【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 試支持?？梢允归_(kāi)發(fā)工具把各種控制節(jié)點(diǎn)放到具體的測(cè)試模式中以正確設(shè)計(jì)子網(wǎng)體系。診斷工具通過(guò)連接器與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信以獲取診斷數(shù)據(jù)。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。而診斷故障代碼記載了出錯(cuò)的參數(shù)及所在的節(jié)點(diǎn)等主要信息。 基于CAN總線的電動(dòng)車(chē)電控系統(tǒng)通信的特點(diǎn)基于CAN總線的電動(dòng)車(chē)電控系統(tǒng)通信的特點(diǎn)是與其它電控系統(tǒng)通信相比較而言的，大致可歸納如下：（1）可以簡(jiǎn)化電控線路，提高控制的可靠性采用CAN總線后，各種檢測(cè)儀表、控制儀表（包括電動(dòng)儀表、模擬儀表和智能儀表）和單片機(jī)等等自動(dòng)化技術(shù)工具，可以通過(guò)CAN總線相互連結(jié)起來(lái)，從而使得電控總線的線路簡(jiǎn)單，控制的可靠性增強(qiáng)了。（2）資源共享，信息傳輸速度快由于CAN總線為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無(wú)需站地址等節(jié)點(diǎn)信息，所以網(wǎng)絡(luò)上的信息可以共享。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(chē)電控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是非常好的。（3）降低成本由于CAN總線采用雙絞線電纜，具有價(jià)格便宜，質(zhì)量高，與傳統(tǒng)使用的車(chē)內(nèi)昂貴的導(dǎo)線相比，有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益。第二章 硬件電路設(shè)計(jì) 電動(dòng)車(chē)電控系統(tǒng)CAN通信的設(shè)計(jì) 電動(dòng)車(chē)控制系統(tǒng)CAN總線通信在我國(guó)才剛剛起步，首先簡(jiǎn)單介紹一下我國(guó)目前在電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)通信原理。目前我國(guó)設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車(chē)，汽車(chē)電子系統(tǒng)采用串行通信的方法，如用SAE1587等標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)施，通信速度較慢、傳遞的數(shù)據(jù)量少，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足高速通信的需求；以及布線復(fù)雜，得運(yùn)行可靠性降低,故障維修難度加大。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(chē)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。在各控制器之間通過(guò)CAN通信網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享并使各自的控制性能都有所提高。 電動(dòng)車(chē)電控系統(tǒng)CAN通信的設(shè)計(jì) 電動(dòng)車(chē)電控系統(tǒng)CAN通信的方框圖根據(jù)CAN通信原理，硬件主要由CAN控制器和CAN驅(qū)動(dòng)器組成。動(dòng)力控制總成PTCM和電池管理控制模塊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(dòng)力轉(zhuǎn)向控制模塊和制動(dòng)控制模塊采用SJA1939控制器。CAN驅(qū)動(dòng)器全部采用PCA82C 總的工作原理說(shuō)明 電動(dòng)車(chē)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，在這里我僅僅闡述電動(dòng)車(chē)在起動(dòng)和轉(zhuǎn)彎時(shí)的運(yùn)行情況，其相應(yīng)的程序運(yùn)行和如何的停止。 當(dāng)電動(dòng)車(chē)起動(dòng)時(shí)，其起動(dòng)信號(hào)由起動(dòng)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生，信號(hào)通過(guò)CAN總線傳到各個(gè)控制模塊的收發(fā)器PCA82C250中，再傳到各個(gè)控制模塊中，各個(gè)控制模塊中相應(yīng)的程序就開(kāi)始運(yùn)行（其相應(yīng)的程序有：電源管理ECU中的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)供電程序和儀表ECU中的電動(dòng)機(jī)電流LED串行動(dòng)態(tài)顯示程序等等），從而相應(yīng)的信號(hào)采集和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使提供電動(dòng)車(chē)動(dòng)力的兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的牽引力通過(guò)離合器傳到電動(dòng)車(chē)的前輪和后輪，從而使電動(dòng)車(chē)開(kāi)始行駛。 