【正文】 ，從行駛、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制到安全保證系統(tǒng)及儀表報(bào)警系統(tǒng)，從電源管理到為提高舒適性而作的各種努力，使汽車電氣系統(tǒng)形成一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，而且這一系統(tǒng)都集中在駕駛室控制。 從信息共享角度分析，現(xiàn)代典型的控制單元有制動(dòng)控制系統(tǒng)(ABS/ASR)、動(dòng)力總成控制系統(tǒng)PTCM(Powertrain Control Module)、動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)BPCM(Battery Pack Control Module)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)DMCM(Driver Motor Control Module)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及儀表控制系統(tǒng)IPCM(Instrument Pack Control Module)等等。CAN總線的產(chǎn)生控制器局部網(wǎng)（CAN－CONTROLLER CAN總線接口技術(shù)CAN（Control Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。(2) CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)最多可在134μs內(nèi)得到傳輸。(5) CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率5kbps一下）；通信速率最高1Mbps（此時(shí)的通信距離最長為40m）。(9) CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光線。數(shù)據(jù)鏈路層邏輯鏈路子層 接收濾波 超載通知 恢復(fù)管理媒體訪問控制子層 數(shù)據(jù)封裝/拆裝 幀編碼（填充/解除填充） 媒體訪問管理 錯(cuò)誤監(jiān)測(cè) 出錯(cuò)標(biāo)定 應(yīng)答 串行化/解除串行化物理層 位編碼/解碼 位定時(shí) 同步 （驅(qū)動(dòng)器/接收器特性）監(jiān)控器故障界定總線故障管理圖 CAN的分層結(jié)構(gòu)和功能 SAEJ1939協(xié)議SAEJ1939協(xié)議技術(shù)背景在當(dāng)今的中高檔汽車中都采用了汽車總線技術(shù)。CAN總線本身攜帶了物理層及數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范，這為不同的汽車廠商制定符合自身需要的應(yīng)用層協(xié)議提供了很大的便利。 物理層，250 Kbits/s，屏蔽雙絞線SAE J193913 網(wǎng)絡(luò)層SAE J193971（2）數(shù)據(jù)鏈路層SAEJ1939的數(shù)據(jù)鏈路層在物理層之上提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸功能。其中傳輸協(xié)議用于長度大于8個(gè)字節(jié)的參數(shù)組（PGN）的收發(fā)。（4）應(yīng)用層應(yīng)用層詳細(xì)定義SAEJ1939協(xié)議應(yīng)用層所用到的SPN(可疑參數(shù)編號(hào))和PGN（參數(shù)組）。SAEJ1939協(xié)議具有如下特點(diǎn)：（1），物理層標(biāo)準(zhǔn)與ISO11898規(guī)范兼容并采用符合該規(guī)范的CAN控制器及收發(fā)器。（3）。首先介紹SAEJ1939在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方面的應(yīng)用，SAEJ1939網(wǎng)絡(luò)層中定義了如何構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)及連接的功能。可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)信號(hào)，使數(shù)據(jù)傳輸更遠(yuǎn)的距離。（3）路由。其次介紹SAEJ1939協(xié)議在故障診斷方面的應(yīng)用。在數(shù)據(jù)鏈路層上定義一個(gè)安全的框架，使得符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具執(zhí)行必要的診斷任務(wù)。建立J1939網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與開發(fā)工具之間的連接。包括讀取出錯(cuò)數(shù)據(jù)、清除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)通信參數(shù)、獲取節(jié)點(diǎn)的配置以及其他的一些信息。因此所有的控制節(jié)點(diǎn)都應(yīng)該具備以下功能:讀取診斷故障代碼、清除診斷故障代碼、獲取實(shí)時(shí)信息。CAN總線傳輸速度快，在傳輸距離小于40 m時(shí)，最大傳輸速率可達(dá)1 Mb/s，這對(duì)于控制要求很高的電動(dòng)車電控系統(tǒng)來說，是非常好的。