基于ARM单片机的汽车电动助力转向系统的研究

　　本文设计的控制器采用32位的ARM S3C44B0X单片机作为控制器的核心，由于S3C44B0X单片机集成了丰富的硬件资源，使得电路设计大为简化，提高了系统的可靠性，同时也为系统将来的扩展和升级留有一定余地。方向控制信号和PWM信号相结合，经光耦加载到H桥驱动电路，控制电机的运行状态，电路简单易行。脉宽调制方式采用单极性PWM，避免了MOS管直通的可能性，不仅可靠，脉宽占空比也易于调整。

3.1 ARM S3C44B0X介绍

　　SUMSUNG公司的S3C44B0X是基于ARM7 TDMI的体系结构，并在此基础上集成了丰富的外围功能模块，主要有：8KB的Cache,外部扩充存储控制器，LCD控制器，2个UART，5个PWM定时器和1个内部定时器，8路10位ADC，71个通用可编程I/O口，8个外部中断源及看门狗定时器[4]。同时，ARM单片机支持C语言开发，有利于系统控制软件的开发和调试。

3.2 A/D数据的采集

　　S3C44B0X采用的是逐次逼近式10位ADC，输入电压范围为0~2.5V，转换精度为2.5V/210=2.4mV。对于转矩传感器，其输出电压范围为0~5V，所以只需对信号进行低通滤波处理和分压处理。对于电机的采样电流，由于有正负区别，还应通过电平转换使其成为正电压。其电路如图3所示。其中，R1的作用是将霍尔传感器的输出信号(0~50mA)转换成相应的电压信号。

3.3电机控制电路

　　电机的控制电路由方向控制电路和光耦隔离MOSFET H桥电机驱动电路组成。电机驱动电路原理如图4所示。T1、T2、T3、T4为光耦部件，一方面用于系统强电和弱电的隔离，另一方面用于驱动MOSFET部件。所以在选择光耦型号时，应选择输出功率较强的光耦(如TLP250，其输出电流最大可达1.5A)。电机的PWM控制信号和方向控制信号都是经光耦后加载到MOSFET部件的。当T1和T4导通、T2和T3关断时，对应的Q1、Q2导通，Q2、Q3关断，电机电流经Q1、MOTOR、Q4流向地，此时电机正转；电机反转时，器件的通断情况正好相反。