飞思卡尔监控系统（精选11篇）
飞思卡尔监控系统 篇1
0引言
全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上, 使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位单片机作为核心控制模块, 通过增加道路传感器、电机驱动电路、舵机驱动电路以及编U4写6相应软件, 制作A一个能够自主识1别674道-67路08的2模010型3汽2-0车0 00, -00按照规定路线行进, 以完成时间最短者为优胜。因而该竞赛是涵盖了自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛。这就要求学生组成团队, 协同工作, 综合运用所学知识, 并加以运用与实践。
1系统设计
1.1硬件结构设计
如图1所示, 该系统主要包括七个模块:单片机控制模块、电源管理模块、路径识别模块、车速检测模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、调试模块。
各模块的主要功能如下:
1) 单片机控制模块:系统中使用的是Freescale公司生产的MC9S12XS128单片机, 作为系统的的核心模块, 主要是将图像传感器与速度传感器检测的信号相互协调, 在所编写的程序基础上, 给予电机与舵机控制信号, 使其根据赛道信息调整相应转速与方向;
2) 电源管理模块:是整个系统的动力保障, 可靠、稳定的电源是系统持续运行的必备条件, 整个系统的供电是由7.2V锂电池提供的, 运用DC-DC电压变换原理, 得到需要的电压;
3) 路径识别模块:是系统信息输入的重要来源, 相当于智能汽车的“眼睛”, 主要是负责将小车当前或前面位置的赛道信息, 输出给主控芯片处理, 其前瞻距离和赛道信息是红外线光电方案所不能比拟的;
4) 车速检测模块:检测小车当前行驶速度, 并实时地将车速信息反馈给主控芯片, 形成闭环系统, 是提高控制精度的重要措施;
5) 电机驱动模块:是整个系统的重要组成部分, 也是高效的算法得以顺利运行地基础, 好的电机驱动有利于小车的加速与制动;
6) 舵机驱动模块:如果说电机驱动是“油门”, 那门舵机驱动就是“方向盘”, 根据主控芯片控制的输出信号, 控制小车执行相应的专项要求;
7) 调试模块:辅助调试模块用于建立良好的人机交互界面, 是检查所编写程序错误的重要手段, 同时也是比赛时修改一些重要参数的方便措施, 能够大大节省调试过程。
1.2系统软件设计
如图2所示, 可以看出软件设计主要分为3部分:图像信息采集与处理、控制算法以及速度反馈信息。
图像信息采集与处理:摄像头分为黑白和彩色两种, 根据赛道的情况, 可以看出只需要摄像头的灰度信息, 色彩信息可以忽略, 所以本设计中使用的是黑白的摄像头作为路径识别单元。根据摄像头的工作原理, 每个信号结束以后都有一个行同步信号, 根据这一点, 可以每隔7个~8个有效行采集一行, 这样不仅减小了处理器的压力而且也减少了不必要参数的设定;对所采集的信息进行处理的方法一般为二值化处理, 设定一个阈值, 将图像的灰度信息转换为两个值, 即高于或低于这个设定的阈值。除二值化处理外, 还有边缘检测算法。
控制算法:常用的自动控制算法有PID、模糊控制、BangBang。PID (Proportional Integral Differential) 控制是比例、积分、微分控制的简称, 原理是根据系统的被调量实测值与设定值之间的偏差, 利用偏差的比例、积分、微分3个环节的不同组合计算出对广义被控对象的控制量;模糊 (Fuzzy) 控制是用语言归纳操作人员的控制策略, 运用语言变量和模糊集合理论形成控制算法的一种控制;Bang-Bang控制即鲁棒控制, 是一个着重控制算法可靠性研究的控制器设计方法。在整个系统中, 控制算法并不局限于一种思想, 由于摄像头相比较与其他组具有优良的前瞻性, 在赛道信息保密的情况下, 可以获取更多的赛道信息, 综合运用各种算法可以更高效的达到快速运行的目的, 例如当小车速度过快时, PID在速度调节方面有处理周期过长的缺点, 这时, 加入Bang-Bang的控制思想, 能够解决这方面的问题。
速度反馈信息:这部分软件主要是起辅助作用, 开环系统相较于闭环系统来说, 精确程度方面会降低很多, 在系统中添加速度检测的目的就在于提高系统运行的准确性。
2结论
本文介绍了智能车所应该具有的硬件模块, 以及各模块在系统运行中所起的作用, 同时也说明了个模块相互协调工作的必要条件——软件, 具体在小车机械性能方面的改动并未介绍, 只有搭建好优秀的硬件平台, 编写软件的思想才能得以实现。飞思卡尔智能汽车比赛是有一定挑战性的比赛, 能够真正锻炼大学生的分析设计能力和动手实践能力, 是值得推广参与的。
摘要：飞思卡尔智能汽车比赛是全国范围内的大学生电子设计创新比赛项目, 本论文结合实际参赛经验, 对智能小车的设计进行了分析探讨, 给出了系统的硬件结构框架设计方案, 并对每一个硬件功能模块进行了论述, 在此基础上进行了系统软件流程设计, 论述了智能汽车控制算法的实现, 从而保障了智能汽车全部比赛功能的实现。智能汽车的分析设计能够提高大学生的分析设计动手实践能力, 因而是值得推广参与的。
关键词：飞思卡尔,智能汽车,控制算法
参考文献
[1]卓晴, 黄开胜, 邵贝贝.学做智能车——挑战“飞思卡尔”杯[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2007.
[2]吴怀宇, 程磊, 章政.大学生智能汽车设计基础与实践[M].北京:电子工业出版社, 2008.
[3]裴昌幸, 刘乃安.电视原理与现代电视系统[M].西安:电子科技大学出版社, 1997.
[4]阮秋琦.数字图像处理学[M].北京:电子工业出版社, 2001.
[5]王庆有.图像传感器应用技术[M].北京:电子工业出版社, 2003.
