基于CAN總線結(jié)構(gòu)的并聯(lián)液壓混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)

3 控制系統(tǒng)的通訊管理

　　3.1 CAN總線節(jié)點(diǎn)地址分配

　　對(duì)于以上述P80C592和PC104結(jié)構(gòu)CAN通訊卡為硬件基礎(chǔ)的CAN總線網(wǎng)絡(luò)形式，節(jié)點(diǎn)之間通訊報(bào)文所用到的信息幀有兩種：數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的幀起始位之后都包括有標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位（RTR）組成的仲裁場(chǎng)。標(biāo)識(shí)符的長(zhǎng)度為11（ID.10～I(xiàn)D.0）位，包含信息幀目標(biāo)地址特征。RTR位在數(shù)據(jù)幀中必須是“顯性”電平，用以標(biāo)記幀類型。

　　節(jié)點(diǎn)報(bào)文接收器的接收濾波器由兩部分組成：接收碼寄存器（ACR）和接收屏蔽寄存器（AMR）。此兩個(gè)寄存器均為8位：驗(yàn)收碼位（AC.7～AC.0），驗(yàn)收屏蔽位（AM.7～AM.0）。當(dāng)信息幀的報(bào)文標(biāo)識(shí)符最高8位（ID.10～I(xiàn)D.3）滿足下列等式：

　　〔（ID.10～I(xiàn)D.3）=（AC.7～AC.0）〕或（AM.7～AM.0）=11111111B

　　則該信息幀將被報(bào)文接收器接收。

　　對(duì)于本系統(tǒng)的5個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，定義各節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)收碼和驗(yàn)收屏蔽碼如下：

　　1#：ACR=81H，AMR=BEH;

　　2#：ACR=82H，AMR=BDH;

　　3#：ACR=84H，AMR=BBH;

　　4#：ACR=88H，AMR=B7H;

　　主機(jī)：ACR=A0H，AMR=9FH;

　　根據(jù)上述節(jié)點(diǎn)地址分配，各節(jié)點(diǎn)均可實(shí)現(xiàn)對(duì)其它任意節(jié)點(diǎn)組合的信息發(fā)送。如主機(jī)對(duì)1#、2#、3#節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送信息，則主機(jī)發(fā)送信息幀的標(biāo)識(shí)符高8位可寫(xiě)為：87H或07H。

　　可見(jiàn)對(duì)報(bào)文接收器而言，ID.10=0或1沒(méi)有區(qū)別。但根據(jù)CAN總線協(xié)議，顯性位“0”將比隱性位“1”具有更高的總線優(yōu)先權(quán)。定義ID.10=0的信息幀為“快速幀”，ID.10=1的信息幀為“普通幀”。

　　因此，上述地址分配方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　?。?）容易實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)對(duì)其他點(diǎn)任意組合的信息發(fā)送;

　　（2）各節(jié)點(diǎn)具有不同的優(yōu)先級(jí)，從1#到5#到主機(jī)優(yōu)先級(jí)依次降低，保證發(fā)往關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的信號(hào)不被阻塞;

　?。?）每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有兩種地址編碼，且優(yōu)先級(jí)不同，保證關(guān)鍵指令首先被接收。

　　3.2通訊方式及信息幀分類

　　由于分布式控制通訊量較大，對(duì)信息進(jìn)行分類和規(guī)定相應(yīng)的協(xié)議將有利于軟件的標(biāo)準(zhǔn)化，提高編程效率和程序的可靠性。首先，依據(jù)CAN總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，定義以C語(yǔ)言描述的CAN信息幀格式：

　　struct CAN_MSG

　?。?p>　　unsigned char CAN_FLAG;

　　unsigned char CAN_DLC;

　　unsigned char CAN_DATA[8];

　　｝;

　　其中CAN_FLAG是信息目標(biāo)標(biāo)識(shí)符，CAN_DLC含遠(yuǎn)程幀信號(hào)位、幀定義描述和數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度信息，CAN_DATA為8字節(jié)數(shù)據(jù)。

