ESP是英文Electronic Stability Program的縮寫，中文譯成“電子穩定程式”。是對旨在提升車輛的操控表現的同時、有效地防止汽車達到其動態極限時失控的系統或程式的通稱。它通過對從各感測器傳來的車輛行駛狀態資訊進行分析，然後向ABS、ASR發出糾偏指令，來幫助車輛維持動態平衡。ESP可以使車輛在各種狀況下保持最佳的穩定性，在轉向過度或轉向不足的情形下效果更加明顯。

本文介紹的是ESP中感測器以及介面技術的電路解析：

電路原理

方向盤轉角感測器介面

方向盤轉角感測器的輸出為正交編碼脈衝。正交編碼脈衝包含兩個脈衝序列，有變化的頻率和四分之一週期(90°)的固定相位偏移，如圖1所示。通過檢測2路訊號的相位關係可以判斷為順時針方向和逆時針方向，並據此對訊號進行加/減計數，從而得到當前的計數累計值，也即方向盤的絕對轉角，而轉角的變化率即角速度，則可通過訊號頻率測出。另外，方向盤轉角感測器有一個零位輸出訊號，當方向盤在中間位置時，該訊號輸出0V，否則輸出5V，通過該訊號，可對絕對轉角進行線上校準。

圖1 方向盤轉角感測器脈衝序列波形

C164CI 與方向盤轉角感測器的介面電路如圖2所示。片內內建增量編碼的正交解碼器，該解碼器使用定時器3的兩個引腳(T3IN、T3EUD)作為正交脈衝的輸入，在正確設定相關暫存器後，定時器3的資料暫存器的值與方向盤轉角成正比，故可方便的計算轉角，本文所使用的方向盤轉角感測器每一圈對應44個脈衝，設定時器3的資料暫存器為T3，則絕對轉角為。

圖2 方向盤轉角感測器介面電路

進行差分運算，即可得到轉角變化速率。微控制器把計算得到的引數通過CAN傳送給ECU。

輪速感測器介面

根據前面部分介紹的輪速感測器訊號特點，設計介面電路如圖3所示。

圖3 輪速感測器介面電路

電路採用兩級濾波和整形，以保證輪速訊號在極低轉速下不會丟失，同時避免因懸架振動引起的訊號干擾。圖中由電阻R2引入第一級遲滯比較，而使用74HC14引入第二級遲滯比較。

橫擺角速度、縱向/橫向加速度感測器

橫擺角速度、縱向/橫向加速度感測器的安裝位置基本相同，輸出都是0V-5V的模擬量，由於汽車顛簸造成的訊號波動特性一致，故封裝在同一模組中。其硬體介面如圖4示，實現硬體模擬前置濾波，以抑制來自感測器的模擬訊號中的高頻噪聲成分，防止在取樣過程中出現混疊現象。

調整圖4中各個阻容元件的引數，即可設定濾波截止頻率和延時大小。汽車執行過程中，在較好路面上行駛時，由於訊號較好，延時儘量要小，而在顛簸路面上行駛，則希望濾波效果要好。但是由於硬體濾波的頻率特性一經設計完畢，無法實時修改，故需要在軟體中設計數字濾波環節。數字濾波常用的有維納濾波器、卡爾曼濾波器、線性預測器、自適用濾波器等。在這裡選用計算量小、實時效能好的一階低通濾波。

圖4 橫擺角速度、縱向/橫向加速度感測器介面電路

本文討論了ESP系統中常用感測器的結構特點及訊號特性，並設計了各個感測器的訊號處理介面，其中包括硬體介面電路以及軟體處理方案。設計了包含橫擺角速度、縱向/橫向加速度感測器的整合模組，通過CAN匯流排與ECU進行資料傳輸，具有較好的抗干擾性和可靠性。