飞思卡尔监控系统 篇2
飞思卡尔智能车竞赛是飞思卡尔公司赞助的由全国本科院校共同参与的一项大学生科技竞赛。今年安徽省作为第一届省级赛区，很荣幸我们专科院校也有机会共同参与。因为专业知识的匹配我们系在我们专业选拔了一些同学，我很高兴能和我的队员们并肩作战。由于我们学校是第一参加一点经验都没有，指导老师也是和我们一步步探索。我们这次使用B型车做的是光电寻迹。根据需要老师把这次任务划分为几个模块（寻迹模块、电源模块、驱动模块、测速模块）我的任务是做好寻迹模块。刚开始对于黑白寻迹，我唯一的感觉就是“神奇”。后来查阅资料，通过老师的讲解，知道了它的寻迹原理。所谓的寻迹就是根据黑白颜色的反光程度不一样（白色全部反射，黑色全部吸收），来判别黑白线。
对于我们来说没有学过传感器的知识，在这方面还是有点含糊，所以自己专门花了一段时间来学习传感器，通过自己的学习懂得了传感器在电路中的作用。之后的一段时间就是对材料的选取，市场上的光电管品类繁多，每个学校用的也不一样，我们要的是一款适合自己车的光电管，刚开始我在网上找了一些电路图，并在南京买进了一些光电管，焊接好电路候发现跟本没有达到自己想要的那种结果，之前一直以为是光电管的原因，后来又把光电发射与接受一体管改上去还是不行。那段时间一直耗在那个电路上停滞不前，一直想不通是什么原因。也许是灵感的，也许是出于好玩我改变了和接收管串联的电阻阻值（把
原
来的10K
改
为
100K）得到了意想不到的效果——在不加套管的情况下接收距离提高到了十几厘米。但是对于这样的结果还是有些不理想因为为防止光电管之间互相的影响每个光电管得加上套管，在这种情况下我们买的光电管达不到要求。通过上网查询，翻阅资料，和一次次的实验我们最后选用了合肥一家的光电管（型号）。在这里我想说的是别人的经验可以做参考但是不一定能做为自己的，就像我前面选择光电管的电路图，那也许对有些场合适用。作为探索阶段一步步的实验永远是最关键的。
选好光电管之后就是焊接电路，通过借鉴其他学校的经验，我们的初定方案是用14对光电管。由于条件的限制我们采用的是普通的面包板焊接电路，普通的板子最大的缺点就是长度和宽度不够，而且布局也不自由，通过决定我们用两块板子拼接在一起，多用外接电路线来搭接电路。因为我们学校提倡的是动手能力，焊接这样普通的板子我们每个同学都能很好的完成，唯一的区别就是走线比较多那就要看每个人设计和审美观。
飞思卡尔誓夺中国汽车电子市场 篇3
“飞思卡尔技术论坛的目标是要突出我们全面的生态系统。飞思卡尔致力于为简化设计提供支持，以便开发者可以专注于将创新更快地推向市场。”Gregg Lowe表示，未来飞思卡尔将继续保持在网络处理器、汽车电子与MCU等领域的强项，尤其是在汽车领域，推进能效、安全、互联的解决方案。会上，围绕汽车电子、消费电子、医疗、工业电子、网络、智能能源和支持技术等七个细分市场，飞思卡尔与合作伙伴带来了超过75种产品和技术演示。
汽车是智能的载体
“作为最早扎根于中国的半导体公司之一，飞思卡尔正在以惊人的创新和技术实现飞跃。给客户提供生态的环境，将产品快速推向市场。”飞思卡尔公司副总裁、飞思卡尔亚太区总裁汪凯预测，未来20年，中国和印度将建成8个超级大都市，每个人口超过4000万，给智能电网、智能楼宇等创造机遇。作为全球最大的汽车电子市场，中国2012年有望突破500亿美元。
进入智能互联的时代，嵌入式在不断推动物联网的发展。在现场展示中，大部分解决方案都围绕着汽车电子，Gregg Lowe表示，在飞思卡尔，嵌入式将会是推动创新的关键所在，将继续保持现有的市场领导地位。
汽车行业正在从彼此割裂的应用进入分布式智能和互联时代，智慧连接改变着生活的世界和应用。Gregg Lowe举例，曾经在很多地方，司机不得不一直绕来绕去寻找停车位，甚至没有零钱付费；现在，汽车和停车表之间可以建立连接，通过电话来付费，这些停车表就成为收费站。“汽车是一个最好的技术工具和新智能化应用的载体。”
倾听中国需求
“中国作为最大的汽车电子市场，差异化是很严重的，飞思卡尔将与本土车厂建立广泛的合作，帮助本土车厂取得成功，其中关键因素就是在本土进行研发，倾听中国客户的需求。”飞思卡尔高级副总裁兼首席市场营销官Henri Richard表示，针对中国的汽车电子市场，飞思卡尔与长安、东风、一汽、奇瑞、比亚迪等6家车厂分别建立了联合实验室，进行深入到各个层面的合作。在论坛上，飞思卡尔展示了一系列最新的产品及解决方案，包括面向运输、工业及消费品行业小型内燃机的单缸和双缸电子控制半导体；两款汽车供暖、通风与空调参考控制解决方案；飞思卡尔与南京航空航天大学合作推出的无位置传感器型空间矢量调制-直接转矩控制解决方案等。
飞思卡尔汽车、工业和多市场解决方案事业部产品解决方案副总裁Steve Pancoast表示：“随着亚太地区汽车电子行业的快速发展，消费者也开始寻求更丰富的内容和更好的驾驶体验。飞思卡尔全球解决方案中心的技术支持，使客户能够在市场中快速部署新的系统，向车辆中添加消费者喜欢的新功能，同时降低总体开发成本。”
飞思卡尔监控系统 篇4
MM912J637智能电池传感器为设计师提供了一个强大的并具有成本效益的解决方案，使汽车和工业应用中的关键电池参数的精密测量成为可能。在单片封装解决方案中，该装置集成了16位S12微控制器和一个SMARTMOS模拟控制集成电路，为汽车环境提供低功耗。MM912J637智能电池传感器完全符合AEC-Q100认证，可在-40℃～125℃温度范围内正常工作，而且外形尺寸小，采用7 mm×7 mm QFN封装。
在当今的汽车中，日益增加的电力负荷对电池提出了挑战。由电气系统引起的汽车故障通常可以追溯到铅酸电池，一般可以通过了解电池的准确状态加以避免。电池必须能够提供足够的能量以启动发动机并作为一个备份的电源来支持混合动力汽车的新功能，例如起停和智能交流发电机控制。此外，电池传感器的功耗需要尽可能低以确保能源效率。
“随着混合动力车和电动车电气内容的增加和启停系统的出现，能够始终准确地监测车辆电池是重要的，特别是在运动的汽车条件下，”飞思卡尔副总裁兼模拟混合信号和电源事业部总经理Gavin Woods说，“我们将提供业界第一款完全符合汽车行业标准且经济高效的解决方案，保证重要电池参数的精确监测，且这些参考可与其他车辆系统和驾驶员共享，当了解电池的状态时，可让驾驶员在一定程度上安心驾驶。”
