CAN总线在混和动力汽车电机控制系统中的应用

2006-05-07 15:49:32来源: 电子技术应用 关键字:动力  汽车  电机控制  控制系统

动力汽车电机控制系统中的应用;CAN总线与电机控制芯片TMS320F241的接口设计、帧结构以及通信中断服务程序流程图等。

CAN(Controller Area Network)总线即控制器局域网络,是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,属于现场总线的范畴。德国Bosch公司在二十世纪80年代初将其研究成功,最初主要用于汽车内部检测以及控制系统的数据通信。CAN总线通信协议是在充分考虑工业现场环境的背景下制订的,它采用了国际标准化组织ISO制订的开放系统互连(ISO-OSI)模型中的三层,即物理层、数据层和应用层,是OSI的一种简化网络结构。CAN总线规范已被国际标准化组织制订为国际标准ISO11898,并得到Motorola、Intel、Philips等著名半导体器件生产厂家的支持,进而迅速推出了各种集成有CAN协议的产品。目前,CAN总线主要用于汽车自动化领域,如应用于发动机的自动点火、注油、复杂的加速刹车控制、抗锁定刹车系统和抗滑系统等。随着人们对环境保护的日益重视,混和动力汽车(Hybrid Electrical Vehicle,HEV)及电动汽车(Electrical Vehicle,EV)的研究发展很快,由于这两种汽车都使用电机驱动系统,因此电机控制系统与CAN总线的通信是一项重要课题。本文主要探讨CAN总线在电机控制系统中的应用。

1 CAN总线的功能与特点

(1)采用面向数据块的通信方式,信号传输使用短帧结构,每帧数据量为8个字节。若通信距离在40m内,数据传输速率可达1Mbps。

(2)可实现多主工作方式,数据收发方式灵活。可实现点对点、一点对多点、全局广播等几种传输方式。

(3)CAN总线采用非破坏性的基于优先权竞争的总线仲裁方式。

(4)CAN具有CRC校验及其它检验措施,并具有错误识别及自动重发功能。

(5)通讯介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。

(6)接口简单、编程方便,容易构成用户系统。

总之,CAN总线具有实时性强、可靠性高、抗干扰能力强、结构简单、操作性好、价格低廉等优点,是公认的最有前途的现场总线之一。

2 CAN控制器

TMS320F241是美国TI公司TMS320系列定点数字信号处理器产品之一,专为数字电机控制而设计,其指令执行速度是20MIPS,几乎所有指令都可以在一个50ns的单周期内执行完毕。同时TMS320F241芯片内嵌了CAN模块,因此该芯片是设计基于CAN总线的数字式电机控制系统的优选芯片。TMS320F241的CAN模块是FullCAN控制器,包括报文处理器(负责接收和发送管理以及帧存储),需要的CPU开销比BasicCAN控制器少,并且适应技术规范CAN2.0B,因此可以发送和接收标准帧(11-bit标识符)和扩展帧(29-bit标识符)。同时,CAN模式包括6个信箱(Mailbox)以及15个不同的16-bit寄存器,这些寄存器分别是控制寄存器、状态寄存器、中断寄存器和接收屏蔽寄存器。

3 CAN总线在HEV电机控制系统中的应用

3.1 硬件设计

TMS320F241芯片与CAN总线接口的总线收发器采用Philips公司的PCA82C250芯片。82C250可以提供对CAN总线的差动发送能力及对CAN控制器的差动接收能力。通信介质采用双绞线,信号差动发送和差动接收的最高通信速率可达1Mbps。为了增强抗干扰能力,在TMS320F241与82C250之间采用高速光耦6N137进行隔离。

TMS320F241与CAN总线的接口电路如图1所示。

3.2 帧结构

电机控制单元(MCU)与整车控制单元(VCU)之间的报文传送由两种类型的帧表示和控制:数据帧携带数据由发送器到接收器;远程帧通过总线单元发送,以请求发送具有相同标识符的数据帧。数据帧和远程帧借助帧空间与当前帧分开。

3.2.1 数据帧

CAN技术规范2.0B中存在两种不同的帧格式,其主要区别在于标识符的长度,具有11位标识符的帧称为标准帖,而29位标识符的帧称为扩展帧。本系统中数据帧采用标准帖。数据帧由7个不同的位段组成,包括帧起始(SOF)、仲裁段、控制段、数据段、循环冗余检查段(CRC)、应答段(ACK)以及帧结束(EOF)。其中仲裁段由标识符和远程发送请求位(RTR)组成;控制段由数据长度码(DLC)和两个保留位r0、r1组成;数据段由数据帧中被发送的数据组成,它包括0~8个字节,每个字节8位。

VCU向MCU发送的数据帧包括:MCU初始化、检测MCU、VCU发生不可恢复错误、VCU的工作状态、控制电机转速、控制电机转矩、请求返回电机的错误状态等请求或命令。

MCU向VCU发送的数据帧包括:返回MCU当前状态、送回电机转速、送回电机转矩、电机或MCU出错、电机工作正常等信息。

为了区别VCU发出的不同请求和命令,采用了Universal Serial No字节。该字节位于数据段的首字节,表示请求或命令和编号。

3.2.2 远程帧

远程帧与数据帧的结构相同,只是不包括数据段。远程帧的远程请求发送位为1。远程帧用于请求信息。TMS320F241的CAN模块可以自动回复远程帖,即节点收到远程帧。如果该节点中有和远程帧的标识符相同的报文,则该节点就将相应的数据帧发送到总线上。本系统中远程帧和数据帧一样,采用标准格式。

VCU的MCU发送的远程帧包括:请求返回电机状态、请求返回电机转速、请求返回电机转矩等。

3.3 通信中断服务程序

VCU的指令通过CAN部到达MCU之后,采用中断的形式(如IRQ5),使MCU转入通信中断服务子程序。以保证VCU的指令可以及时发送到MCU。通信中断服务子程序流程图如图2所示。

关键字:动力  汽车  电机控制  控制系统

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/CDYZX/200605/178.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:基于外设事务服务器的交流采样算法在同步发电机励磁控制系统中的应用
下一篇:飞利浦51LPC系列单片机用于控制交流电机

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
动力
汽车
电机控制
控制系统

小广播

独家专题更多

TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved