【正文】 制不同，電動車采用直流電動機或混合動力系統(tǒng)作牽引力，也就是改變了其控制的對象和參數(shù)。但是，其信息的傳輸仍然有缺點，如資源不能共享、信息傳送速度慢、布線復雜等等。 CAN總線 CAN總線的來源CAN總線的應(yīng)用原因隨著車用電氣設(shè)備越來越多，從電動機控制到傳動系統(tǒng)控制，從行駛、制動、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制到安全保證系統(tǒng)及儀表報警系統(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)形成一個復雜的大系統(tǒng)，而且這一系統(tǒng)都集中在駕駛室控制。據(jù)統(tǒng)計，一輛采用傳統(tǒng)布線方法的電動車中，其導線長度可達2 000 m，電氣節(jié)點達1 500個，而且根據(jù)統(tǒng)計，該數(shù)字大約每10年增長1倍，從而加劇了粗大的線束與電動車有限的可用空間之間的矛盾。 從信息共享角度分析，現(xiàn)代典型的控制單元有制動控制系統(tǒng)(ABS/ASR)、動力總成控制系統(tǒng)PTCM(Powertrain Control Module)、動力蓄電池管理系統(tǒng)BPCM(Battery Pack Control Module)、驅(qū)動電機控制系統(tǒng)DMCM(Driver Motor Control Module)、動力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及儀表控制系統(tǒng)IPCM(Instrument Pack Control Module)等等。這就要求其數(shù)據(jù)交換網(wǎng)是基于優(yōu)先權(quán)競爭的模式，且本身具有較高的通信速率。CAN總線的產(chǎn)生控制器局部網(wǎng)（CAN－CONTROLLERNETWORK）是德國BOSCH公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用領(lǐng)先推出的一種多主機局部網(wǎng)。 CAN總線接口技術(shù)CAN（Control Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。CAN總線的性能特點其特點可概括如下：(1) CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無需站地址等節(jié)點信息。(2) CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點信息分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求，高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)最多可在134μs內(nèi)得到傳輸。尤其是在網(wǎng)絡(luò)負擔很重地情況下也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況。(5) CAN的直接通信距離最遠可達10km（速率5kbps一下）；通信速率最高1Mbps（此時的通信距離最長為40m）。(7) 采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，有CRC校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果。(9) CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光線。CAN已經(jīng)形成國際標準，并已被公認為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。數(shù)據(jù)鏈路層邏輯鏈路子層 接收濾波 超載通知 恢復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 錯誤監(jiān)測 出錯標定 應(yīng)答 串行化/解除串行化物理層 位編碼/解碼 位定時 同步 （驅(qū)動器/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)背景在當今的中高檔汽車中都采用了汽車總線技術(shù)。20世紀90年代以來，汽車上由電子控制單元（ECU）控制的部件數(shù)量越來越多，隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應(yīng)用，車上的ECU數(shù)量越來越多。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。為此，人們開發(fā)了SAEJ1939協(xié)議，其由美國SAE（Society of Automotive Engineer）組織維護和推廣。 物理層，250 Kbits/s，屏蔽雙絞線SAE J193913 簡化的物理層，250 Kbits/s，非屏蔽雙絞線SAE J193921 網(wǎng)絡(luò)層SAE J193971 應(yīng)用層診斷SAE J193981其中SAE J193911和SAE J193915給出了物理層為屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線時的網(wǎng)絡(luò)物理描述、功能描述、電氣規(guī)范、兼容性測試、總線錯誤討論。（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，流控制是通過一致的信息幀格式完成。其中傳輸協(xié)議用于長度大于8個字節(jié)的參數(shù)組（PGN）的收發(fā)。（3）網(wǎng)絡(luò)層SAE J1939的網(wǎng)絡(luò)層定義了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)ECU的需求和服務(wù)，它們負責不同SAEJ1939網(wǎng)絡(luò)段之間的互聯(lián)。（4）應(yīng)用層應(yīng)用層詳細定義SAEJ1939協(xié)議應(yīng)用層所用到的SPN(可疑參數(shù)編號)和PGN（參數(shù)組）。在應(yīng)用層技術(shù)要求中，對報文格式、ISO拉丁字符集、參數(shù)范圍、傳輸重復率、發(fā)動機參數(shù)的命名規(guī)則等方面都有具體的規(guī)定和描述。