基于CAN總線的電動(dòng)車電源設(shè)計(jì)

?五組8位I/O端口和一組與A/D變換器模擬量輸入共用的8位輸入口

?具有8路模擬量輸入的10位A/D變換器

?與標(biāo)準(zhǔn)80C51兼容的全雙工UART

?具有總線故障管理功能的1Mbps CAN控制器

?與內(nèi)部RAM進(jìn)行DMA數(shù)據(jù)傳送的CAN控制器

P8xC592共有68個(gè)管腳，其中包括6個(gè)8位I/O口，P0～P3與80C51相同，但P1可以用作一些特殊功能，包括4個(gè)捕獲輸入端、外部計(jì)數(shù)器輸入端、外部計(jì)數(shù)器復(fù)位輸入端和CAN接口的CTX0和CTX1輸出端。并行I/O口P4的功能與P1、P2和P3相同。P5口是不是有輸出功能的并行輸入口，主要用作A/D變換器的模擬量輸入端。?

P8xC592內(nèi)含CAN控制器，包括為實(shí)現(xiàn)高性能串行網(wǎng)絡(luò)通信所必需的所有硬件，從而能夠控制通信流順利通過(guò)CAN協(xié)議的局域網(wǎng)。為了避免出現(xiàn)混亂，芯片中增加的CAN控制器對(duì)于CPU是作為能夠雙方獨(dú)立工作的存儲(chǔ)器映像外圍設(shè)備出現(xiàn)的，即可以把P8xC592簡(jiǎn)單設(shè)想為兩個(gè)獨(dú)立工作器件的集成體。如果關(guān)閉CAN控制器部分的功能，該芯片可以僅作為帶有模擬量A/D轉(zhuǎn)換的普通8位單片機(jī)使用。

啟用CAN控制器的功能，主要借助四個(gè)特殊功能寄存器(SPR)實(shí)現(xiàn)，CPU對(duì)CAN控制器的控制及其訪問都通過(guò)它們完成。這四個(gè)特殊功能寄存器分別為：(1)地址寄存器(CANADR)，CPU通過(guò)CANADR讀/寫CAN控制器的驗(yàn)收碼寄存器;(2)數(shù)據(jù)寄存器(CANDAT)，CANDAT對(duì)應(yīng)由CANADR指向的CAN控制器內(nèi)部寄存器;(3)控制寄存器(CANCON)，它具有兩個(gè)功能，讀CANCON意味著訪問CAN控制器的中斷寄存器，寫CANCON意味著訪問命令寄存器;(4)狀態(tài)寄存器(CANSTA)，具有兩個(gè)功能，讀CANSTA是訪問CAN控制器的狀態(tài)寄存器，寫CANSTA 是為后續(xù)的DMA傳輸設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的地址。此外，DMA邏輯允許CAN控制器與CPU在片主RAM之間的高速數(shù)據(jù)交換。

在芯片初始化階段，CPU通過(guò)向CANCON和CANSTA寫入內(nèi)容，完成CAN控制器的功能初始化。在實(shí)際通訊過(guò)程中，CPU則利用四個(gè)寄存器使CAN控制器接收和發(fā)送數(shù)據(jù)信息。

3 逆變電源系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

輔助三相逆變電源的控制軟件通過(guò)8051匯編語(yǔ)言編制，在完成其控制功能外，力求程序的合理與簡(jiǎn)化，以適應(yīng)電動(dòng)汽車對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的要求。

系統(tǒng)上電運(yùn)行后，單片機(jī)P80C952首先對(duì)SA8282芯片初始化寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化，然后根據(jù)負(fù)載電機(jī)的特點(diǎn)執(zhí)行軟啟動(dòng)程序。當(dāng)三相輸出電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，三相逆變電源即進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。此后控制程序?qū)⒀h(huán)檢測(cè)各線路的電壓、電流情況，根據(jù)情況修改SA8282控制寄存器參數(shù)，調(diào)整 PWM輸出，從而改變?nèi)噍敵?。例如?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電動(dòng)車">電動(dòng)車運(yùn)行一段時(shí)間后，電池組電壓下降，導(dǎo)致逆變電源的三相輸出電壓低于設(shè)定值，P80C592檢測(cè)到該現(xiàn)象后，通過(guò)SA8282提高電壓輸出幅值，確保電源輸出的穩(wěn)定。

