達(dá)到10MIP；多級(jí)高帶寬內(nèi)部數(shù)據(jù)總線；帶有多級(jí)可變的寄存器池的基于寄存器設(shè)計(jì)；支持單循環(huán)上下文切換；16位數(shù)據(jù)/程序線性地址空間（馮 諾以曼結(jié)構(gòu)）；l 帶有自動(dòng)堆棧上溢/下溢探測(cè)的系統(tǒng)堆棧緩存；帶高效率的用于控制的指令集；位、字節(jié)子數(shù)據(jù)類(lèi)型；靈活的有效的尋址模式；具有直接尋址6K字節(jié)的增強(qiáng)的邏輯位操作，可用于外設(shè)控制和用戶定義標(biāo)志；在運(yùn)行時(shí)的硬件陷阱用于識(shí)別例外情況；HLL支持旗語(yǔ)操作和有效的數(shù)據(jù)訪問(wèn)；圖5－2 C164功能結(jié)構(gòu)圖l 電源管理特點(diǎn)；可編程的系統(tǒng)減慢功能（SDD）；靈活的外設(shè)管理（單獨(dú)關(guān)閉）；在睡眠模式時(shí)通過(guò)外部中斷喚醒功能；可編程系統(tǒng)頻率輸出l 集成在片存貯器。64K字節(jié)在片可編程FLASH或掩膜ROM存儲(chǔ)器；2K字節(jié)內(nèi)部RAM（IRAM），用于變量寄存器池、系統(tǒng)堆棧和代碼；2K字節(jié)在片高速擴(kuò)展RAM（XRAM），用于變量、用戶堆棧和代碼；4K字節(jié)在片數(shù)據(jù)FLASH/EEPROM用于nonvolatile變量；l 外部總線接口。獨(dú)立或復(fù)用總線配置；段分配和片選信號(hào)產(chǎn)生；8位或16位數(shù)據(jù)總線；5個(gè)可編程地址空間的總線循環(huán)特征選擇；l 16位優(yōu)先級(jí)中斷系統(tǒng)?？蛇_(dá)33個(gè)中斷節(jié)點(diǎn)帶有獨(dú)立的中斷矢量；在內(nèi)部程序執(zhí)行時(shí)，240/400ns中斷等待時(shí)間；快速外部中斷；l 8通道外設(shè)事件控制器（PEC）。中斷驅(qū)動(dòng)的單循環(huán)數(shù)據(jù)傳遞；傳遞計(jì)數(shù)選擇；消除中斷請(qǐng)求的存儲(chǔ)和恢復(fù)系統(tǒng)狀態(tài)的過(guò)載；l 智能在片外設(shè)子系統(tǒng)。8通道10位A/D變換器，帶有可編程轉(zhuǎn)化時(shí)間（ 181。s）、自動(dòng)掃描模式、通道注射模式；GPT1三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器最大分辨率為fcpu/8；GPT2兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，最大分辨率為fcpu/4；具有獨(dú)立時(shí)鐘源的兩個(gè)捕捉/比較單元，靈活的PWM發(fā)生器；同步/異部串行通道（USART）、帶有波特率發(fā)生器、奇偶校驗(yàn)、錯(cuò)誤檢查；帶有可編程數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和移位方向的高速同步串行通道；帶有15個(gè)信息體的CAN模塊（ B標(biāo)準(zhǔn)）；實(shí)時(shí)時(shí)鐘；可編程時(shí)間間隔的監(jiān)測(cè)定時(shí)器（看門(mén)狗定時(shí)器）；用于系統(tǒng)初始化的程序引導(dǎo)裝載器；l 59個(gè)IO引腳具有位尋址功能。輸入模式具有三態(tài)；可選擇輸入門(mén)檻方式（不是所有引腳都有此功能）；可互補(bǔ)輸出或開(kāi)漏輸出模式；可編程口驅(qū)動(dòng)控制（快/減少邊沿）l 不同的溫度范圍。0~70176。C 40~85176。C 40~125176。C；l 憶恒CMOS。低能耗的CMOS技術(shù)，包括休閑、睡眠、掉電模式；l 80引腳MQFP封裝。，表面裸裝技術(shù)。C505CA是一款高性能的8位單片機(jī)，C505CA單