飞思卡尔全面集成的电池监控装置利用本地互连网络(LIN)进行通信。它包括一个双通道16位模数转换器(ADC)，可同时测量电池电压和电流，还包含一个独立的16位模数转换器，用于测量温度。该智能电池传感器提供高分辨率精确监测，甚至在最坏的情况下也可以对电池健康状态、充电状态和功能状态做出正确预测。通过汽车认证的车载LIN网络定期或根据要求传达这些参数。
MM912J637智能电池传感器通过位于电池负极的外部分流电阻支持精确的电流测量;通过位于电池正极的串联电阻支持精确的电压测量。集成温度传感器与电池安装架结合在一起实现精确的电池温度测量。
MM912J637智能电池传感器的特点
(1) 电池电压测量：专用的16位二阶ΣΔADC，完整的测量范围为3.5 V～28 V, 在5 V～18 V的范围，误差为15‰;利用电流通道进行同步采样;与电流测量共享的可编程信号过滤。
(2) 差分电池电流测量：具有一个可编程增益放大器的专用的16位二阶ΣΔADC，该放大器有8个可编程增益系数;增益控制模块，提供自动增益调节;测量范围高达±2 000 A，误差为5 mA，分辨率为1 mA。
(3) 温度测量：内部片上温度传感器;具有抗锯齿滤波器的专用16位ADC;误差：±2 K(-20℃～60℃)，±3 K(-40℃～125℃)。
(4) 正常和低功耗模式：在低功耗模式下通过32位累加器进行电流整合;在低功耗模式下可编程电流阈值检测;可编程唤醒定时器，从LIN触发唤醒。
(5) 先进的系统级管理：误差率为1%的内部振荡器;通过LIN 2.1与LIN 2.0接口进行通信，LIN上的闪存编程采用快速模式;高性能、16位S12中央处理器(32 MHz、128 KB闪存、6 KB RAM和4 KB数据闪存);快速的芯片到芯片总线接口，支持模拟IC寄存器与MCU寄存器映射的透明集成，提供自动同步和错误检测。
(6) 工作条件：环境工作温度：-40℃
供货情况
飞思卡尔监控系统 篇5
面对竞争激烈的便携式设备市场，只有创新才能推动技术进步，为此全球半导体领导厂商飞思卡尔正在扩展8位微控制器(MCU)系列，新推出的器件要求低功率操作和高级显示功能。其液晶显示器(LCD)S08LL MCU系列的扩展性，让工程师能够快速开发可靠、灵活和低成本的医疗、工业及消费电子产品。
全球医疗市场对便携式电子设备的需求不断加大，便携式产品也日益普及。为此，飞思卡尔半导体已推出用于个人诊断和便携式医疗产品开发的新器件，便于工程师在此基础上开发更多便捷的医疗电子产品，呵护人类健康。
益普及S08LL64 MCU具备一流的待机功耗，非常适用于血糖仪和脉搏血氧计等应用，让它们能够使用两节AAA电池持续工作约六年。同时，飞思卡尔广泛的软件可配置LCD器件提供引脚兼容性选项和共享外设，以增加设计灵活性。这些优异的产品特性，无疑为便携式市场注入了新的活力。
“带有LCD显示器的便携式应用不断增加，推动了对更长的电池寿命和更多的存储选项的需求。”飞思卡尔工业和多市场微控制器部总监Aiden Mitchell表示：“飞思卡尔的LL64 MCU系列满足了这种需要，井在飞思卡尔广泛的LCD MCU系列之内扩展了经济高效的、超低功率解决方案，向客户提供更多选择自由以满足更广泛的应用需求。”
模块化、经济高效的飞思卡尔Tower系统开发平台提供了综合、可定制的嵌入式设计环境。模块化设计缩减了总成本，同时提供了一个低成本接入点。Tower系统的核心特性体现在四个方面：带有易于使用、可重新配置的、开源硬件的模块化评估平台：单MCU／MPU模块作为主控板和功能开发板：插入主板板卡的模块；所有模块上的连接都通过PCB边缘连接器。
飞思卡尔让LCD设计变得更加简单，旗下S08LL系列MCU拥有由开发工具、参考设计、应用指南、软件示例和网上演示组成的综合的生态系统支持。S08LL系列器件由codeWarrior Development studio fbr Microcontroller v6.3免费版本支持。它是一个集成工具套件，支持针对飞思卡尔8位或32位MCu的软件开发。
为帮助开发人员探索s08LL系列的卓越特性，飞思卡尔还提供首个8位Tower系统TWR-S08LL64和TWR-s08LL64-KIT评估系统。其中，S08LLl6和s08LL64 MCU包括在飞思卡尔Product longevtity计划中，保证最少供应15年。
据悉，下一期“飞思卡尔充电吧”活动将于12月5日(上午10：00－12：00)如期举办，届时飞思卡尔半导体应用处理器与消费产品即将举办的“飞思卡尔充电吧”在线座谈时间表亚太区市场经理蒋宏先生将做主题为“采用飞思卡尔i.MX多媒体应用处理器建构安防系统”的在线互动访谈，与大家分享关于i.Mx2s8产品的各种功能(包括软件及开发工具)及如何将这些设计元素融入到客户系统中，同时深入了解i.MX258的安全特性。
来飞思卡尔充电吧深入学习飞思卡尔产品飞
飞思卡尔半导体正式推出了“飞思卡尔充电吧”。为应用开发工程师提供一个研究、学习使用飞思卡尔产品，探讨研发心得，展示创新灵感的在线平台。每隔一周的星期三。工程师可以接入“飞恩卡尔充电吧”，实时高效地与主讲入同步沟通，并参与互动问答，让您轻松充电。
“飞思卡尔充电吧”突破传统的在线培训方式，由飞思卡尔半导体的资深技术专家担纲主持，通过每两周一次的在线充电，向开发工程师传递公司最新产品、技术和解决方案，结合飞思卡尔其它在线资源，提供资料下栽、信息共事、在线商店等，给工程师搭建起一站式平台。
以下我们特别节选了“飞思卡尔充电吧”关于S08LL系列器件产品的精彩问题和答案，以飨读者。更多地了解飞思卡尔产品，请关注“飞思卡尔充电吧”!
热心网友txq：超低功率停止模式和等待模式有何区别?LL64唤醒时间一般有多少?LL64唤醒方式有几种?片内的超低功率振荡器精度一般是多少?
飞思卡尔：停止模式是CPU和总线时钟都停止了，等待模式只有CPU的始终停止了，总线时钟还在继续。就STOP3而言，唤醒时间大约是6uS.LL64的唤醒可以通过内部的TOD，还有RESET，外部的中断，以及外设的中断采唤醒。
热心网友lingf：一般CPU只有一种休眠方式，MSC9S08系列的两种休眠方式有什么差异?功耗相差多少?
