基于CAN總線的EV電控系統(tǒng)通信的設(shè)計(jì)與開發(fā) [日期：2004-12-8] 來源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：戴西槐 朱建新 彭毅剛 張毅楊林 卓 斌 [字體：控制器為例，闡述了純電動車(Eleotdc Vehicle，簡稱EV)電控系統(tǒng)采用SAEJl939通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)CAN總線通信的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，給出了基于CAN通信的動力蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)的電池充放電特性曲線。實(shí)驗(yàn)證明CAN總線通信速率高、準(zhǔn)確、可靠性高。

關(guān)鍵詞：電控系統(tǒng) CAN總線 通信 MC68376

隨著汽車上電子控制裝置越來越多，車身布線也愈來愈復(fù)雜，使得運(yùn)行可靠性降低，故障維修難度加大。為了提高信號的利用率，要求大批數(shù)據(jù)信息能在不同的電控單元中共享，同時(shí)汽車綜合控制系統(tǒng)中大量的控制信號也能實(shí)時(shí)進(jìn)行交換。但是，傳統(tǒng)的汽車電子系統(tǒng)采用串行通信的方法，如用SAE1587等標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施，通信速度較慢、傳遞的數(shù)據(jù)量少，遠(yuǎn)不能滿足高速通信的需求。近年來CAN總線已發(fā)展成為汽車電子系統(tǒng)的主流總線，并有基于CAN總線通信協(xié)議的車輛應(yīng)用層通訊標(biāo)準(zhǔn)SAEJ1939[1～4]產(chǎn)生。

傳感器信號、各個(gè)控制單元的計(jì)算信息和運(yùn)行狀態(tài)的共享以及隨車或離車故障診斷等提供了基礎(chǔ)平臺，同時(shí)開發(fā)基于該通信網(wǎng)絡(luò)的控制器在線標(biāo)定和實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)也成為可能。

本文采用基于CAN2．OB的SAEJ1939通信協(xié)議，以MC68376為例，設(shè)計(jì)開發(fā)了應(yīng)用于EV電控系統(tǒng)的CAN總線通信系統(tǒng)。

模塊BPCM采用32位高性能微處理器MC68376上集成的CAN控制器；儀表控制器IPCM模塊采用FUJ 32位高性能微處理器上集成的CAN控制器；電機(jī)控制DMCM模塊、動力轉(zhuǎn)向控制模塊和制動控制模塊采用SJA1000控制器。CAN驅(qū)動器全部采用PCA82C250。

圖2是EV的車載CAN通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接圖，每個(gè)總線末端均接有用RL表示的抑制反射的負(fù)載電阻。負(fù)載電阻連接在CAN-H和CAN-L之間，對于不帶集成終端電阻(通常使用)的ECU，此電阻為60Ω；對于帶有集成終端電阻的ECU，此電阻為120Ω。終端負(fù)載電阻最好置于總線末端，取消ECU內(nèi)部的負(fù)載電阻RL，因?yàn)槿绻渲幸粋�(gè)ECU從總線斷開，總線將丟失終端。

下面以32位高智能微處理器MC68376為例介紹EV電控系統(tǒng)CAN通信的設(shè)計(jì)。

1．3 基于MC68376的EV電控系統(tǒng)CAN通信的設(shè)計(jì)[6～7]

1．3．1 MC68376內(nèi)嵌的TouCAN的基本特性

TouCAN模塊是MC68376內(nèi)嵌的實(shí)現(xiàn)CAN通信協(xié)議的CAN控制器。其最高傳輸速度高達(dá)1Mbit／s，可同時(shí)支持CAN協(xié)議中的標(biāo)準(zhǔn)(11位)和擴(kuò)展(29位)ID兩種報(bào)文模式。TouCAN模塊包含16個(gè)具有發(fā)送和接收功能的報(bào)文緩沖器。此外，它還具有報(bào)文過濾功能，用于對接收到的報(bào)文ID碼和預(yù)先設(shè)定的接收緩沖區(qū)ID碼進(jìn)行比較，從而確定接收到的報(bào)文是否有效。

圖3為TouCAN的結(jié)構(gòu)框圖，其中CANTX和CANRX分別為發(fā)送和接收引腳。

1．3．2 MC68376 CAN通信硬件接口的設(shè)計(jì)

圖4是CAN節(jié)點(diǎn)硬件接口電路原理圖，其中CAN+5V是CAN總線接口電路專用的電源，實(shí)現(xiàn)CAN總線電源與CPU電源的隔離，使CAN系統(tǒng)的電壓波動不影響CPU的正常工作電壓。6N137為光電耦合芯片，可實(shí)現(xiàn)電信號之間的電氣隔離。

PCA82C250用來提供對總線的差動發(fā)送能力和對CAN控制器的差動接收能力，完全與ISO11898標(biāo)準(zhǔn)兼容。在運(yùn)動環(huán)境中，PCA82C250具有抗瞬變、射頻和電磁干擾的性能，內(nèi)部的限流電路在電路短路時(shí)具有對傳送輸出級進(jìn)行保護(hù)的功能。

圖6

1．3．3 MC68376 CAN通信軟件的設(shè)計(jì)

各控制器按規(guī)定格式和周期發(fā)送數(shù)據(jù)(車速、蓄電池電壓、電流和溫度等)到總線上，同時(shí)也要接收其它控制器的信息�？偩�上其它控制器根據(jù)需要各取所需的報(bào)文。對于接收數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采用中斷的方式實(shí)現(xiàn)，一旦中斷發(fā)生，即將接收的數(shù)據(jù)自動裝載到相應(yīng)的報(bào)文寄存器中。此時(shí)還可采用屏蔽濾波方式，利用屏蔽濾波寄存器對接收報(bào)文的標(biāo)識符和預(yù)先在接收緩沖器初始化時(shí)設(shè)定的標(biāo)識符進(jìn)行有選擇地逐位比較，只有標(biāo)識符匹配的報(bào)文才能進(jìn)入接收緩沖器，那些不符合要求的報(bào)文將被屏蔽于接收緩沖器外，從而減輕CPU處理報(bào)文的負(fù)擔(dān)。并且不同數(shù)據(jù)放人不同的報(bào)文寄存器中，因此在接收中斷服務(wù)程序中即可很容易地判斷出中斷是由哪個(gè)接收報(bào)文引起的。

圖5為基于MC68376的CAN通信程序流程圖。

圖7<