CAN總線混合動(dòng)力汽車電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

6)顯示單元

　　顯示單元的構(gòu)成與其他單元大同小異，它的功能是接收CAN總線上的信息，對(duì)必要的信息如車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、里程、電池容量、充電電流、放電電流、水溫、油量及系統(tǒng)故障代碼進(jìn)行顯示，在顯示方式上，采用無(wú)可動(dòng)部件的高精度數(shù)字顯示，增加了顯示信息量并提高了可靠性，同時(shí)為了滿足司機(jī)習(xí)慣于看指針式模擬儀表的要求，也采用類似指針運(yùn)動(dòng)的發(fā)光二極管模擬舊式表的顯示。

硬件設(shè)計(jì)

　　從 N3、N4、N6三節(jié)點(diǎn)的功能要求來(lái)看，若按功能對(duì)硬件進(jìn)行分別設(shè)計(jì)可各取所需，減小節(jié)點(diǎn)體積和重量，但是，這樣不便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，也限制了節(jié)點(diǎn)的可靠性和互換性，故采取三節(jié)點(diǎn)硬件統(tǒng)一設(shè)計(jì)的方案，即三節(jié)點(diǎn)的硬件完全一樣，各節(jié)點(diǎn)的硬件可互換，每個(gè)硬件包括所有三節(jié)點(diǎn)所需要的硬件功能，另外，由于現(xiàn)代電子技術(shù)的進(jìn)步，統(tǒng)一設(shè)計(jì)和分別設(shè)計(jì)的硬件之間的體積和重量的差別很小，對(duì)系統(tǒng)性能的影響可以說是微乎其微，更重要的是這樣的設(shè)計(jì)為后續(xù)進(jìn)一步改進(jìn)所需的系統(tǒng)擴(kuò)展和冗余式可靠性設(shè)計(jì)奠定了硬件基礎(chǔ)。

　　硬件系統(tǒng)(圖3)以微處理器CPU為核心以及必要的外圍電路構(gòu)成.其中CPU為高性中央處理單元，具有豐富的功能和高速的處理能力，可快速進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算，完全能滿足本電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求.程序存儲(chǔ)器中存放著實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)功能的軟件用以控制各節(jié)點(diǎn)的功能實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器電路用于系統(tǒng)內(nèi)存擴(kuò)展，復(fù)雜的程序控制和運(yùn)算需要大量的中間變量和緩沖區(qū)，內(nèi)存的擴(kuò)展解決了這一問題.D/A轉(zhuǎn)換電路用于將處理后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)輸出，主要應(yīng)用于輸出控制和信號(hào)的遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換電路用于對(duì)系統(tǒng)的模擬量進(jìn)行采集，即將被采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換速度可達(dá)5微秒/路，分辨率為1/4096，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可同時(shí)進(jìn)行8路A/D轉(zhuǎn)換，完全可滿足任務(wù)書的技術(shù)要求.開關(guān)量輸出接口用于輸出節(jié)點(diǎn)的位控制命令，具有靈活的輸出控制，可直接或間接滿足各種功率輸出的控制要求，在本系統(tǒng)中的主要位控制信號(hào)有發(fā)動(dòng)機(jī)的供油、空調(diào)、大小電機(jī)啟動(dòng)選擇等信號(hào)。

　　開關(guān)量輸入電路用于采集系統(tǒng)的開關(guān)量，如:鑰匙開關(guān)信息、離合器狀態(tài)信息及空調(diào)狀態(tài)信息等信號(hào).顯示接口電路用于將被顯示信號(hào)實(shí)時(shí)傳送到顯示器，顯示器采用數(shù)字化高亮度的LED顯示，提高了顯示的精度，同時(shí)又保留了原有儀表的模式，以便使用者有一個(gè)過渡的過程，不致產(chǎn)生不習(xí)慣的感覺.頻率變換電路用于將系統(tǒng)的速度信號(hào)(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車速)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一制式的脈沖信號(hào)以便微處理器進(jìn)行識(shí)別和測(cè)速。CAN總線電路由總線控制器和收發(fā)控制電路構(gòu)成，它負(fù)責(zé)接收和發(fā)送總線信息，使各節(jié)點(diǎn)通過總線相連接，使電控系統(tǒng)成為靈活的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