　　依據(jù)信息的流向、總線優(yōu)先級(jí)和作用的不同，將通訊信息分為5類，其具體定義如下（按優(yōu)先級(jí)從低到高排列）：

　　（1）遠(yuǎn)程幀：由主機(jī)以一定節(jié)拍發(fā)往各控制器，擊活相應(yīng)控制器的狀態(tài)幀發(fā)送。目的是使主機(jī)能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獲得電動(dòng)車的狀態(tài)信息，同時(shí)減少因各控制器自動(dòng)發(fā)送狀態(tài)幀而引起總線阻塞。

　　格式：CAN_FLAG采用“普通幀”點(diǎn)對(duì)點(diǎn)編碼;CAN_DLC=0xF0;CAN_DATA為空。

　　（2）狀態(tài)幀：由控制器發(fā)往主機(jī)或其他控制器。狀態(tài)幀返回當(dāng)前命令執(zhí)行狀態(tài)和采集量信息，作為上層控制器執(zhí)行下一步規(guī)劃的標(biāo)志。

　　格式：CAN_FLAG采用“普通幀”點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多編碼;CAN_DLC=0xE8;CAN_DATA[0]為狀態(tài)或信息數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，確定后續(xù)數(shù)據(jù)的含義;CAN_DATA[1]～ CAN_DATA[7]為數(shù)據(jù)。

　　（3）間接命令幀：由主機(jī)發(fā)往控制器，或由某運(yùn)行復(fù)合動(dòng)作元的控制器發(fā)往其他控制器。間接命令幀含有復(fù)合動(dòng)作元或動(dòng)作元指令，接收方必須對(duì)命令進(jìn)行分解才能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)外設(shè)動(dòng)作的控制元指令。

　　格式：CAN_FLAG采用“普通幀”點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多編碼;CAN_DLC=0x60+DLC，DLC等于有效數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù);CAN_DATA[0]為狀態(tài)或信息數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，確定后續(xù)數(shù)據(jù)的含義;CAN_DATA含有具體指令信息。

　?。?）直接命令幀：發(fā)送方向同間接命令幀。但該命令幀所含命令將被接收方直接執(zhí)行，驅(qū)動(dòng)控制元?jiǎng)幼?，因此，?yīng)具有比間接命令幀更高的優(yōu)先級(jí)。

　　格式：CAN_FLAG采用“快速幀”點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多編碼;CAN_DLC=0x20+DLC，DLC等于有效數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù);CAN_DATA含有具體指令信息。

　　（5）緊急命令幀：從檢測(cè)到緊急狀態(tài)的控制發(fā)往其他相關(guān)控制器。此命令具有最高優(yōu)先級(jí)，用以在檢測(cè)到緊急狀態(tài)時(shí)，快速執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作、避免事故發(fā)生。該命令將被接收方直接運(yùn)行。

　　格式：CAN_FLAG采用“快速幀”點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多編碼;CAN_DLC=0x00+DLC，DLC等于有效數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù);CAN_DATA含有具體指令信息。

　　3.3 軟件設(shè)計(jì)

　　CAN總線為分布式控制提供了良好的硬件基礎(chǔ)，使各節(jié)點(diǎn)的通訊不再是制約分布式控制實(shí)現(xiàn)的主要因素。整個(gè)系統(tǒng)從本質(zhì)上說(shuō)已經(jīng)不存在主、從節(jié)點(diǎn)之分，整個(gè)系統(tǒng)的控制的控制已經(jīng)從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中主節(jié)點(diǎn)的單一控制（這種體系結(jié)構(gòu)要求上位機(jī)具有大容量的程序存儲(chǔ)器和高運(yùn)算速度，必然造成上位機(jī)的大型化），轉(zhuǎn)化為各節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)控制，整加了系統(tǒng)控制的靈活性，也同時(shí)降低了對(duì)主節(jié)點(diǎn)的要求。

圖3 控制器1#，3#輸入輸出參數(shù)

　　如上圖3所示，車輛信息采集模塊采集車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、檔位信號(hào)（前進(jìn)、空檔、倒車）、油門(mén)踏板及剎車踏板的狀態(tài)及幅度。液壓系統(tǒng)測(cè)控模塊采集蓄能器的壓力，控制離合器的吸合與斷開(kāi)，通過(guò)油路控制（4個(gè)開(kāi)關(guān)量）實(shí)現(xiàn)油路分配控制，最后通過(guò)液壓泵/馬達(dá)控制實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)回收/釋放功能及強(qiáng)度。