為了解決傳統(tǒng)通信的缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)通信采用傳輸速度快、傳遞數(shù)據(jù)量大的CAN總線作為通信線路，其通信原理如下：在電動(dòng)車控制系統(tǒng)中,控制器包括:制動(dòng)控制器(ABS/ASR)、動(dòng)力總成控制器PTCM(Powertrain Control Module)、動(dòng)力蓄電池管理器BPCM(Battery Pack Control Module)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器DMCM(Driver Motor Control Module)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制器及儀表控制器IPCM(Instrument Pack Control Module)等。CAN驅(qū)動(dòng)器全部采用PCA82C 當(dāng)電動(dòng)車轉(zhuǎn)彎時(shí)，根據(jù)傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)，其轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)由方向盤產(chǎn)生，其方向盤直接控制電動(dòng)車的前輪方向，從而改變電動(dòng)車行駛的方向。傳感器探測(cè)到電動(dòng)車轉(zhuǎn)到180度后，其信號(hào)傳到各個(gè)控制模塊，原來運(yùn)行于緊急轉(zhuǎn)向的程序就返回主程序）之后，電動(dòng)車運(yùn)行于平穩(wěn)行駛狀態(tài)。（1） 中央處理單元（CPU）：采用在MC68020基礎(chǔ)上形成的32位CPU，稱作CPU32。當(dāng)使用低功耗停機(jī)指令完全停止系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)，仍可保存所有寄存器的內(nèi)容不變。MC68376微控制器具有系統(tǒng)集成模塊（SIM）。（6）具有通用定時(shí)（GPT）單元。它有自己的執(zhí)行單元、3級(jí)優(yōu)先級(jí)控制器、數(shù)據(jù)RAM、雙定時(shí)基準(zhǔn)和微程序ROM等。8kCAN總線電源CAN總線接口電路的專用的電源采用CAN+5V，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(dòng)不影響CPU的正常工作電壓。（2） 光信號(hào)單向傳輸，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無反饋，可有效阻斷電路或系統(tǒng)之間的電聯(lián)系，但并不切斷他們之間的信號(hào)傳遞。（6） 易與邏輯電路連接。然而，在協(xié)議控制器和收發(fā)器之間使用光耦通常會(huì)增加總線節(jié)點(diǎn)的循環(huán)延遲。當(dāng)位速率很高時(shí)，例如500kbit/s時(shí)，則應(yīng)考慮使用延遲小于40ns的高速光耦，譬如：HCPL7101。使用光耦還要考慮到將 模式控制輸入連接到高電平有效的復(fù)位信號(hào)，例如當(dāng)本地收發(fā)器電源電壓（在斜率上升和下降過程中）沒有準(zhǔn)備好的情況下禁能收發(fā)器。此器件對(duì)總線提供差動(dòng)發(fā)送能力，對(duì)CAN 控制器提供差動(dòng)接收能力。(1) 高速模式： 支持最大的總線長度和/或速度。參考電壓輸出和基本的接收器功能仍然活動(dòng)，但以非常低的功耗工作。在隱性狀態(tài)中， CANH 和CANL輸入通過典型內(nèi)部阻抗是17k的接收器輸入網(wǎng)絡(luò)。為了提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，在82C250與CAN總線的接口部分采用了一定的安全和抗干擾措施。系統(tǒng)的采集機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的采集機(jī)構(gòu)，各個(gè)控制模塊的不同，所使用的傳感器也不相同。本設(shè)計(jì)具體介紹電源管理ECU模塊，其具體執(zhí)行機(jī)構(gòu)放在下一節(jié)再講。當(dāng)蓄電池電壓下降至保護(hù)電壓時(shí)停止放電，計(jì)時(shí)器顯示記錄放電時(shí)間及電池容量。電源管理ECU模塊的硬件結(jié)構(gòu)圖 電源管理ECU模塊的硬件選擇首先，電源管理模塊最為重要的部分是電源，在此系統(tǒng)中，選擇鎳氫電池作為供電電源。鎳氫電池應(yīng)用于電動(dòng)車，也有一定的要求的。其次，直流電動(dòng)機(jī)的選擇。永磁無刷直流電機(jī)其主要技術(shù)指標(biāo)為：額定電壓：120VDC 輸出功率：3KW額定轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)速：5000r/min 效 率：90%第三，電源管理ECU模塊的控制器采用MC68376內(nèi)嵌的TouCAN ,TouCAN相當(dāng)于一個(gè)控制器，TouCAN的基本特性有： TouCAN模塊是MC68376內(nèi)嵌的實(shí)現(xiàn)CAN通信協(xié)議的CAN控制器。