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          EEPW首頁 > 工控自動(dòng)化 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 基于CPLD的電池管理系統(tǒng)雙CAN控制器的設(shè)計(jì)

          基于CPLD的電池管理系統(tǒng)雙CAN控制器的設(shè)計(jì)

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          作者: 時(shí)間:2007-12-13 來源: 收藏

            系統(tǒng)是混合動(dòng)力汽車中重要的電子控制單元,具有保障電池正常、可靠和高效工作的作用,是電池與用電設(shè)備之間的橋梁。在研制以及批量生產(chǎn)過程中都需要對其內(nèi)部控制參數(shù)進(jìn)行離線或在線匹配標(biāo)定,而系統(tǒng)需要采集和處理大量的數(shù)據(jù),本文選用TMS320LF2407作為標(biāo)定用控制器。作為電動(dòng)汽車上的一個(gè)節(jié)點(diǎn),需要接收整車發(fā)來的消息來執(zhí)行對外部繼電器、風(fēng)扇以及電池等器件的控制命令,本文選用SJA1000。

            雙CAN硬件電路和邏輯設(shè)計(jì)

            雙CAN硬件電路設(shè)計(jì)

            TMS320LF2407基于增強(qiáng)的哈佛結(jié)構(gòu),是地址線和數(shù)據(jù)線分離的微處理器,對晶振倍頻后,頻率高達(dá)40MHz。而SJA1000的地址線和數(shù)據(jù)線復(fù)用,增加了DSP與SJA1000之間讀寫數(shù)據(jù)的難度,這也是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。常規(guī)的設(shè)計(jì)方式是在DSP與SJA1000之間加一個(gè)電平轉(zhuǎn)換雙向緩沖驅(qū)動(dòng),其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。按這種方式設(shè)計(jì)的電路,當(dāng)對SJA1000進(jìn)行讀寫操作時(shí),先配置DSP的I/O端口,將ALE拉高,鎖存地址,然后通過DSP的I/O端口將和()拉低,進(jìn)行讀(寫)數(shù)據(jù),最后拉高()和。按此方式每次讀寫SJA1000寄存器中的值,均需通過程序?qū)LE、和()信號進(jìn)行設(shè)置, 增加了程序源代碼。如果控制器的閃存空間比較緊張,采取這種硬件連接方式顯然是不可取的。而且,為使?fàn)顟B(tài)寄存器的狀態(tài)位讀寫正確,CAN報(bào)文讀寫時(shí)需在程序中加一定延時(shí),這將影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

            

          一般雙CAN控制器的硬件結(jié)構(gòu)圖

            圖1 一般雙CAN控制器的硬件結(jié)構(gòu)圖

            為了盡量減少程序源代碼,節(jié)省寶貴的存儲(chǔ)資源并提高電池管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,本文采用連接雙CAN控制器的接口電路,實(shí)現(xiàn)CAN報(bào)文收發(fā)。其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

            

          基于CPLD的雙CAN控制器硬件結(jié)構(gòu)圖

            圖2 基于的雙CAN控制器硬件結(jié)構(gòu)圖

            CPLD的邏輯設(shè)計(jì)

            CPLD具有速度快、體積小、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、可在線編程等優(yōu)點(diǎn)。基于CPLD的邏輯控制電路適合完成譯碼任務(wù),本文選用EPM7064芯片,通過譯碼電路的軟件設(shè)計(jì),完成SJA1000輸入信號的邏輯選通控制。

            CPLD的輸入信號是DSP發(fā)送的信號,由高位地址A[15…13]、I/O空間選通引腳以及寫/讀信號組成。其中,地址線A13作為SJA1000的地址和數(shù)據(jù)的選擇線,地址線A14和A15經(jīng)譯碼后作為片選信號。地址線A13和I/O空間選通信號產(chǎn)生SJA1000的地址鎖存信號SJA_ALE,地址線A13和讀寫信號產(chǎn)生SJA1000的數(shù)據(jù)和地址讀寫信號。其CPLD的輸入/輸出信號邏輯關(guān)系如表1所示。

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            雙CAN軟件程序設(shè)計(jì)

            該CAN控制器的收發(fā)程序包括兩部分:DSP的CAN收發(fā)程序和SJA1000的CAN收發(fā)程序。每個(gè)CAN收發(fā)程序主要由三個(gè)函數(shù)組成:CAN初始化程序、CAN報(bào)文接收程序和CAN報(bào)文發(fā)送程序。由于DSP的CAN收發(fā)程序比較容易設(shè)計(jì),只需設(shè)置CAN控制器寄存器中的相應(yīng)位,就可實(shí)現(xiàn)CAN報(bào)文的收發(fā)。所以,本文主要介紹SJA1000的CAN報(bào)文收發(fā)程序設(shè)計(jì)。

