基于DSP的電動(dòng)汽車CAN總線系統(tǒng)通訊技術(shù)設(shè)計(jì)

4 　CAN總線模塊

CAN 總線模塊是DSP的一個(gè)16位的外設(shè),是一個(gè)完整的CAN 控制器. 除具有CAN 總線的基本功能外,還有一些特有功能,如:對(duì)象有六個(gè)郵箱,其數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為0～8 個(gè)字節(jié),其中兩個(gè)接收郵箱(0、1) ,兩個(gè)發(fā)送郵箱(4、5) ,兩個(gè)可配置為接收或發(fā)送郵箱(3、4) ;自動(dòng)回復(fù)遠(yuǎn)程請(qǐng)求功能;可編程的CAN 總線喚醒功能;自測(cè)試模式功能等. 對(duì)CAN 總線的訪問分為控制/ 狀態(tài)寄存器的訪問和郵箱的RAM 訪問.CAN 總線控制模塊的內(nèi)存空間分配圖如圖3 所示.

圖3 　CAN 總線內(nèi)存空間分配

CAN 控制器發(fā)送的信息幀有兩種,一種是發(fā)送數(shù)據(jù)幀,一種是發(fā)送遠(yuǎn)程幀. 發(fā)送郵箱有郵箱4 和郵箱5以及被配置為發(fā)送方式的郵箱2 和郵箱3. 發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí),在數(shù)據(jù)寫到發(fā)送郵箱的數(shù)據(jù)區(qū)后,如果相應(yīng)的發(fā)送請(qǐng)求位使能,則數(shù)據(jù)幀被發(fā)送到CAN 總線上. 數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)區(qū)可以通過軟件設(shè)置成1～8 個(gè)字節(jié). 數(shù)據(jù)幀的格式如圖4 所示.

圖4 　CAN 總線數(shù)據(jù)幀

CAN 總線控制器的接收郵箱有郵箱0和郵箱1及被配置為接收方式的郵箱2 和郵箱3. CAN 控制器在接收信息時(shí),首先要將接收信息的標(biāo)志符與相應(yīng)接收郵箱的標(biāo)志符進(jìn)行比較,只有標(biāo)志符相同的信息才能被接收. CAN 總線控制器的接收寄存器使得接收郵箱可以忽略更多的位來接收信息. 但是,如果當(dāng)接收屏蔽使能位(AME) 為0 時(shí),則局部接收屏蔽寄存器將失效. 只有配置為發(fā)送方式的郵箱2 和郵箱3 才可以接收自動(dòng)應(yīng)答遠(yuǎn)程幀. 當(dāng)郵箱接收到遠(yuǎn)程幀后,接收節(jié)點(diǎn)將自動(dòng)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀作為應(yīng)答.

5 　接口電路設(shè)計(jì)

由于DSP 本身內(nèi)帶CAN 總線模塊,所以不需要專門的CAN 控制器,DSP 本身不具有CAN 收發(fā)器,需要外接CAN 收發(fā)器82C250 ,中間使用光電隔離器6N137. 如果距離很短,可以不使用光電隔離器. DSP與光電隔離器和CAN 收發(fā)器硬件連接圖如圖5 所示.

圖5 　DSP 與CAN 總線硬件連接圖

6 　電動(dòng)汽車總成控制器CAN通訊的軟件實(shí)現(xiàn)

電動(dòng)汽車總成控制器是電動(dòng)汽車的心臟,它需要頻繁的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和檢測(cè). 發(fā)送信息采用查詢方式,接收信息采用中斷方式. 通過設(shè)定不同事件的不同優(yōu)先級(jí)來確定信息的接收和發(fā)送順序,同時(shí)增加緊急事件處理程序來提高控制器處理緊急事件的能力,保證車輛和人身安全. 緊急事件處理程序是當(dāng)緊急事件發(fā)生時(shí),如執(zhí)行器件損壞,急剎車和急轉(zhuǎn)彎等,通過暫時(shí)屏蔽低優(yōu)先級(jí)事件,如電池電量檢測(cè),LCD 顯示系統(tǒng)等,使控制器有足夠的時(shí)間處理緊急事件,以提高控制器的實(shí)時(shí)控制能力和應(yīng)急處理能力. 控制器軟件流程圖如圖6 所示.

圖6 　控制器軟件流程圖

7 　結(jié)　論

目前,現(xiàn)場(chǎng)總線在自動(dòng)化領(lǐng)域中快速發(fā)展,CAN總線作為一種很有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線,采用了許多新的技術(shù)和設(shè)計(jì),使CAN 總線成為最有發(fā)展前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一. CAN 總線以其高實(shí)時(shí)性、高可靠性和高靈活性,在工業(yè)自動(dòng)化控制中得到了越來越多的應(yīng)用. 本文應(yīng)用DSP 控制器作為CAN 總線的微處理器,利用DSP 很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和CAN 總線傳輸速率高、可靠性高的特點(diǎn),對(duì)電動(dòng)汽車內(nèi)復(fù)雜的通訊系統(tǒng)提出解決方案. 實(shí)驗(yàn)證明,本系統(tǒng)不但解決了電動(dòng)汽車通訊對(duì)實(shí)時(shí)性的要求,而且可靠性和穩(wěn)定性都得到了提高.