當(dāng)電動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，根據(jù)傳統(tǒng)汽車(chē)設(shè)計(jì)，其轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)由方向盤(pán)產(chǎn)生，其方向盤(pán)直接控制電動(dòng)車(chē)的前輪方向，從而改變電動(dòng)車(chē)行駛的方向。但是，現(xiàn)在采用了微機(jī)控制技術(shù)，電動(dòng)車(chē)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)行微機(jī)控制，即把轉(zhuǎn)向由一個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向模塊控制，使電動(dòng)車(chē)的轉(zhuǎn)向更加精確，更加平穩(wěn)。如果電動(dòng)車(chē)在道路上行駛時(shí)遇到緊急情況，要求180度大轉(zhuǎn)彎，這就要求起動(dòng)緊急轉(zhuǎn)彎按鈕。按下緊急轉(zhuǎn)彎按鈕，其電信號(hào)通過(guò)CAN總線傳到各個(gè)控制模塊，各個(gè)控制模塊中相應(yīng)的程序就開(kāi)始運(yùn)行（在這里最重要的三個(gè)控制模塊是動(dòng)力總成模塊、動(dòng)力轉(zhuǎn)向模塊和制動(dòng)控制模塊，三個(gè)模塊相應(yīng)的程序起動(dòng)，其效果是：動(dòng)力總成模塊控制前輪仍然有一定的轉(zhuǎn)速，這是電動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向的牽引力，而后輪就不提供轉(zhuǎn)速；制動(dòng)控制模塊使后輪在剎車(chē)狀態(tài)，即后輪原地不動(dòng)；動(dòng)力轉(zhuǎn)向模塊提供前輪按要求方向轉(zhuǎn)向，而后輪也由動(dòng)力轉(zhuǎn)向提供與前輪一樣的轉(zhuǎn)向。傳感器探測(cè)到電動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)到180度后，其信號(hào)傳到各個(gè)控制模塊，原來(lái)運(yùn)行于緊急轉(zhuǎn)向的程序就返回主程序）之后，電動(dòng)車(chē)運(yùn)行于平穩(wěn)行駛狀態(tài)。系統(tǒng)硬件電路框圖，它由CAN控制器、CAN收發(fā)器、光電隔離電路、。 系統(tǒng)硬件電路框圖 執(zhí)行、采集機(jī)構(gòu)電路圖控制器對(duì)于系統(tǒng)的核心部件控制器，為了滿(mǎn)足系統(tǒng)的快速反應(yīng)和處理數(shù)據(jù)大等等要求，我在開(kāi)發(fā)這個(gè)系統(tǒng)時(shí)，選擇Motorola公司一款帶CAN模塊的微處理器MC68376。MC68376是Motorola公司專(zhuān)門(mén)為CAN現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)的一款嵌入式單片機(jī)，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，完善的功能，其特點(diǎn)如下：（1） 中央處理單元（CPU）：采用在MC68020基礎(chǔ)上形成的32位CPU，稱(chēng)作CPU32。它與MC68020的指令系統(tǒng)基本相同，并且還增加了多條適合于微控制器應(yīng)用的指令，這樣，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中就可以充分利用已有的成果。最高工作頻率已達(dá)25MHz。 （2）由于采用了全靜態(tài)設(shè)計(jì)、高速互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（HCMOS）工藝制造，所以MC68376微控制器都具有較低的功耗。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。 （3）時(shí)鐘頻率較其它微控制器低很多。，由片內(nèi)的鎖相環(huán)（PLL）電路產(chǎn)生所需的時(shí)鐘頻率，這就使得高頻噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，容易滿(mǎn)足電磁兼容性（EMC）的要求。 （4）MC68376微控制器具有系統(tǒng)集成模塊（SIM）。該模塊由外部總線接口（EBI）、片選控制、系統(tǒng)保護(hù)子模塊、測(cè)試子模塊和系統(tǒng)時(shí)鐘組成。 （5）有隊(duì)列串行模塊（QSM）。該模塊為MC68300系列微控制器提供兩個(gè)獨(dú)立的串行通信接口，它們分別是隊(duì)列串行外圍接口QSPI和串行通信接口SCI。（6）具有通用定時(shí)（GPT）單元。