飞思卡尔：STOP2功耗350uA，STOP3功耗4S0uA。STOP2唤醒的条件有限。STOP3很多模块可以唤醒。
热心网友xlxloost：芯片自身的安全性有保障吗?是否有必要在外部再增设相关的保护措施?
飞思卡尔：LL64自带64位密钥加密，随编程时写入，无需外部额外保护措施。
热心网友btgy4008：该处理器编程是否需要嫡程器，可以直接和电脑的串口直接相连进行在线编程吗?
飞思卡尔监控系统 篇6
基于电阻温升测量技术的瞬态法导热系数测定仪拟采用实验室现有的镍铬合金TPS探头,以飞思卡尔单片机为控制单元,通过恒流源或恒压源对热源加热,通过电阻变化的测量检测温升变化,再通过计算得到导热系数值。该仪器在节能保温材料的研发、生产、产品质检单位等相关单位有广泛应用前景。
瞬态平面热源法导热系数测定仪的硬件总体结构示意图如图1 :
首先将探头放在待测材料所制的两半试样平面之间,用夹紧装置夹紧,然后在恒温箱中组装好整个测量系统,调整电桥大致平衡。等到温度稳定后,开启恒流源对探头加热,在预定测量时间内记录放大电路输出电压,由飞思卡尔采集数据后进行模数转换(ADC)并将数据换算为温升值,与上位机进行串口通讯,将所采集的数据由计算机中的labview仿真软件存储在txt文档中并绘制出拟合曲线。
如图2所示为三种材料的温升曲线示意图,坐标X轴为测试时间,Y轴为探头温度升高值,图中的三条温升曲线,是在加热功率相同、加热时间和环境条件相同的情况下所测得的纸板、单层玻璃和铁板的温升曲线。已知木板导热系数为0.14,单层玻璃导热系数为6.2,铁板的导热系数为80,观察曲线可知,纸板温升最快最高,玻璃次之,铁板最慢最小,即材料导热系数越小,探头温升越大,且温度升高的速度也越快。
结合探头工作原理可得出如下结论 :
导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度,在1小时内,通过1平方米面积传递的热量,单位为W/m·K。则材料导热系数越高,越容易从发热的探头吸取热量将热量传递到试样中,从而探头温度升高的速度越慢,相同时间内的最大温升值也越小 ;导热系数较小的材料反之,不易传导热量,热量聚集在探头表面从而温升速度快且最大温升值较大。
综上所述,由曲线对比图得出的定性结论为 :材料导热系数的大小与探头的温升速度及最大温升值成反比,导热系数越大,探头温升速度越慢,最大温升值越小 ;导热系数越小,探头温升速度越快,最大温升值越大。
导热系数是衡量材料热物性的一个重要参数,关系到材料在很多领域内的应用。导热系数的测量理论和测试技术已经成为当今世界各国关心的热点。传统的稳态材料热物性测试方法,通常对试样尺寸要求较高,测量过程比较费时并且测试装置过于复杂,已逐渐不能满足实际生产和质量监控的需求,因此出现了各种更加方便实用的非稳态测量方法。
瞬态平面热源法是非稳态测量方法中的一个重要分支,可以适用于多种不同类型的材料,如金属、非金属、液体、粉末等材料,材料可以是各向同性的或各向异性的,并可通过一次测量同时得到多个热物性参数。由于其测试装置结构简单,对被测试样尺寸要求不高,能覆盖较宽的测量范围,具有测试时间短、测试精度高且可现场测试等突出特点,因此在工程实际应用中有很好的前景。
摘要：导热系数是衡量材料热物理性质的重要参数,关系到材料在化工、能源、生物等很多领域内的应用,尤其在节能材料的研究中起着重要的作用。导热系数的常见测定方法有稳态法和瞬态法,瞬态平面热源法是一种新的瞬态测试方法,具有可测试的试样种类多,导热系数范围大,测试时间短,测试精度高且试样制备简单等优点。本文旨在设计一种测试系统,以飞思卡尔单片机为数据采集、计算和控制单元,利用瞬态平面热源法测量材料导热系数,针对现有的防护热板法、热线法和热带法等的固有缺点进行了改进。该方法中,探头既被用作加热的热源,又被用作温度传感器,通过测试探头电阻的变化,就可得到探头表面温升值,从而计算出试样导热系数。
飞思卡尔监控系统 篇7
飞思卡尔在传感器创新方面拥有超过30年的历史，在此基础上推出的Xtrinsic传感解决方案集合了高性能传感功能、处理能力和可定制的软件，可以帮助交付智能的差异化传感应用。通过推出Xtrinsic传感解决方案，飞思卡尔的愿景是提供丰富、差异化的产品组合，满足汽车、消费电子和工业领域中不断扩展的需求。Xtrinsic解决方案提供了理想的功能和智能组合，旨在帮助客户实现差异化优势并在竞争激烈的市场中赢得胜利。
消费电子及移动电话促使MEMS技术市场激增
根据IHS iSuppli研究公司的调查显示，消费电子产品和移动电话对MEMS技术的需求将在2011年增长25.6%。结合加速计、罗盘仪和陀螺仪，压力传感器将成为室内导航解决方案的关键组成部分，与其他位置技术(如WiFi三角测量)协同工作。压力传感器已经在2011年应用于平板电脑中，IHS iSuppli预计，支持传感器的导航功能将在2012和2013年应用于智能手机和电话中。
飞思卡尔半导体推出用于测量海拔的高精度压力传感器，旨在帮助用户进一步利用高级导航功能和新的基于位置的服务，如GPS辅助和e911。飞思卡尔Xtrinsic MPL3115A2压力传感器基于微机电系统(MEMS)技术，补充了Xtrinsic产品组合中的加速计和磁力计，可以满足智能移动设备中对这类组件的日益增长的需求。
Xtrinsic MPL3115A2智能数字压力传感器可以在本地处理压力和温度数据，减少了分配给应用处理器的计算量，因此，与使用由主机处理器直接管理的基本传感器的系统相比，这种压力传感器所消耗的功耗更少。该压力传感器采用FIFO(先进/先出)内存缓冲、2μA的待机模式和8μA的低功率模式，减少电流消耗，实现了最优效率，具体取决于处理器条件和输出数据速率的选择。
