2.3.1 主程序模塊

　　為增加系統的執行效率，實現多任務程序運行，系統通過移植，嵌入了μC/OS-Ⅱ操作系統。程序流程圖中啟動任務模塊為嵌入μC/OS-Ⅱ操作系統時程序常用模式。

　　2.3.2 啟動任務模塊

　　在程序運行時，先執行啟動任務，然后根據按鍵情況，執行通訊任務或定時采樣任務。

　　2.3.3 定時采樣模塊

　　軟件中實現每1s采樣一次加速度并做A/D轉換，存儲在Flash中。若發生了撞車事故并符合算法的點火條件，記錄當前數據存放地址，適時發出點火指令，啟爆氣囊，同時，再采樣90個數據點。在分析現場時，碰撞前的90個數據和撞車后的90個數據可記錄在LM3S1138內置的flash中，作為黑匣子信息分析事故原因。

　　本系統選用加入垂直量的移動窗積分算法。由于篇幅所限，將在后續文章中論述。

　　2.3.4 串行通訊模塊

　　事故發生后，PC機通過串行口讀出氣囊控制系統黑匣子中的數據，作為分析事故之用。開發人員可自行設置讀取黑匣子水平方向加速度和垂直方向加速度數據的密碼。

　　3 性能試驗

　　目前汽車業內普遍采用的是5英寸（1英寸=254cm）30ms準則來確定安全氣囊的最佳點火時刻。在汽車碰撞過程中，乘員相對于車體向前移動5英寸時刻的前30ms是氣囊的最佳點火時刻。其依據是大多數已系好安全帶的轎車乘員與轉向盤之間的間距為12英寸，氣囊充氣后的厚度為約為7英寸，氣囊從點爆到充滿氣體的時間為30ms。當氣袋充滿氣體的時刻乘員恰好與氣袋接觸，氣囊保護作用最佳。若氣囊點火過早，當乘員接觸到氣囊時，氣囊已泄氣，起不到保護作用。

　　當氣囊點火過晚，乘員由于慣性前移，氣囊會把乘員打傷甚至致死。所以最佳點火時間是設計安全氣囊控制器的關鍵。而本系統利用積分窗算法和ARMCortex處理器相結合，取得了較好的效果，試驗結果和該準則基本吻合。

　　3.1 臺車試驗

　　臺車試驗在南昌大學科技學院汽車碰撞實驗室進行，如圖5所示。碰撞后，乘員身體前移的時刻比碰撞時刻滯后。滯后的大小主要取決于某款車型的吸能性能。由于臺車上只有安全氣囊控制系統，并無任何吸能裝置，吸能幾乎為零。故在本試驗中，認為碰撞時刻即為乘員開始前移的時刻。臺車在滑行軌道上由繩索牽引。時速由40km/h逐漸遞增到60km/h。試驗過程由高速攝像機錄制，通過慢放錄像，測得在碰撞時刻后氣囊打開時刻。數據如表1所示。

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　　試驗數據表明，氣囊打開時刻與最佳點火時刻偏差很小，在此偏差內不會發生氣囊彈傷乘員或過早漏氣的現象。

　　3.2 實車試驗

　　在國家某機動車檢測中心，用某型號國產轎車進行了實車試驗。碰撞類型為正面碰撞。駕駛員座椅上放置了假人，且已系好安全帶。碰撞時速為60km/h。碰撞對象為蜂窩鋁。假人傳感器數采系統采樣頻率為1kHz。通過前期試驗可知，該款車型的吸能形變過程約持續50ms,故在實車試驗前，對氣囊控制系統的程序進行了相應修改。試驗現場錄像截圖如圖6所示。

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　　通過現場放置的高速攝像機錄像的回放，可知乘員在向前移動了30ms后，安全氣囊準確爆破。實車試驗表明，安全系統控制系統可較為準確地控制氣囊的最佳點火時刻。

　　4 結語

　　由于安全氣囊要求在極短的時間內對碰撞事故作出處理，因此要求控制系統能在瞬間完成實時處理和復雜運算的過程，即要求其具有較高的運算速度，時滯較小，以適應汽車安全氣囊的實時控制要求。而一般的8位單片機編程簡單，易于應用，但信號處理能力不強。本系統采用基于ARMCortexM3內核的32位高性能微控制器LM3S1138,嵌入μC/OS-Ⅱ操作系統，利用移動積分窗爆破算法，完成了系統設計。臺車試驗和實車試驗表明，本系統可較為準確的控制氣囊的最佳點火時刻，從而有效保護駕駛員的安全。系統軟件設計部分使用了TI官方免費提供的驅動庫，采用模塊化設計，簡化了開發過程。LM3S1138微控制器是片上系統（SoC）。集成了ADC、模擬比較器、flash存儲器等外設資源并且價格低廉，故構建的系統集成度高、體積小、成本低。LM3S1138多達46個I/O口，增加了系統的可擴展性，可在此基礎上研發多級智能型汽車安全氣囊控制系統。
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