GPT可以實(shí)現(xiàn)輸入捕捉（IC）、輸出比較（OC）、脈沖寬度累加（PAI）、脈沖寬度調(diào)制（PWM）、輔助定時(shí)器時(shí)鐘輸入（PCLK）等功能。（7）具有半智能化的定時(shí)處理單元（TPU）。TPU是MC68376最具特色的模塊之一。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。它可獨(dú)立于CPU之外，執(zhí)行各種定時(shí)、脈沖生成、電機(jī)（特別是步進(jìn)電機(jī)）控制、頻率測(cè)量等與時(shí)間有關(guān)的操作，可大大減輕CPU的負(fù)擔(dān)。（8）RAM、可重構(gòu)定時(shí)器模塊4（CTM4）、16通道的10位隊(duì)列化模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（QADC）。8kBROM模塊、（TouCAN）兩個(gè)部分。與我們熟悉的80C51單片機(jī)相比，（Tou CAN）,可以簡(jiǎn)化硬件電路，提高處理能力。同時(shí)微處理器MC68376內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器的容量都很大，這樣可以增大數(shù)據(jù)處理能力和運(yùn)算速度。CAN總線電源CAN總線接口電路的專(zhuān)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。電氣隔離器為了實(shí)現(xiàn)電信號(hào)之間的電氣隔離，我選擇光電耦合芯片6N137。 光電耦合芯片6N137的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖光電耦合器的運(yùn)行原理：光耦的基本結(jié)構(gòu)是將光發(fā)射器(紅外發(fā)光二極管、紅外LED)和光敏器(硅光電探測(cè)敏感器件)的芯片封裝在同一外殼內(nèi)，并用透明樹(shù)脂灌封充填作光傳遞介質(zhì)，通常將光發(fā)射器的管腳作輸入端，光敏器的引腳作為輸出端，當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)，光發(fā)射器發(fā)出的光信號(hào)通過(guò)透明樹(shù)脂光導(dǎo)介質(zhì)投射到光敏器后，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)了以光為媒介的電→光→電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳輸，并在電氣上是完全隔離的。光耦的主要性能特點(diǎn)如下：（1） 隔離性能好，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電隔離，其絕緣電阻RISO一般均能達(dá)到1010Ω以上，絕緣耐壓VISO在低壓時(shí)都可滿(mǎn)足使用要求，高耐壓一般能超過(guò)lkV，有的可達(dá)10kV以上。（2） 光信號(hào)單向傳輸，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無(wú)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。 （3） 光信號(hào)不受電磁干擾，工作穩(wěn)定可靠。 （4） 抗共模干擾能力強(qiáng)，能很好地抑制干擾并消除噪音。（5） 光發(fā)射和光敏器件的光譜匹配十分理想，響應(yīng)速度快，傳輸效率高。（6） 易與邏輯電路連接。（7） 無(wú)觸點(diǎn)、壽命大、體積小、耐沖擊。（8） 工作溫度范圍寬，符合工業(yè)和軍用溫度標(biāo)準(zhǔn)。在電路設(shè)計(jì)中，使用了光耦將網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)內(nèi)部隔離開(kāi)來(lái)，以提高系統(tǒng)的抗干擾性。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。信號(hào)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)要從發(fā)送和接收路徑通過(guò)這些器件兩次，這將減少給定位速率下的最大的總線長(zhǎng)度。這在計(jì)算由于CAN網(wǎng)絡(luò)中的傳播延遲，而造成限制可以使用的最大總線長(zhǎng)度時(shí)要考慮。還有就是要根據(jù)總線的波特率選用合適的光耦，本系統(tǒng)選用的是6N137高速光耦，它的最大傳輸延遲時(shí)間是75ns，典型值是46ns。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。使用光耦時(shí)，要注意選擇正確的默認(rèn)狀態(tài)，特別是在隔開(kāi)的協(xié)議控制器電路一邊沒(méi)有上電時(shí)。這種情況下連接到TXD的光耦應(yīng)該是暗的，LED關(guān)斷。當(dāng)光耦是斷開(kāi)/暗時(shí)，收發(fā)器的TXD 輸入是邏輯高電平，可以達(dá)到自動(dòng)防故障的目的。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(guò)程中）沒(méi)有準(zhǔn)備好的情況下禁能收