Xtrinsic MPL3115A2压力传感器旨在满足高级手机中对日益增长的移动位置服务的需求，它可以实现30 cm分辨率，使器件能够在较细的粒度测量海拔。例如，手机可以检测用户在高层建筑或购物中心内所在的精确楼层，允许基于位置的服务更准确地反应周边环境。
除了面向智能移动设备市场外，Xtrinsic MPL3115A2压力传感器还具有许多其他的潜在应用，包括在业务和工业环境中跟踪资产、在紧急搜索和援救行动中提供精确位置、使用桌面气象站预测天气变化，以及监视家庭冷却和供热系统。此外，该传感器非常适合于医疗应用，包括呼吸设备和健康监测系统，后者可以帮助确定患者在其家中或其他环境下的位置。
飞思卡尔高级副总裁兼RF模拟和传感器事业部总经理Tom Deitrich表示，“我们在交付传感器技术方面拥有超过30年的历史，可以满足对先进性能和高能率的需求。我们在MPL3115A2中集成了智能特性和技术，为客户的使用提供了便利，同时为移动设备领域的未来发展奠定了基础。”
关于Xtrinsic MPL3115A2压力处理器
飞思卡尔的Xtrinsic MPL3115A2压力传感器结合了高精度、高采样频率和超低功耗特性，进一步提高了性能。该器件提供了气压和高度压力检测，支持高达30 cm的分辨率，可根据用户偏好使用米或帕斯卡为单位输出数据。MPL3115A2传感器还包含嵌入式功能和用户可编程选项，比如温度补偿，采样频率可高达128 Hz。
智能特性包括自主数据采集，阈值检测时有两次中断。为了进一步提高效率，该器件调整了自动唤醒和睡眠模式(避免浪费电能)，要求移动设备和医疗及安全应用进行零数据处理。
飞思卡尔具有为其产品提供长期生产支持的历史。MPL3115A2器件加入了飞思卡尔的产品长期供货计划，可以保证最短15年的产品供应。飞思卡尔目前已提供Xtrinsic MPL3115A2压力传感器样品。预计将于2011年第三季度开始全面生产。
飞思卡尔监控系统 篇8
飞思卡尔半导体[NYSE:FSL]推出用于测量海拔的高精度压力传感器, 旨在帮助用户进一步利用高级导航功能和新的基于位置的服务, 如GPS辅助和e911。飞思卡尔Xtrinsic MPL3115A2压力传感器基于微机电系统 (MEMS) 技术, 补充了Xtrinsic产品组合中的加速计和磁力计, 可以满足智能移动设备中对这类组件的日益增长的需求。
Xtrinsic MPL3115A2智能数字压力传感器可以在本地处理压力和温度数据, 减少了分配给应用处理器的计算量, 因此, 与使用由主机处理器直接管理的基本传感器的系统相比, 这种压力传感器所消耗的功耗更少。该压力传感器采用FIFO (先进/先出) 内存缓冲、2μA的待机模式和8μA的低功率模式, 减少电流消耗, 实现了最优效率, 具体取决于处理器条件和所选的输出数据速率选择。
Xtrinsic MPL3115A2压力传感器旨在满足高级手机中对日益增长的移动位置服务的需求, 它可以实现30 cm分辨率, 使器件能够在较细的粒度测量海拔。例如, 手机可以检测用户在高层建筑或购物中心内所在的精确楼层, 允许基于位置的服务更准确地反应周边环境。
除了面向智能移动设备市场外, Xtrinsic MPL3115A2压力传感器还具有许多其他的潜在应用, 包括在业务和工业环境中跟踪资产、在紧急搜索和援救行动中提供精确位置、使用桌面气象站预测天气变化, 以及监视家庭冷却和供热系统。此外, 该传感器非常适合于医疗应用, 包括呼吸设备和健康监测系统, 后者可以帮助确定患者在其家中或其他环境下的位置。
关于Xtrinsic MPL3115A2压力处理器
飞思卡尔的Xtrinsic MPL3115A2压力传感器结合了高精度、高采样频率和超低功耗特性, 进一步提高了性能。该器件提供了气压和高度压力检测, 支持高达30 cm的分辨率, 可根据用户偏好使用米或帕斯卡为单位输出数据。MPL3115A2传感器还包含嵌入式功能和用户可编程选项, 比如温度补偿, 采样频率可高达128 Hz。
智能特性包括自主数据采集, 阈值检测时有两次中断。为了进一步提高效率, 该器件调整了自动唤醒和睡眠模式 (避免浪费电能) , 要求移动设备和医疗及安全应用进行零数据处理。
飞思卡尔具有为其产品提供长期生产支持的历史。MPL3115A2器件加入了飞思卡尔的产品长期供货计划, 可以保证最短15年的产品供应。欲了解相关细节及条款条件, 请访问www.freescale.com/productlongevity。
供货、定价和开发支持
飞思卡尔目前已提供Xtrinsic MPL3115A2压力传感器样品。预计将于2011年第三季度开始全面生产, 建议分销商合作伙伴对于1万套及以上订单的批发价为1.50美元。
飞思卡尔传感器工具箱在一个通用平台上为加速、磁力、压力和触摸传感器提供了硬件、软件和附件。KITSTBMPL3115A2开发板预计将于2011年第三季度供货, 建议批发价为75美元。此外, DEMOSTBMPL3115A2还包含Xtrinsic MPL3115A2压力传感器开发板和一个USB板, 建议批发价为99美元。
飞思卡尔半导体:传感解决方案的领导者
飞思卡尔监控系统 篇9
Freescale公司的HCS08系列MC9S08AW60是一款高性能的8位微控制器, 是首个能支持5V而基于高性能HCS08核系列成员。它包含众多有价值的特性, 包括60K flash存储器、2K RAM、灵活而无需外部元件的内部时钟发生器、低压检测、高性能、模数转换器、串行通信模块等。即使在各类恶劣环境下, 9S08AW系列亦达到极佳的EMC性能。它提供了不同的引脚数、封装选项及温度范围。飞思卡尔还提供DEMO9S08AW60E, 它是整合了演示板和具开发功能的USB MULTILINK BDM于一身的经济型开发工具。该器件适于工业与汽车应用。
