电动汽车CAN总线设计--汽车CAN总线
成都盘沣科技的工程师今天将为大家介绍电动汽车CAN总线设计.汽车电子行业的同仁们都知道汽车CAN总线硬件连接简单,有良好的可靠性、实时性和性能价格比. 汽车CAN总线能够满足现代自动化通讯的需要,已成为工业数据总线通讯领域中最为活要跃的一支。
电动汽车CAN总线设计--汽车CAN总线
1 电动汽车对通讯网络的需求
目前,电动汽车的发展得到了各国的高度重视.电动汽车成为未来汽车发展的主流方向。当前我国电动汽车电动汽车内电气元件极多,需要实时传输和共享的数据很多.如何提高电动汽车通讯的实时性、可靠性和应急处理能力成为电动汽车通讯的难点所在. 我们采用TMS320LF2407型DS作为电动汽车通讯系统的主处理器,利用DSP良好的快速处理能力提高数据处理速度,从而提高通讯的实时性;利用 DSP内嵌的CAN总线模块作为CAN的控制器,减少硬件电路的复杂性,从而提高通讯的可靠性;通过软件设计紧急时刻屏蔽次要因素来提高电动汽车的应急处理能力。
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2电动汽车CAN总线通讯方案
电动汽车控制需要良好的通讯协调性和运行可靠性。良好的通讯系统是实现电动汽车可靠运行的关键. CAN总线结构是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。 图2 是一个典型的电动汽车CAN总线结构示意图,包括整车动力部分的主电动机控制器、电池组管理系统、电动汽车屏幕显示系统等多个设备,这些子系统之间通过 CAN进行数据通讯和命令传输。 每个节点设备都能够在脱离CAN 总线的情况下独立完成自身系统的运行,从而满足车辆运行安全性的需要。 同时,CAN总线也不会因为某个设备的脱离而出现系统结构崩溃的现象。
图1电动汽车CAN 总线结构图
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3 控制方案
电动汽车总成控制我们采用先进的模糊控制,采用的控制器也是TMS320LF2407型的DSP。对采集到的刹车信号,加速信号和反馈回的转速信号进行模糊处理,得到期望的转速信号,并将得到的转速值通过CAN 总线传送到电动机的控制机构,对电动机进行控制,满足驾驶员的驾驶意图。 同时管理灯光系统和屏幕显示系统. 屏幕显示系统实时显示电动汽车的运行状态。
图2 电动汽车控制系统结构框图
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4电动汽车总成控制器CAN通讯的软件实现
电动汽车总成控制器是电动汽车的心脏,它需要频繁的接收和发送数据对电动汽车进行实时控制和检测. 发送信息采用查询方式,接收信息采用中断方式. 通过设定不同事件的不同优先级来确定信息的接收和发送顺序,同时增加紧急事件处理程序来提高控制器处理紧急事件的能力,保证车辆和人身安全. 紧急事件处理程序是当紧急事件发生时,如执行器件损坏,急刹车和急转弯等,通过暂时屏蔽低优先级事件,如电池电量检测,LCD 显示系统等,使控制器有足够的时间处理紧急事件,以提高控制器的实时控制能力和应急处理能力。 
图3 控制器软件流程图
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5 CAN总线模块
CAN 总线模块是DSP的一个16位的外设,是一个完整的CAN 控制器. 除具有CAN 总线的基本功能外,还有一些特有功能,如:对象有六个邮箱,其数据长度为0～8 个字节,其中两个接收邮箱(0、1) ,两个发送邮箱(4、5) ,两个可配置为接收或发送邮箱(3、4) ;自动回复远程请求功能;可编程的CAN 总线唤醒功能;自测试模式功能等. 对CAN 总线的访问分为控制/ 状态寄存器的访问和邮箱的RAM 访问.CAN 总线控制模块的内存空间分配
图4 CAN 总线内存空间分配
CAN 控制器发送的信息帧有两种,一种是发送数据帧,一种是发送远程帧. 发送邮箱有邮箱4 和邮箱5以及被配置为发送方式的邮箱2 和邮箱3. 发送数据帧时,在数据写到发送邮箱的数据区后,如果相应的发送请求位使能,则数据帧被发送到CAN 总线上. 数据帧的数据区可以通过软件设置成1～8 个字节。
图5 CAN 总线数据帧
CAN 总线控制器的接收邮箱有邮箱0和邮箱1及被配置为接收方式的邮箱2 和邮箱3. CAN 控制器在接收信息时,首先要将接收信息的标志符与相应接收邮箱的标志符进行比较,只有标志符相同的信息才能被接收. CAN 总线控制器的接收寄存器使得接收邮箱可以忽略更多的位来接收信息. 但是,如果当接收屏蔽使能位(AME) 为0 时,则局部接收屏蔽寄存器将失效. 只有配置为发送方式的邮箱2 和邮箱3 才可以接收自动应答远程帧. 当邮箱接收到远程帧后,接收节点将自动发送一个数据帧作为应答。
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6接口电路设计
由于DSP 本身内带CAN 总线模块,所以不需要专门的CAN 控制器,DSP 本身不具有CAN 收发器,需要外接CAN 收发器82C250 ,中间使用光电隔离器6N137. 如果距离很短,可以不使用光电隔离器.
图6 DSP 与CAN 总线硬件连接图
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7 结 论
目前,现场总线在自动化领域中快速发展,汽车CAN总线作为一种很有影响的现场总线,采用了许多新的技术和设计,使汽车CAN 总线成为最有发展前途的现场总线之一。汽车CAN 总线以其高实时性、高可靠性和高灵活性,在工业自动化控制中得到了越来越多的应用。本文应用DSP 控制器作为CAN 总线的微处理器,利用DSP 很强的数据处理能力和CAN 总线传输速率高、可靠性高的特点,对电动汽车内复杂的通讯系统提出解决方案. 实验证明,本系统不但解决了电动汽车通讯对实时性的要求,而且可靠性和稳定性都得到了提高。
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以上内容就是成都盘沣科技工程师为大家介绍的 电动汽车CAN总线设计，希望能够为大家提供更多实用的行业信息，我们也努力做好研发，生产汽车电子与汽车CAN总线教学系统，为高校提供汽车电子师资培训，为广大同仁提供优质的咨询服务，成都盘沣科技愿与大家共同成长，创造辉煌。
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