纯电动汽车CAN总线通信液晶显示系统

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电动车内 5&6 网络构架
本电动汽车整车网络控制系统采用单层结构，其网络构架如
图 " 所示。 主要连接有电动汽车的通信显示控制单元、 电机驱动控 制单元、 电池管理单元、 车内服务设施单元、 液晶显示单元。 为适应汽车网络控制的需要， 更好地在各模块单元之间交流信 息、 协调控制， 通信显示模块作为电动汽车的综合信息系统， 其功能 向网络化， 智能化， 虚拟仪表化发展， 从而达到控制汽车的各种运行 工况的目 的，起到了 监控全局的 作用。 主控制 器从传感器 上获取司机 的驾驶操作
电动汽车控制网络 $% 的定义 如表 $ 所 （’()） 示： 帧类型 标识发送帧为控 制命令帧、查询
网络报警帧； 管理帧、 还是状态信息帧。 意义如下： *） + , 网络控制命令 帧； - , 建立连接帧； . , 连接应答帧； / , 网络管理查询帧； 0 , 节点状态信 息帧。 功能号 1 )2 , 表示每个节点单元可以使用 3 种不同的命令帧 和状态帧。源地址 1 45 , 表示各数据帧发送的源节点单元地址， 电 动汽车中定义如下： 67 液晶显示单元； 87 驱动电机单元； "7 电池 管理单元； $7 车内服务设施单元； %7 通信液晶控制单元。 !" #" # 电动汽车各节点地址分配 来。对电机驱动单元的实时通讯， 实现了显示车速， 里程； 与电池管 理单元的通讯， 实现了显示剩余电量， 剩余里程， 电池状态等。 实验结果表明， 本文所设计的电动车 259 通信网络与液晶显 示系统已经较好达到了预期的目的。
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引言
（FB@;?=(;*B G@’(;B@， 由于环境恶化和石油危机， 电动汽车 发 FG）
展很快。控制器、 智能传感器之间的实时、 高速、 大容量数据的通讯， 增加了系统的灵活性的同时也对汽车通信系统提出了更高的要求， 被公认为电动汽车关键技
M" N MU N（&<)?=<BB@= 7=@* 8@?W 之一。目前 &78
!
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"#$ 网络与显示的硬件设计
基于 %&’#!()*!+(,- 的 .’/ 最小系统设计
本文选用了美国 )* 公司的 #’( 是通信显示控制单元的核心，
外加电源、 复位、 晶振和扩展等外围电路 )+’,-./0-1.2! 芯片 3 1 4 ， 构成了 #’( 最小系统。 )+’,-./0-1.2 是一种低成本， 低功耗、 高 性能的处理器， 其执行速度达到 ,.+*(’， 指令周期缩短到 ,,56。 同 时它还集成 $!% 控制器模块， 其 $!% 控制器有以下特性： 完全支 支持标准和扩展标识符； 有 : 个邮箱，其数据 持 $!%-7 89 协议， 长度为 . ; < 个字节， - 个接收 - 个发送， - 个可以配置为接收或发 送； 有 => 个 =: 位控制寄存器， 控制 $!% 的位定时器、 邮箱的发送 和接收使能、 错误状态及中断等； 当发送出现错误或仲裁时丢失数 据， $!% 控制器有自动重发功能等。 #" $" $ 电源和复位电路的设计 本系统的供电由开关磁阻电机控制器内的驱动电源板提供， 驱动电源板上有三种电压： ? >@、 ? A>@、 B A>@。 #’( 电源使用的
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整车 !"# 总线网络系统设计
5&6 总线的技术特点
&78 总线控制器局域网，是一种有效支持分布式、实时控制
的串行通信网络， 属于现场总线的范畴， 其具有可靠、 灵活、 实时性 “电动中巴车开关磁阻电 北京交通大学重大科技基金 ! 基金项目： 机驱动控制系统的研究 ” ， 课题编号： U##Y5Z##X 。
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《电气自动化 》 !""# 年第 $% 卷 第 & 期
现场总线技术
’()*+,-. /)012(0.