1 硬件设计
最小系统是指可以使内部程序运行起来的所必须的外围电路。MC9S08AW60芯片的最小系统包括电源电路、复位电路、晶振电路、BDM调试接口电路和IRQ电路等。如图1所示, AW60评估板原理图。图中也给出了最小系统元件的参考值。
1.1 电源电路
电路中需要大量引脚用来提供足够的电流容量。所有的电源引脚必须有适当的旁路电容, 来抑制高频噪音。
一些VDD和VSS引脚仅用于噪音旁路。图1中的电源电路显示了一个典型的电源连接图。电源电路部分的电容构成滤波电路, 可以改善系统的电磁兼容性, 降低电源波动对系统的影响, 增强电路工作稳定性。为标识系统通电与否, 可以增加一个电源指示灯。注意那些仅连接电容的引脚, 不要将它们直接连接电源电压。
1.2 复位电路
在响应各种外部或侦测到的内部系统故障时可进行系统复位。当MCU检测到需要复位时, 它将寄存器和控制位设置成已知的起始默认值。系统复位的用途是错误恢复。即当MCU检测到内部故障时, 它尝试回到一个已知的、明确的状态而从故障中恢复。多种事件可以触发系统复位:如上电复位、看门狗定时器复位和软件复位等。
接在MCU第3脚 (REST) 的电路为芯片硬件复位电路。正常工作时该脚通过10K电阻接到电源正极 (这里设为5V电源供电) , 所以应为高电平。若按下复位按钮RST, 则第3脚接地, 为低电平, 芯片复位。
1.3 晶振电路
晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。需要外接电源的晶振称为有源晶振。无源晶振与有源晶振的英文名称不同, 无源晶振为crystal, 而有源晶振则叫做oscillator。无源晶振是有两个引脚的无极性元件, 需要借助于时钟电路才能产生振荡信号, 自身无法振荡起来。这里使用无源晶振。图1的最小系统电路中的晶振电路部分使用的是无源晶振。
晶振信号包括EXTAL、XTAL。用于片上时钟产生器电路。
1.4 BDM调试接口电路
背景调试模式BDM是由Freescale半导体公司自定义的片上调试规范。BDM调试方式为开发人员提供了底层的调试手段。开发人员可以通过它初次向目标板下载程序, 同时也可以通过BDM调试器对目标板MCU的Flash进行写入、擦除等操作。用户也可以通过它进行应用程序的下载和在线更新、在线动态调试和编程、读取CPU各个寄存器的内容、MCU内部资源的配置与修复、程序的加密处理等操作。而这些仅需要向CPU发送几个简单的指令就可以实现, 从而使调试软件的编写变得非常简单。BDM硬件调试插头的设计也非常简单, 关键是要满足通信时序关系和电平转换要求。
1.5 IRQ电路
IRQ中断引脚, 平时要上拉。如图1所示, 该引脚通过10K电阻上拉, 同时并联0.1u F的电容滤波。
1.6 与扩展板的接口
AW60核心板与扩展板的接口分别如图2所示:
2 软件设计
2.1 程序设计思想
程序设计遵循面向硬件对象模块的封装原则。即对系统中的每个硬件对象建立相对应的头文件和硬件驱动程序文件。头文件中主要包含该硬件的接口和相应的寄存器设置参数, 硬件驱动程序文件主要是对该硬件的驱动, 同时标注出各个功能模块的功能, 入口、出口和堆栈深度。这样做剩下的编程工作就只是面向变量和PC的编程, 屏蔽的具体硬件对象的差异性, 提高了程序的移植性和复用性。工程中的各个模块的子程序均源于系统中给出的子程序, 这也进一步验证了面向硬件对象模块的封装思想提高的程序的移植性和复用性。
由于在集成开发套件中已给出硬件模块的驱动程序。因此, 程序设计主要任务是在对将各硬件模块整合在一起, 并建立好与PC方的数据通信的接口。
2.2 程序设计流程
程序主要可分为两个部分, 分别是主控制函数部分和中断处理程序部分。该部分的主要任务包括:系统初始化、各硬件对象初始化、各变量初始化以及将对各硬件模块的操作按一定的时间顺序组合在一起。其主要程序如下所示:
2.3 中断处理程序
该部分的主要任务是对某硬件模块所产生的中断进行响应的处理。该设计中所涉及到的中断有:SCI接收中断、定时器溢出中断。SCI接收中断在MCU收到串口发来的数据是产生, 定时器溢出中断则在定时计数器的值与预置寄存器的值相等时产生。
(1) SCI接收中断
PC方会通过SCI串行总线将控制信号和数据传送给MCU, 当SCI接收中断发生时, 中断处理程序首先根据特征码 (接收到的第一个字节的ASCII码) 判断这是什么类型的数据, 然后作出相应的操作。这些数据有小灯控制信号、时间数据 (时、分、秒) 、PWM数据 (周期和占空比) 以及通过串行线传送的一般字符数据。
(2) 定时器溢出中断
当定时/计数器中计数寄存器的值与预置寄存器的值相同的时候就会产生溢出中断。通过这种方式就可以产生一个定时的中断。在本设计中, 单片机为了和PC方的时间保持同步, 定时器需要每隔1秒产生一个溢出中断, 当该溢出中断产生时, 首先对MCU接收到的时间数据 (时分秒) 进行判断和变化, 并将测得的温度值发送给PC。
3 结束语
MC9S08AW60是首个能支持5V而基于高性能HCS08核系列成员。它包含众多有价值的特性, 如60K flash存储器、2K RAM、灵活而无需外部元件的内部时钟发生器、低压检测、高性能、模数转换器、串行通信模块等。
参考文献
[1]MC9S08A W60 Technical Data Sheet Rev2[M].Freescale Inc.2006.
