基于ARM的汽车安全气囊控制系统设计

基于ARM的汽车安全气囊控制系统设计

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文章编号：１６７１—４５９８（２０１０）０９—２０９１—０４

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中图分类号：ＴＰ２７３

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文献标识码：Ａ

基于ＡＲＭ的汽车安全气囊控制系统设计

郭

（１．南昌大学科学技术学院，江西南昌

波１，管菊花１，李

杰２

３３００２９；２．西北工业大学动力与能源学院，陕西西安７１００７２）

摘要：针对汽车安全气囊控制系统实时性要求高、运算量大的特点，提出了基于ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核微控制器的设计方案；方案选用基于ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的－Ｉ＝业级３２位高性能微控制器ＬＭ３Ｓ１１３８，嵌入“ｃ／ｏｓ一Ⅱ操作系统，运用移动积分窗爆破算法。构建了汽车安全气囊控制系统；系统软件设计部分使用ＴＩ公司官方提供的驱动库进行模块化设计，大大缩短了开发周期。由于ＬＭ３Ｓ１１３８微控制器是片上系统（ＳｏＣ），集成了众多外设并具有丰富的Ｉ／０口，故该系统具有集成度高、体积小及可扩展性强的特点；台车试验和实车试验表明，系统可较为准确地控制气囊的最佳点火时刻，从而验证了方案的可行性。

关键词：ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核；微控制器；安全气囊；控制系统

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３３００２９，Ｃｈｉｎａ；

７１００７２，Ｃｈｉｎａ）ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ａ

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２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｏｗｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ

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ｗｏｒｄｓ：ＡＲＭ

Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３

ｋｅｒｎｅｌ；ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ａｉｒｂａｇ；ｃｏｎｔｒｏＩｓｙｓｔｅｍ

Ｏ

引言

随着汽车的普及和行驶速度的加快，交通事故及伤亡人数

内外先进控制系统研究的基础上，提出了基于ＡＲＭ

Ｃｏｒｔｅｘ—

Ｍ３内核３２位微控制器的汽车安全气囊控制系统的设计方案，并分别进行了台车和实车试验。

１

也在逐年上升。在发生汽车碰撞事故时，如何有效地保护司机和乘员生命的安全是迫切需要解决的问题。安全气囊作为与安全带配合使用的被动保护装置已经普及，成为汽车构件中保护乘员的主要装备之一。

气囊控制系统可分为机械式、模拟电子式和嵌入式３种类型。对于机械式和模拟电子式控制系统，由于硬件的局限，灵活性受到很大限制，应用日益减少［１］。新一代的气囊控制系统均为带微控制器的嵌入式控制系统。嵌人式控制系统的控制算法由软件实现，极大地提高了系统的灵活性，并具有记录事故数据和与上位机进行通讯的功能。

汽车的安全气囊要求能在一个极短的时间内检测到汽车碰撞事故的发生并控制气囊启爆。为了实现上述目标，要求安全气囊控制系统的微控制器运算能力强、Ｉ／Ｏ口充足。基于此，选择高性能的３２位微控制器，研究并开发出较为实用的汽车安全气囊控制系统，具有一定的应用和参考价值。本文在对国

ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核与微控制器ＬＭ３Ｓｌｌ３８‘２］

ＡＲＭ公司面向低成本应用领域研发出３２位Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３

内核处理器。该处理器有效地利用芯片空间，高度集成了外设，与内核组成了一个片上系统（ＳｏＣ）。ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ—Ｍ３处理器结合了Ｔｈｕｍｂ一２指令３２位哈佛微体系结构。Ｔｈｕｍｂ一２技术提高了代码密度，比３２位编码减少了２６％内存使用率，较１６位编码提高了２５％性能。通过降低时钟频率，提供更低的功耗，降低了研发成本，提高了企业效率。芯片上实现了Ｔａｉｌ—Ｃｈａｉｎｉｎｇ中断技术，该技术把中断之间的延迟缩短到６个机器周期，在实际应用中可减少７０％中断。

本系统微处理器选用ＴＩ公司基于ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的ＬＭ３Ｓ１１３８工业级微控制器。其工作温度范围是～４０～８５℃，并具有良好的电磁兼容特性，可应用于汽车电子领域¨］。

收稿日期：２０１０一ＯＺ一２３；修回日期：２０１０一０４一０３。

基金项目：南昌大学自然科学基金项目资助（２００８ＹＫＹ一００４）。作者简介：郭波（１９８１一），男，山东沾化人，讲师，硕士，主要从事嵌人式系统方向的研究。

２

２．１

系统工作原理与设计

系统的工作原理

安全气囊控制系统主要由传感器、自检电路、触发电路、

中华测控网

万方数据

ｃｈｉｎａｍｃａ．ｃｏｒｎ

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