CAN總線技術(shù)在CFA6470型混合動力汽車中的應用
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混合動力汽車（HEV）表示有多種動力參與汽車驅(qū)動，一般指的是燃油發(fā)動機和電機這兩種動力。目前，國內(nèi)和國際上對混合動力汽車的研究和開發(fā)方興未艾，這種車綜合了傳統(tǒng)汽車引擎驅(qū)動與電機驅(qū)動的兩大優(yōu)點。主要能源仍然是汽油、柴油。混合動力汽車既充分發(fā)揮了燃料發(fā)動機持續(xù)工作時間長、動力性好的優(yōu)點，又可以發(fā)揮電動機無污染、低噪聲的好處，具有低油耗、低污染的特性。并且，混合動力汽車可以在運行過程中維持電量的均衡，不像純電動汽車需要配備專用的充電器等配套設備。在不遠的將來，混合動力車將與傳統(tǒng)燃油車、純電動車形成三足鼎立的局面。
混合動力汽車在傳統(tǒng)的燃油車的基礎上，新增了電機、電池等部件，從而需要電機控制器、電池管理系統(tǒng)、能源總成控制系統(tǒng)對發(fā)動機、電機進行協(xié)調(diào)控制，使各設備工作在高效區(qū)，提高能源的利用率，使整車性能最佳。傳統(tǒng)燃油車內(nèi)的制動控制器、變速器控制器、發(fā)動機ECU（Engine ControlUnit）等電控設備、儀表儀器采用CAN總線進行通訊，CAN總線具有實時性強、傳輸距離遠、抗電磁干擾能力強、成本低、多主站等特點，混合動力汽車沿用燃油車的傳統(tǒng)，新增的電機控制器、電池管理系統(tǒng)、能源總成控制系統(tǒng)也采用CAN總線聯(lián)成一體，進行信息的交換。
2 CAN總線技術(shù)簡介
CAN（Controller Area Network）是一種先進的串行通信協(xié)議，它最初是為了解決汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊總線，屬于現(xiàn)場總線范疇。1993年CAN總線成為國際標準（ISO11898：道路車輛的高速控制局域網(wǎng)數(shù)字信息交換標準），它有效支持分布式控制及實時控制，并采用了帶優(yōu)先級的CSMA／CD協(xié)議對總線進行仲裁。因此，CAN總線允許多站點同時發(fā)送，這樣，既保證了信息處理的實時性，又使得CAN總線網(wǎng)絡可以構(gòu)成多主結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的可靠性。另外，CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，且每幀信息都有校驗及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)的實時性、低傳輸出錯率。其傳輸介質(zhì)可以使用雙絞線、同軸電纜或光纖。
3 混合動力汽車CAN總線網(wǎng)絡
下面以長豐CFA6470HEV混合動力汽車為例加以討論。CFA6470HEV以CFA6470G四輪驅(qū)動越野車為平臺，去掉了分動箱，發(fā)動機僅驅(qū)動后橋，電機以鎳氫動力電池為能源驅(qū)動前橋，前輪、后輪通過地面摩擦力達到速度一致。能源總成控制系統(tǒng)根據(jù)整車的狀態(tài)協(xié)調(diào)控制發(fā)動機的啟停、電機的出力。整個CFA6470HEV功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
混合動力汽車能源總成控制系統(tǒng)作為混合動力汽車的中央處理器，要求實時性高、運算能力強，且要與CAN總線相連，故其CPU選用TI公司內(nèi)嵌CAN控制器的TMS320LF2407A。
4．1 TMS320LF2407ACAN控制器簡介
TMS320LF2407A的CAN控制器模塊是一個完全的CAN控制器，該控制器是一個16位的外設模塊，完全支持CAN2．0B協(xié)議，支持數(shù)據(jù)幀、遠程幀，可工作在標準模式或擴展模式下，它采用郵箱發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，對接收郵箱可配置接收屏蔽字，可編程位定時器、可編程中斷配置、可編程CAN總線喚醒功能，自動回復遠程請求，當發(fā)送出現(xiàn)錯誤或仲裁時丟失數(shù)據(jù)時，CAN控制器自動重發(fā)，具有總線錯誤診斷功能，可工作在自測試模式下。
TMS320LF2407A的CAN控制器采用郵箱機制發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，有別于一般的CAN控制器。一般的CAN控制器（如SJA1000）只有一個發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)、一個接收緩沖區(qū)，再加64字節(jié)接收緩沖區(qū)，當發(fā)送不同標識符數(shù)據(jù)幀時，須改變標識符寄存器。當接收不同標識符數(shù)據(jù)幀時，屏蔽寄存器須對不同標識符的數(shù)據(jù)幀都開放。而TMS320LF2407A的CAN控制器有6個郵箱，其中2個接收郵箱（MBOX0、1），2個發(fā)送郵箱（MBOX4、5），2個可配置為接收或發(fā)送郵箱（MBOX2、3），每個發(fā)送郵箱相當于一個發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，每個接收郵箱等同于一個接收數(shù)據(jù)區(qū)，使得TMS320LF2407A在不改變標識符寄存器或接收屏蔽寄存器的情況下最少可接收2幀（最多4幀）不同標識符的數(shù)據(jù)幀，最少可發(fā)送2幀（最多4幀）不同標識符的數(shù)據(jù)幀，但不可同時為最多，這對發(fā)送、接收數(shù)據(jù)幀類型不多的CAN節(jié)點很適用。
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