飞思卡尔监控系统 篇10
MC13192是飞思卡尔公司提供的符合IEEE 802.15.4标准的带数据调制解调器的射频收发芯片。该芯片性能稳定，功耗很低，采用经济高效的CMOS设计，几乎不需要外部组件。更重要的是，该芯片和飞思卡尔其他的ZigBee产品组合在一起可以搭建成飞思卡尔ZigBee－Ready平台，利用该平台进行ZigBee相关方面的开发工作可以有效地缩短工程师的开发时间，降低开发成本。
主要特点
MC13192符合IEEE 802.15.4标准，它选择的工作频率是2.405～2.480GHz，数据传输速率为250kbps，采用O-QPSK调试方式。这种功能丰富的双向2.4GHz收发器带有一个数据调制解调器，可以在ZigBee技术应用中使用，它还具有一个优化的数字核心，有助于降低MCU处理功率，缩短执行周期。内部集成4个定时比较器，使其可以和性能较低、价格低廉的MCU配合使用以降低成本，广泛的中断维修服务使得MCU编程更为容易；芯片和MCU之间使用串行外围接口，使得在MCU选择上具有更大的余地。芯片集成的连接质量和电源检测功能可以为组网和维护提供必要的数据。除此之外，芯片还具有以下的特性 ：全频谱编码和译码；经济高效的CMOS设计，几乎不需要外部组件；可编程的时钟，供基带MCU使用；标准的4线SPI（以4MHz或更高频率运行） ；扩展的范围性能（使用外部低噪音放大器功率放大器） ；可编程的输出功率，通常为0dB ；超低功率模式 ；7条GPIO线路；芯片采用2.7V供电，接收状态耗电37mA，发射状态耗电30mA，功耗很低；QFN-32封装，尺寸为5mm×5mm，是同类芯片中尺寸最小的。
内部结构
芯片内部结构如图1所示。芯片主要由模拟接收发射部分、数字调制解调部分、片内频率合成器、电源管理部分以及与MCU接口部分组成。
从天线接收进来的射频信号经过两次下变频之后变成两路正交信号（I和Q）,片内集成的CCA（空闲信道评估）模块根据接收到的基带信号的能量进行空闲信道评估检测。CCA和前端的LNA（低噪声放大器）都要受到AGC（自动增益控制）的控制。数字接收端通过差分码片检测（DCD）后经过相关器对直接序列扩频（DSSS）进行解扩，经过符号同步检测和包处理以后最终得到接收到的数据。通过SPI接口传送到MCU。
要发送的128字节信号由MCU通过SPI接口传送到MC13192的发送缓冲器中，头帧和帧检测序列由MC13192产生，根据IEEE802.15.4标准，所要发送的数据流的每４个比特被32码片的扩频序列扩频，扩频以后的信号送到相位开关调制器上以O-QPSK的方式通过直接上变频调制到载波后通过天线发射出去。
芯片还集成频率合成器、电源管理模块、定时器、中断判决器以及用于接收、发射的存储器电路。
应用电路
图2是MC13192应用于ZigBee网络终端设备典型应用电路。要发送的信号从MCU通过SPI口传送到MC13192中，经过扩频O-QPSK调制到载波后通过发通路从天线发射出去。从天线来的射频信号经过收通路传送到MC13192中，经过解调、解扩得到原始的数据，再通过SPI接口传送到MCU，MCU同时提供对收发通路切换的控制。
电路中的MC13192射频信号采用差分输入输出的方法，天线采用的是与输入输出相匹配的平衡印制线天线，当然，从实际设计需要出发也可以使用芯片天线来替代印制线天线。从天线接收的射频信号通过由L3和C12组成的窄带匹配网络和单刀双掷开关μPG2120TK-E2后传送到变压器Z1上，由Z1将其分解为两路差分信号传送到MC13192芯片的两个射频信号输入管脚RIN_M和RIN_P上；要发射的两路射频信号从芯片的两个射频信号输出端PAO_P和PAO_M输出，经过变压器Z2后合成一路信号，通过单刀双掷开关μPG2120TK-E2和由L3和C12组成的窄带匹配网络后传送到天线上发射出去。
需要注意的是芯片的PAO+和PAO-管脚需要和芯片的VDDA相连，在电路中是通过变压器Z2将它们相连的。
考虑到晶体振荡器对通信质量的影响，在印制板排版时应将晶体振荡器的位置尽可能地靠近MC13192芯片的XTAL1和XTAL2管脚。电容C5、C6的值应该与晶体振荡器负载电容相一致，MC13192芯片指定的晶振频率为16MHz，稳定度需要在±40ppm之间。
芯片的VDDA、VDDLO1、VDDLO2、VDDD、VDDVCO管脚是芯片内部电源管理部分的输出，用来向芯片的其他部分供电。在实际应用中对这几个输出的旁路电容的要求比较严格，在设计印制板的时候同样应该将它们的旁路电容的位置尽量靠近相应的输出管脚。
芯片通过标准的四线SPI接口与MCU相连，SPI接口可以在8MHz或者更小的频率下工作就可以满足芯片的使用要求。芯片可以通过CLK0管脚向MCU输出时钟信号，该时钟是通过SPI接口编程控制的，它的默认值为32.786kHz（16MHz/488）。将芯片的管脚与MCU的一个GPIO相连使得MCU可以很容易地控制芯片的工作模式。当然也可以通过开关等外加电路来对工作模式的控制进行扩展以满足实际需要。
在实例中，MCU通过一个GPIO口和芯片的RXTXEN管脚相连，用来初始化芯片的收发操作。芯片也可以将该管脚设置为高电平，通过SPI编程来初始化芯片的收发操作。MCU通过一个GPIO口和芯片的管脚相连，用以在必要的时候对芯片进行复位操作。
MCU的选取
MC13192芯片只是ZigBee技术平台解决方案的一个组件，在具体的实现中必须根据实际需要选择合适的处理设备，所选择的处理设备必须集成支持IEEE802.15.4 MAC和ZigBee软件，才能构成完整的解决方案。考虑到与MC13192良好的兼容性和较好的技术支持，可以优先考虑使用飞思卡尔提供的适合ZigBee技术的处理设备。飞思卡尔推出的HCS08系列是最新的8位MCU，其工作电压为1.8V。HCS08系列的性能与许多16位MCU相当，但功耗很低。将其和MC13192配合使用可以大幅度地延长电池寿命，提高工作性能。该系列共有四款芯片，它们分别是MC9S08GB32/GB60/GT16/GT60。
对于处理设备集成的软件，设计者可以根据自己的需要参考MC13192使用手册编写，也可以采用飞思卡尔已经编写好的MAC层软件。飞思卡尔开发的IEEE802.15.4MAC软件作为ZigBee平台解决方案的一部分，符合协议标准，其体积很小，这样将其集成到MCU上只占很小的存储空间。该软件具有以下特点：可支持对等的、星状和网状网络拓扑；可支持可选的上层Z-Stack ZigBee;省电模式（休眠、应用可配置）；安全性好；载波侦听多点接入/冲突，避免（CSMA-CA）通道访问；可选的带信标的超帧结构；有保证的时间槽（GTS）机制。
