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根据CAN总线通讯的规划与开发

摘要:以MC68376集成CAN控制器为例,阐述了纯电动车(EleotdcVehicle,简称EV)电控系统采用SAEJl939通信协议实现CAN总线通信的设计要点,给出了基于CAN通信的动力蓄电池监

跟着轿车上电子操控设备越来越多,车身布线也愈来愈杂乱,使得运转牢靠性下降,毛病修理难度加大。为了进步信号的运用率,要求大批数据信息能在不同的电控单元中同享,一起轿车归纳操控体系中很多的操控信号也能实时进行交流。可是,传统的轿车电子体系选用串行通讯的办法,如用SAE1587等规范来施行,通讯速度较慢、传递的数据量少,远不能满意高速通讯的需求。

近年来CAN总线已开展成为轿车电子体系的干流总线,并有依据CAN总线通讯协议的车辆使用层通讯规范SAEJ1939[1~4]产生。 图1 运用CAN总线开发的纯电动车(EV)电控体系通讯网络具有通讯速率高、精确、牢靠性高的特色,易于整车操控网络的衔接和办理,为传感器信号、各个操控单元的核算信息和运转状况的同享以及随车或离车毛病诊断等供给了根底渠道,一起开发依据该通讯网络的操控器在线标定和实时监测体系也成为可能。

本文选用依据CAN2.OB的SAEJ1939通讯协议,以MC68376为例,规划开发了使用于EV电控体系的CAN总线通讯体系。 图2 1 EV电控体系CAN通讯的规划

1.1 EV操控体系CAN总线通讯原理 在EV操控体系中,操控器包括:制动操控器(ABS/ASR)、动力总成操控器PTCM(Powertrain Control Module)、动力蓄电池办理器BPCM(Battery PackControl Module)、驱动电机操控器DMCM(Driver Motor Control Module)、动力转向操控器及外表操控器IPCM(1nstrument Pack ControlModule)等。在各操控器之间经过CAN通讯网络交流数据,完成数据同享并使各自的操控功用都有所进步。图1为EV各操控器之间的 CAN通讯原理图。

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1.2 EV电控体系CAN通讯的规划 依据CAN通讯原理,硬件主要由CAN操控器和CAN驱动器组成。动力操控总成PTCM和电池办理操控模块BPCM选用32位高功用微处理器 MC68376上集成的CAN操控器;外表操控器IPCM模块选用FUJ 32位高功用微处理器上集成的CAN操控器;电机操控DMCM模块、动力转向操控模块和制动操控模块选用SJA1000操控器。CAN驱动器悉数选用 PCA82C250。 图2是EV的车载CAN通讯网络节点衔接图,每个总线结尾均接有用RL表明的按捺反射的负载电阻。负载电阻衔接在CAN-H和CAN-L之间,关于不带集成终端电阻(一般运用)的ECU,此电阻为60Ω;关于带有集成终端电阻的ECU,此电阻为120Ω。终端负载电阻最好置于总线结尾,撤销ECU内部的负载电阻RL,由于假如其间一个ECU从总线断开,总线将丢掉终端。

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下面以32位高智能微处理器MC68376为例介绍EV电控体系CAN通讯的规划。

1.3 依据MC68376的EV电控体系CAN通讯的规划[6~7] 1.3.1 MC68376内嵌的TouCAN的根本特性 TouCAN模块是MC68376内嵌的完成CAN通讯协议的CAN操控器。其最高传输速度高达1Mbit/s,可一起支撑CAN协议中的规范(11位) 和扩展(29位)ID两种报文形式。TouCAN模块包括16个具有发送和接纳功用的报文缓冲器。此外,它还具有报文过滤功用,用于对接纳到的报文ID码和预先设定的接纳缓冲区ID码进行比较,然后确认接纳到的报文是否有用。 图3为TouCAN的结构框图,其间CANTX和CANRX分别为发送和接纳引脚。

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1.3.2 MC68376 CAN通讯硬件接口的规划 图4是CAN节点硬件接口电路原理图,其间CAN+5V是CAN总线接口电路专用的电源,完成CAN总线电源与CPU电源的阻隔,使CAN体系的电压动摇不影响CPU的正常作业电压。6N137为光电耦合芯片,可完成电信号之间的电气阻隔。 PCA82C250用来供给对总线的差动发送才干和对CAN操控器的差动接纳才干,彻底与ISO11898规范兼容。在运动环境中,PCA82C250具有抗瞬变、射频电磁搅扰的功用,内部的限流电路在电路短路时具有对传送输出级进行维护的功用。 图6

1.3.3 MC68376 CAN通讯软件的规划 各操控器按规则格局和周期发送数据(车速、蓄电池电压、电流和温度等)到总线上,一起也要接纳其它操控器的信息。总线上其它操控器依据需要各取所需的报文。关于接纳数据,本体系选用中止的方法完成,一旦中止产生,行将接纳的数据主动装载到相应的报文寄存器中。此刻还可选用屏蔽滤波方法,运用屏蔽滤波寄存器对接纳报文的标识符和预先在接纳缓冲器初始化时设定的标识符进行有挑选地逐位比较,只要标识符匹配的报文才干进入接纳缓冲器,那些不符合要求的报文将被屏蔽于接纳缓冲器外,然后减轻CPU处理报文的担负。而且不同数据放人不同的报文寄存器中,因此在接纳中止服务程序中即可很容易地判别出中止是由哪个接纳报文引起的。

图5为依据MC68376的CAN通讯程序流程图。 图7 2 CAN通讯在EV电控体系开发中的使用 EV电控体系CAN通讯建立了各操控器之间的通讯网络,完成了各操控器之间以及与外表盘的信息互通。经过开发的在线标定体系和监测体系,在PC机上可以实时监测各操控器的参数。图6和图7为运用CAN通讯规划的镍氢电池实时监测体系取得的充放电特性曲线。CAN通讯数据传输速率为500kbit/s,该体系实时地反映了镍氢电池充放电的特性。

CAN总线作为一种牢靠的轿车核算机网络总线已开端在先进的轿车上得到使用,使得各轿车核算机操控单元可以经过CAN总线同享一切的信息和资源,到达简化布线、削减传感器数量、防止操控功用重复、进步体系牢靠性和可维护性、下降成本、更好地匹配和协调各个操控体系的意图。这样使得轿车的动力性、操作稳定性、安全性都上升到新的高度。跟着轿车电子技术的开展,具有高度灵活性、简略的扩展性、优秀的抗搅扰性和处理过错才干的CAN总线通讯协议必将在轿车电控体系中得到更广泛的使用。

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