SAEJ1939協(xié)議具有如下特點：（1），物理層標準與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。（2）采用PDU (ProtocolDataUnit協(xié)議數(shù)據(jù)單元) 傳送信息，每個PDU相當于CAN協(xié)議中的一幀。（3）。參數(shù)的規(guī)定符合ISO11992標準。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。分別由以下各部分實現(xiàn)?？梢栽鰪姅?shù)據(jù)信號，使數(shù)據(jù)傳輸更遠的距離。數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾。（3）路由。（4）網(wǎng)關(guān)。其次介紹SAEJ1939協(xié)議在故障診斷方面的應(yīng)用。診斷應(yīng)用層面向以下幾方面。在數(shù)據(jù)鏈路層上定義一個安全的框架，使得符合工業(yè)標準的開發(fā)工具執(zhí)行必要的診斷任務(wù)。但對非開放型的數(shù)據(jù)加密。建立J1939網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與開發(fā)工具之間的連接。(3) 診斷狀態(tài)數(shù)據(jù)支持。包括讀取出錯數(shù)據(jù)、清除錯誤數(shù)據(jù)、監(jiān)測通信參數(shù)、獲取節(jié)點的配置以及其他的一些信息?？梢允归_發(fā)工具把各種控制節(jié)點放到具體的測試模式中以正確設(shè)計子網(wǎng)體系。因此所有的控制節(jié)點都應(yīng)該具備以下功能:讀取診斷故障代碼、清除診斷故障代碼、獲取實時信息。 基于CAN總線的電動車電控系統(tǒng)通信的特點基于CAN總線的電動車電控系統(tǒng)通信的特點是與其它電控系統(tǒng)通信相比較而言的，大致可歸納如下：（1）可以簡化電控線路，提高控制的可靠性采用CAN總線后，各種檢測儀表、控制儀表（包括電動儀表、模擬儀表和智能儀表）和單片機等等自動化技術(shù)工具，可以通過CAN總線相互連結(jié)起來，從而使得電控總線的線路簡單，控制的可靠性增強了。CAN總線傳輸速度快，在傳輸距離小于40 m時，最大傳輸速率可達1 Mb/s，這對于控制要求很高的電動車電控系統(tǒng)來說，是非常好的。第二章 硬件電路設(shè)計 電動車電控系統(tǒng)CAN通信的設(shè)計 電動車控制系統(tǒng)CAN總線通信在我國才剛剛起步，首先簡單介紹一下我國目前在電動汽車控制系統(tǒng)通信原理。為了解決傳統(tǒng)通信的缺點，本設(shè)計控制系統(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：在電動車控制系統(tǒng)中,控制器包括:制動控制器(ABS/ASR)、動力總成控制器PTCM(Powertrain Control Module)、動力蓄電池管理器BPCM(Battery Pack Control Module)、驅(qū)動電機控制器DMCM(Driver Motor Control Module)、動力轉(zhuǎn)向控制器及儀表控制器IPCM(Instrument Pack Control Module)等。 電動車電控系統(tǒng)CAN通信的設(shè)計 電動車電控系統(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)動器組成。CAN驅(qū)動器全部采用PCA82C 當電動車起動時，其起動信號由起動開關(guān)產(chǎn)生，信號通過CAN總線傳到各個控制模塊的收發(fā)器PCA82C250中，再傳到各個控制模塊中，各個控制模塊中相應(yīng)的程序就開始運行（其相應(yīng)的程序有：電源管理ECU中的起動電動機供電程序和儀表ECU中的電動機電流LED串行動態(tài)顯示程序等等），從而相應(yīng)的信號采集和執(zhí)行機構(gòu)動作，使提供電動車動力的兩臺直流電動機穩(wěn)定轉(zhuǎn)動。 當電動車轉(zhuǎn)彎時，根據(jù)傳統(tǒng)汽車設(shè)計，其轉(zhuǎn)動信號由方向盤產(chǎn)生，其方向盤直接控制電動車的前輪方向，從而改變電動車行駛的方向。如果電動車在道路上行駛時遇到緊急情況，要求180度大轉(zhuǎn)彎，這就要求起動緊急轉(zhuǎn)彎按鈕。傳感器探測到電動車轉(zhuǎn)到180度后，其信號傳到各個控制模塊，原來運行于緊急轉(zhuǎn)向的程序就返回主程序）之后，電動車運行于平穩(wěn)行駛狀態(tài)。 系統(tǒng)硬件電路框圖 執(zhí)行、采集機構(gòu)電路圖控制器對于系統(tǒng)的核心部件控制器，為了滿足系統(tǒng)的快速反應(yīng)和處理數(shù)據(jù)大等等要求，我在開發(fā)這個系統(tǒng)時，選擇Motorola公司一款帶CAN模塊的微處理器MC68376。（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。最高工作頻率已達25MHz。當使用低功耗停機指令完全停止系統(tǒng)時鐘時，仍可保存所有寄存器的內(nèi)容不變。由片內(nèi)的鎖相環(huán)（PLL）電路產(chǎn)生所需的時鐘頻率，這就使得高頻噪聲低，抗干擾能力強，容易滿足電磁兼容性（EMC）的要求。MC68376微控制器具有系統(tǒng)集成模塊（SIM）。 （5）有隊列串行模塊（QSM）。（6）具有通用定時（GPT）單元。（7）具有半智能化的定時處理單元（TPU）。它有自己的執(zhí)行單元、3級優(yōu)先級控制器、數(shù)據(jù)RAM、雙定時基準和微程序ROM等。（8）8k與我們熟悉的80C51單片機相比，（Tou CAN）,可以簡化硬件電路，提高處理能力。CAN總線電源CAN總線接口電路的專用的電源采用CAN+5V，實現(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。 光電耦合芯片6N137的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖光電耦合器的運行原理：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(硅光電探測敏感器件)的芯片封裝在同一外殼內(nèi)，并用透明樹脂灌封