圖3　硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

軟件設(shè)計(jì)

　　前艙傳感器節(jié)點(diǎn)(N3)的軟件設(shè)計(jì)

　　N3 節(jié)點(diǎn)所要完成的任務(wù)為：1)實(shí)時(shí)檢測(cè)車速、轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門、水溫、真空度的參數(shù)值；2)檢測(cè)本節(jié)點(diǎn)故障；3)按通信協(xié)議完成總線數(shù)據(jù)傳輸.本節(jié)點(diǎn)的多數(shù)任務(wù)要求有很高的實(shí)時(shí)性，因此本節(jié)點(diǎn)的軟件策略為：1)對(duì)車速、轉(zhuǎn)速及總線通訊采用中斷方式處理；2)定時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，為滿足任務(wù)要求的實(shí)時(shí)性，定時(shí)間隔為20μs，用以及時(shí)對(duì)節(jié)氣門、水溫、真空度的數(shù)字化測(cè)量；3)空閑時(shí)間查詢系統(tǒng)狀態(tài)，以檢測(cè)系統(tǒng)是否正常，若有故障，對(duì)故障進(jìn)行相應(yīng)的處理。這樣，即可以實(shí)時(shí)處理車速、轉(zhuǎn)速和通訊中斷又可使CPU處于多任務(wù)狀態(tài)，提高了系統(tǒng)資源的利用率。

　　室內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)(N4)的軟件設(shè)計(jì)

　　N4 節(jié)點(diǎn)所要完成的任務(wù)為：1)實(shí)時(shí)檢測(cè)鑰匙開關(guān)狀態(tài)、離合器狀態(tài)、空調(diào)狀態(tài)及剎車的參數(shù)值；2)檢測(cè)本節(jié)點(diǎn)故障；3)按通信協(xié)議完成總線數(shù)據(jù)傳輸.本節(jié)點(diǎn)的軟件策略為：1)對(duì)鑰匙開關(guān)狀態(tài)、離合器狀態(tài)、空調(diào)狀態(tài)等開關(guān)量的檢測(cè)及總線通訊采用中斷方式處理；2)定時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，為滿足任務(wù)要求的實(shí)時(shí)性，定時(shí)間隔為20μs，用以及時(shí)對(duì)剎車信號(hào)的數(shù)字化測(cè)量；3)空閑時(shí)間查詢系統(tǒng)狀態(tài)，以檢測(cè)系統(tǒng)是否正常，若有故障，對(duì)故障進(jìn)行相應(yīng)的處理。

　　顯示節(jié)點(diǎn)(N6)的軟件設(shè)計(jì)

　　N6 節(jié)點(diǎn)所要完成的任務(wù)為:1)對(duì)車速、里程、充電電流、放電電流及電池容量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；2)及時(shí)完成大小電機(jī)的啟動(dòng)控制和發(fā)動(dòng)機(jī)的供油控制；3)檢測(cè)本節(jié)點(diǎn)故障；4)按通信協(xié)議完成總線數(shù)據(jù)傳輸。本節(jié)點(diǎn)的軟件策略為：1)對(duì)總線通訊、大小電機(jī)的啟動(dòng)控制和發(fā)動(dòng)機(jī)的供油控制采用中斷方式處理，以保證控制、通訊的及時(shí)性；2)定時(shí)刷新顯示，為滿足實(shí)時(shí)性，定時(shí)刷新時(shí)間間隔為20ms；3)空閑時(shí)間查詢系統(tǒng)狀態(tài)，以檢測(cè)系統(tǒng)是否正常，若有故障，對(duì)故障進(jìn)行相應(yīng)的處理。

　　通信機(jī)制設(shè)計(jì)