本次設(shè)計(jì)選用的是SAEJ 1939協(xié)議，SAEJ 1939協(xié)議是由美國汽車工程師協(xié)會(huì)——卡車和公共汽車電氣電子委員會(huì)下的卡車和公共汽車控制和通訊網(wǎng)絡(luò)分委員會(huì)制定的高層CAN網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。 TOUCAN　結(jié)構(gòu)框圖第四，電源管理的信號(hào)采集機(jī)構(gòu)（傳感器）采用霍爾型傳感器。采用高導(dǎo)磁率的軟磁鐵材料和優(yōu)質(zhì)的進(jìn)口霍爾元件，配備高可靠的電子電路組成。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀由7個(gè)不同的位場(chǎng)組成，即幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、CRC場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)和幀結(jié)束。屏蔽寄存器可用于選擇一組標(biāo)識(shí)符，以便映像于接收緩沖器中，屏蔽寄存器的每一位都是可編程的。DLC的數(shù)據(jù)是獨(dú)立的，它可以是0～8中的任何數(shù)值，這一數(shù)值為對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)幀的DLC。出錯(cuò)界定符包括8個(gè)隱位，出錯(cuò)標(biāo)志發(fā)送后，每個(gè)站都發(fā)送一個(gè)隱位，并監(jiān)視總線，直到檢測(cè)到隱位，此后開始發(fā)送剩余的7個(gè)隱位。 軟件設(shè)計(jì) CAN總線通信設(shè)計(jì)流程圖由于本設(shè)計(jì)是CAN總線的電動(dòng)車電控系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)，所以本設(shè)計(jì)要寫CAN總線通信程序，但其通信程序中含有一個(gè)中斷，接收?qǐng)?bào)文后產(chǎn)生中斷，其中斷程序采用電源管理ECU模塊，即檢測(cè)鎳氫電池的電壓是否滿足起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的要求，若滿足就供電；若不滿足，就發(fā)送報(bào)文到CAN總線，既顯示電壓不足，需要充電。首先，準(zhǔn)備設(shè)備。根據(jù)此系統(tǒng)的設(shè)備要求和學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備的實(shí)際情況，可以選擇電機(jī)實(shí)驗(yàn)室。 系統(tǒng)調(diào)試 由于我只是負(fù)責(zé)CAN總線的電動(dòng)車電控系統(tǒng)通信部分，我只做了一個(gè)電動(dòng)車電控系統(tǒng)通信部分（電源管理ECU模塊）的硬件系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，用了一種傳感器，即霍爾電流傳感器HLAIV，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)這傳感器使用正負(fù)極被互換。我就把那些不和服要求的電阻進(jìn)行了拆換，拆下單獨(dú)測(cè)量電阻，而這些電阻值又是正常的，但是接到電路板上面后仍發(fā)現(xiàn)阻值變大或變小。在這個(gè)過程中我用的調(diào)試軟件是MATLAB仿真，我對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的主程序和中斷程序進(jìn)行了調(diào)試。將PC機(jī)聯(lián)入MC68376仿真芯片，打開電源，用萬用表測(cè)量CAN總線供電電源和MC68376仿真芯片供電電源確為+5V，于是開始調(diào)試。然后調(diào)入中斷服務(wù)程序，編譯、運(yùn)行。第五章 結(jié)論基于CAN總線的電動(dòng)車電控系統(tǒng)通信可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的制動(dòng)控制模塊（ABS/ASR）、動(dòng)力總成控制模塊（PTCM）、動(dòng)力蓄電池管理模塊（BPCM）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊（DMCM）、動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制模塊以及儀表控制模塊（IPCM）等等控制模塊的數(shù)據(jù)交換，如電動(dòng)車系統(tǒng)要求起動(dòng)電動(dòng)車，要求動(dòng)力蓄電池管理模塊提供電源，儀表控制模塊顯示蓄電池電壓大小，和電動(dòng)車可以行駛多少路程。這是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)過程，在這過程中我學(xué)到了很多知識(shí)，我學(xué)習(xí)到了該如何去做好已有的事情，也發(fā)現(xiàn)了自己在課堂里學(xué)到的東西是那么的少，在需要用到知識(shí)時(shí)是那么的匱乏。無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢及系統(tǒng)制作，指導(dǎo)老師李凱南治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，品德高尚，平易近人，在我作畢業(yè)設(shè)計(jì)期間不僅傳授了做學(xué)問的秘訣，還傳授了做人的準(zhǔn)