同時(shí)，控制程序還將定期檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的控制參數(shù)。若整車控制系統(tǒng)通過(guò)CAN通訊修改了逆變電源的運(yùn)行參數(shù)，P80C592將根據(jù)新的運(yùn)行參數(shù)調(diào)整輸出。

控制程序中的三個(gè)中斷程序分別為：數(shù)據(jù)采集程序、CAN總線通訊程序和故障處理程序。

數(shù)據(jù)采集程序通過(guò)芯片內(nèi)部計(jì)數(shù)器定時(shí)觸發(fā)，對(duì)逆變電源的輸入、輸出線路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，交給CPU進(jìn)行運(yùn)行狀況判斷。

CAN總線通訊程序包含若干子程序。當(dāng)通訊程序觸發(fā)后，P80C592的CAN控制器提據(jù)命令字執(zhí)行相關(guān)任務(wù)。當(dāng)上位機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，將逆變電源的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)傳輸給整車系統(tǒng);當(dāng)上位機(jī)查詢節(jié)點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，將當(dāng)前CAN節(jié)點(diǎn)狀態(tài)等數(shù)據(jù)發(fā)磅出去;當(dāng)上位機(jī)要求修改運(yùn)行參數(shù)時(shí)，將接收的數(shù)據(jù)參數(shù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

故障處理程序具有最高的中斷優(yōu)先權(quán)，即將P80C592的外部中斷0(INT0)管腳與SA8282芯片的TRIP管腳相連。當(dāng)逆變電路發(fā)生故障時(shí)，IPM會(huì)發(fā)出故障信號(hào)給SA8282芯片，由后者在第一時(shí)間關(guān)斷PWM輸出，并向P80C592發(fā)出中斷信號(hào)，觸發(fā)故障處理程序。故障處理程序首先將SA8282關(guān)閉;然后通過(guò)CAN總線通知上位機(jī)有故障發(fā)生，并將故障代碼和當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)寫入報(bào)文同時(shí)發(fā)送;最后控制單片機(jī)將整個(gè)系統(tǒng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)安全關(guān)機(jī)。

CAN通信網(wǎng)絡(luò)的引入為電動(dòng)車的全局優(yōu)化控制提供了條件，車輛的每個(gè)子系統(tǒng)都因此成為整車控制中的智能節(jié)點(diǎn)。采用集成CAN控制器的 P8xC592單片機(jī)作為控制核心，結(jié)合SA8282專用PWM波形發(fā)生芯片設(shè)計(jì)出的電動(dòng)車用輔助三相逆變電源，不僅安全穩(wěn)定性高，還能夠充分參與整車的數(shù)據(jù)交換和控制。對(duì)于采用不同CAN總線協(xié)議的電動(dòng)車輛，只需適當(dāng)修改控制程序中有關(guān)CAN通訊的部分程序段，就可以順利接入整車系統(tǒng)，使該逆變電源具有更強(qiáng)的通用性。

以上內(nèi)容就是成都盤灃科技有限公司小編就基于CAN總線的電動(dòng)車電源設(shè)計(jì)的介紹。基于CAN總線技術(shù)在汽車上的運(yùn)用，汽車電子行業(yè)亟需大量專業(yè)人才，全國(guó)各大高校也在開展汽車電子人才的培養(yǎng)教學(xué)工作。成都盤灃科技有限公司致力于為汽車電子的產(chǎn)品研發(fā)、教育培訓(xùn)、職業(yè)培訓(xùn)提供專業(yè)的研發(fā)、培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備與技術(shù)咨詢服務(wù)。已經(jīng)開發(fā)出實(shí)驗(yàn)箱、展板臺(tái)架、實(shí)車臺(tái)架等系列“汽車電子與CAN總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)”;并率先在國(guó)內(nèi)推出“汽車CAN 總線網(wǎng)絡(luò)仿真開發(fā)工具”填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)汽車CAN總線設(shè)計(jì)工具的空白。為合作伙伴提供良好的發(fā)展契機(jī);為廣大汽車電子的研發(fā)人員、從業(yè)人員提供良好的開發(fā)、學(xué)習(xí)平臺(tái)。堅(jiān)持以“平等、開放、自由、和諧”為核心價(jià)值，通過(guò)我們的專業(yè)服務(wù)和不懈努力，展現(xiàn)民族企業(yè)的光輝形象，為我國(guó)汽車行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和教育事業(yè)的人才培養(yǎng)做出我們最大的貢獻(xiàn)!