MC13192用于ZigBee－Ready平台
飞思卡尔为终端产品制造商推出一站式ZigBee-Ready平台。这种可升级的解决方案致力于为制造商提供完善的产品和支持服务，与通过多个供应商获得产品和支持相比，这种一站式服务能够帮助客户减少开发时间和研发成本。该ZigBee-Ready平台包括工作在2.4GHz频段的射频数据调制解调器MC13192、IEEE 802.15.4兼容性MAC软件，以及一颗低电压、低功耗的MCU- HCS08系列芯片。
飞思卡尔监控系统 篇11
1.1 引入刹车系统的由来
为了达到以最快速度跑完不同赛道段的目的, 即每段赛道均已可平稳地用最大速度完成, 理想情况下在“理想变速分界线” (见图1) 速度变为下一赛道段可跑的最大速度, 几乎没有“速度浪费”现象的存在。实际情况是赛车整体速度变化必须完成在一个时间区间内, 而且在以线性变化、时间最短 (“实际线性变速区”距离最短) 的同时赛车保持平稳为最佳, 这与赛道环境、摄像头等采集设备的前瞻等因素有较大关系, 为了减小这些因素的影响, 达到人为可控且高效地完成比赛, 故引入智能车刹车系统。
1.2 实现刹车的硬件基础
赛车的动力来自电机, 而电机是由BTS7960 驱动芯片来驱动, 主控芯片XS128 通过自带的PWM模块输出端口输出2路PWM波, 通过2 片BTS7960 驱动芯片后输出控制电机正反转的。如图2 所示, PP1 为控制正转的PWM波, PP3 为控制反转的PWM波。以PP3 的占空比来实现反转的输出量, 从而实现刹车的功能。
1.3 实现刹车的软件基础
本文是基于摄像头组别的智能车, 摄像头采集的数据是智能车进行控制并判断的关键输入, 通过软件滤波和二值化后得到的二值图像数据是当前以及前方赛道类别的重要判断依据, 同时也是速度控制的重要参考指标。对二值化图像数据的处理采用区分赛道的软件算法, 进而得出当前以及前方的赛道类型, 同时给出该赛道相应速度的预期指标。结合编码器采集的当前车速, 通过算法得出当前PWM所需的输出值。赛道分类及相应赛道变化时所预期的速度变化如表1 所示。
2 研究内容
2.1 1 路PWM输出控制
当只有1 路PWM波输出时, 只能单向控制驱动轮转速的快慢, 降速控制完全只能依靠地面摩擦力等人为不可控、不确定因素来进行控制, 无法对赛车的整个运行状态进行平稳有效地控制, 不能满足比赛竞速的目的。
2.2 2 路PWM输出控制
2 路PWM波输出可对驱动轮进行正反转控制, 故可有效地实现对赛车速度进行平稳有效地控制。
由于车模结构的特殊性, 飞思卡尔智能车实现刹车可以由电机抱死或电机反转2 种方法来实现。由于电机是由全H桥电路驱动控制, 故PWM波周期应适当, 防止刹车时驱动芯片过热保护而停止工作, 并在驱动芯片和主控芯片之间加缓冲芯片, 防止大电流回流烧坏主控芯片。
2.2.1 电机抱死刹车
电机抱死刹车是通过输入大小相等的2 路PWM波使电机停转, 通过电机内部磁场将电机转轴卡死, 外力无法带动转轴致使车驱动轮停转。此种方法的优点是易于精确控制停车, 弊端是在赛车高速运行且驱动轮在前的情况下电机突然抱死刹车会导致翻车、甩尾或直接将赛车刹停的情况, 影响赛车运行的稳定性和整体流畅性, 无法很好地完成比赛竞速的目的。
2.2.2 电机反转刹车
电机反转刹车是通过在正常输出正向PWM (使赛车向前进方向运动) 时根据控制需要输出适当的反向PWM波使电机正转受阻从而实现降速, 通过“判断当前赛道及车速、电机瞬时反转输出降速”的循环, 不停修正车速, 达到平稳通过前方赛道的目的。减速过程中通过PID调整控制PWM波输出, 从而控制电机使车速趋于线性变化, 这有利于赛车识别赛道数据信息采集的稳定性和可靠性, 并且具有实时性, 是一种理想可行的刹车系统解决办法。软件实现刹车系统的流程图如图3 所示。
通过反转刹车实现在赛车高速行驶的情况下在不同赛道之间赛车速度平稳高效的变化响应, 从而更有利于达到比赛竞速的目的。
如图4 所示, 当主控芯片通过摄像头对赛道类型判断出来以后, 通过分析, 时间轴上A点为摄像头在采集图像时第一次发现赛道变化时的时间点, 在这之前2 路控制正反转的PWM波PP1、PP3 只有正向PWM波PP1 在输出, 并且输出的PWM波占空比为X%, 代表当前赛道速度所需要的PWM波输出量, 反向PWM波PP3 没有输出量;在经过时间点A之后为通过软件对图像进行处理后发现前方开始有赛道变化即进入实际线性变速区, 正向PWM波PP1 的占空比需调整为Y%, 代表前方赛道速度所需要的PWM波输出量。由于赛车的惯性以及其他不可预见的因素, 赛车此时并不能将速度平稳地、线性地降到预期速度, 此时需要反向PWM波PP3 开始输出, 即刹车系统开始作用, 来协助调节车速变化, 在每输出一个调节周期后通过编码器测速来检测是否在进入前方赛道前达到预期速度, 若达到则停止调节, 若没有则通过PID控制算法改变调节输出量即反向PWM波PP3 的占空比Z%继续调节, 直至通过编码器检测车速达到预期速度。这期间PID的参数会随图像分析中赛道行号的变化率做出调整, 以使其在理想变速分界线之前完成调节。
由于在[t0, t0+FD/v]这段调节时间内调节动作是周期性的, 故会出现失调、超调等失误行为 (见图5) 。
此时也会对赛车的平稳运行产生一定的影响, 根据软件算法的描述, 即每个调节周期对2 路PWM波的增加或减少量是决定是否出现超调或失调现象的关键因素, 故应在每个调节周期内对采集回来的速度与下一赛道预期速度进行实时比较后对PWM波占空比的增加或减少量进行相应改变, 使在调节时间内的速度保持近似线性变化。
另外PWM的初始改变量不宜过大, 且是以正向PWM输出PP1 从X%占空比变化到Y%为主要目的, 反向PWM输出PP3 辅助使速度快速 (高效性) 变化的同时也保持速度线性 (平稳性) 变化, 随着每一调节周期的反馈比较进而对变化量参数改变后再进行控制输出, 直至赛车在进入下一赛道类型前平稳运行在预期速度, 从而达到赛车在变速的过程中依然快速且平稳运行的目的。
3 核心程序
4 结语
通过引入刹车系统实现赛车在高速运行情况下的有效制动, 减少了“实际线性变速区”的范围以及赛车因速度过快却无法控制而产生的车体晃动、甩尾、漂移等不稳定情况的出现, 从而增加了赛车能以更快的速度平稳跑完赛道的可能性, 也为以更快速度且平稳的完成比赛提供了更多的可能。
参考文献
[1]李俊, 王军辉, 谭秋林, 等.基于MC9S12XS128控制器的智能车图像处理技术研究[J].化工自动化及仪表, 2012 (2) .