            從表1中可以看到,SJA1000的寄存器映射到DSP的I/O空間。本文選擇0x8000作為SJA1000地址輸入端口,0xA000作為SJA1000數(shù)據(jù)輸入/輸出端口。其程序主要由SJA1000初始化、SJA1000接收報(bào)文和SJA1000發(fā)送報(bào)文三個(gè)子函數(shù)組成。其收發(fā)函數(shù)的流程如圖3所示。

            

          SJA1000發(fā)送報(bào)文程序流程圖

            圖3 SJA1000發(fā)送報(bào)文程序流程圖

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            SJA1000初始化

            通過向CAN控制器SJA1000模式寄存器寫0x01,讓其進(jìn)入復(fù)位模式,然后分別對SJA1000的時(shí)鐘分頻寄存器、錯(cuò)誤報(bào)警限額寄存器、中斷使能寄存器、接收代碼和接收屏蔽寄存器、總線時(shí)序寄存器和輸出控制寄存器設(shè)置,最后向模式寄存器寫0x08,進(jìn)入正常工作模式。初始化程序如下:

            #define SJA1000_Data_Port portA000

            ioport unsigned int portA000; //定義數(shù)據(jù)輸入/輸出端口

            #define SJA1000_Address_Port port8000

            ioport unsigned int port8000; //定義地址輸入端口

            ……

            SJA1000_WRITE(REG_MODE, 0x01);

            TempData= SJA1000_READ(REG_MODE);

            //向模式寄存器寫0x01,進(jìn)入復(fù)位模式

            while((TempData & 0x01) != 0x01); //等待SJA1000復(fù)位

            ……

            do

            {

            SJA1000_WRITE(REG_MODE, 0x08);

            TempData= SJA1000_READ(REG_MODE);

            }while ((TempData & 0x01)!=0x00); //等待SJA1000進(jìn)入正常工作模式

            發(fā)送CAN報(bào)文

            CAN報(bào)文發(fā)送函數(shù)負(fù)責(zé)電池管理系統(tǒng)向整車控制器發(fā)送報(bào)文,發(fā)送時(shí)需將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按CAN協(xié)議格式組合成一幀報(bào)文,送入SJA1000發(fā)送緩沖區(qū)中,然后啟動(dòng)發(fā)送命令。CAN發(fā)送程序如下:

            if((TempData & 0x10) != 0x10) //CAN控制器空閑

            {

            if((TempData & 0x08) != 0x0) //最近一次發(fā)送已成功

            {

            if((TempData & 0x04) == 0x04)

            //CPU可以向發(fā)送緩沖器寫報(bào)文

            {

          {{分頁}}

            …… //配置發(fā)送報(bào)文

            SJA1000_WRITE(REG_ COMMAND,0x01);//發(fā)送報(bào)文指令

            }

            }

            }

            接收CAN報(bào)文

            CAN報(bào)文接收函數(shù)主要負(fù)責(zé)接收整車控制器發(fā)送的控制指令,來完成對充放電繼電器、風(fēng)扇以及電池等器件的控制。CAN接收程序如下:

            if(TempData != 0)

            {

            if((TempData & 0x80) == 0x80) //總線關(guān)閉

            {

            …… //總線關(guān)閉處理

            }

            if((TempData & 0x02) == 0x02) //數(shù)據(jù)溢出

            {

            …… //數(shù)據(jù)溢出處理

            }

            if((TempData & 0x01) == 0x01) //RXFIFO存在完整有效的報(bào)文

            {

            …… //讀取緩沖區(qū)報(bào)文

           ?。?/P>

            }

            結(jié)語

            本文設(shè)計(jì)的基于CPLD的雙CAN控制器已運(yùn)用于實(shí)際應(yīng)用中,電池管理系統(tǒng)運(yùn)行可靠,CAN報(bào)文收發(fā)平穩(wěn),完全適合混合動(dòng)力汽車的使用。

            參考文獻(xiàn):

            1.劉永吉吉. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車鎳氫電池管理系統(tǒng)的研制[D]. 北京:北京航空航天大學(xué),2007.03

            2.劉和平,王維俊,江渝,鄧力. TMS320LF240x DSP C語言開發(fā)應(yīng)用[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.03

            3.吳紅杰. 混合動(dòng)力電動(dòng)轎車鎳氫動(dòng)力電池管理技術(shù)[D]. 北京:北京航空航天大學(xué), 2005,10



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