注： 其中字节 ! " # 电机温度； $ # 电机转速； % # 车速； & # 电机故障。
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电动汽车通信网络信息 $% 分配
是数字电源，一般要求纹波不超过 A.C ，)+’,-./0-1.2 为 ,7 ,@ 供电，因此有必要进行电压变换。在本设计中采用 )(’2,,, 线性 低压降型 （/#8） #$ " #$ 型电源转换模块，它是一种固定输出 正好适合 #’( 的电源需要。 ,7 ,@ 电压的电源转换芯片， 本系统设计人工复位电路， 在系统运行中出现故障时可方便地 人工复位。在掉电情况下， 二极管给电容提供了放电通道， 使电容迅 速放电，这样可保证在反复上电的情况下可靠复位，随后的斯密特 触发反相器进行整形提高抗干扰性并保证低电平的持续时间。 #" $" ! 0-1 接口电路和液晶屏接口电路设计 因此只需 在 )+’,-./0-1.2! #’( 内集成有 $!% 控制器模块， 在#’( 外接适当的 $!% 收发器即可实现 $!% 总线功能。在本设计 中采用了 )* 公司推出的 ,7 ,@ 系列 $!% 收发器 ’%:>D@#-,.。 液晶 屏接口为 E’-,- 串口，采用 +!F-,- 作为驱动器件进行串口通信， 电平转换采用 1%,> 低速光耦隔离器件进行光耦隔离和电平转换控 制。$!% 总线和液晶屏接口电路如图 1：
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通信显示控制系统主要收发信号
单元之间通过 $!% 总线进行通讯， 收发电机驱动控制单元的
信息以供操作人员实时的监测和控制汽车运行工况和状态，收发 电池管理单元的信息以供电池自身的电气参数、对电量进行计算 和对安全管理进行监控， 为整车控制提供准确的依据， 提高电池能 量利用效率。收发车内服务设施单元的信息是对门窗、车灯、空 调、 钥匙锁信号进行采集， 使其功能更加完善和强大。
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结论
本文对本项目改装车体的车内主要信号进行了归纳总结。根
据所开发的电动汽车的实际应用现状，采用单层的 259 总线结 构，以 45; <83$3 为基础设计了 259 通信协议，搭建了电动汽车 整车电子控制系统的基本网络构架。独立设计了车内通信网络和 电动汽车通信显示系统，实现对车内各节点重要信息的通信和实
%
基于 &#’()*!* + , - + . - 的电动汽车通信协议制定
$!% 协议只定义了物理层和数据链路层的规范，使 $!% 能
适应不同的应用条件， 但也给用户带来了不便。因此， 用户须根据 实际需求自行定义 $!% 高层协议。
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波特率和节点单元数据信息的确定
本设计波特率为 A..GHI6。汽车电子控制系统各个控制器节
关键词 : &78 总线
液晶显示系统
电动汽车
.56
&’()*+,)： 7;;<=>()1 ?< ?’@ >@A@B<C4@)? )@@>D <E FB@;?=(; G@’(;B@D ! FG + % * H&. ()E<=4*?(<) DID?@4 E<= FG J*D@> <) .56 *)> &78 J-D (D >@D(1)@> () ?’(D C*C@=K 3’@ &78 J-D )<>@D *=@ >@D(1)@>% *)> ?’@ ;<44-)(;*?(<) L(?’ ?’@ J*??@=I 4*)*1@4@)? -)(? *)> ?’@ 4<?<= >=(A@ -)(? (D ;<4CB@?@>K 0(?’ ?’@ H&. ()E<=4*?(<) D-11@D?D% ?’@ FG =-))()1 ;<)>(?(<) ;*) J@ 4<)(?<=@> *)> ;<)?=<BB@>K -./01*2(: &78 J-D H&. FG .56 M 文献标识码 N V M 文章编号 N "###WOXXP ! U##S + #PW##$PW#O 强的优点。 ! " + &78 总线采用多主结构， 网络上的任一节点可在任意时 刻向其他节点发送信息， 通讯方式灵活。 ! U + 网络上的节点根据对总线访问优先级的不同， 最快可在 "O$ !D 内得到响应。 ! O + 采用非破坏性总线仲裁技术， 可以大大节省总线冲突仲裁 时间， 网络在拥挤的情况下也不会瘫痪。 ! $ + &78 采用 8\Z 编码， 直接通信距离最远可达 "#[4 ! 速度 通信速率最高可达"]JCD ! 此时通信距离最长为$#4 + 。 Y[JCD + ， ! Y + 采用短帧结构， 传输时间短， 受干扰概率低。 ! P + 通讯介质可为双绞线、 同轴电缆或光纤， 选择灵活。 M 中图分类号 N 36OOPQ R$PSK TU
徐丹旭
王
艳
殷天明
0*)1 2*)
2() 3(*)4()1
要： 针对电动汽车的发展需要， 设计了一种基于 .56 和 &78 总线的纯电动汽车通信液晶显示系统。首先设计了电动车各 &78 总线 节点， 完成了与电池管理单元和电机驱动单元的通讯， 通过串口 393 液晶显示屏的信息提示， 实现了对电动汽车各种运行工况的 监测和控制。
点的信息我们从多个方面进行设定， 譬如名称、 英文名称、 信号走 向、 信号类型、 发送类型、 出发方式等。 （A ） 信号 类型 J 状态 K !* L 、 受控 K !8 L 、 状态 且受 控 K #8 L 、 命令 K #* L ； （- ） 取得方式 J 周期方式、 请求方式、 请求且周期、 被动； （, ） 优先级 J A B 2 ； （1 ） 发送类型 J 被远程帧请求才发送的帧、 被告错误信息的帧、 周期发送的帧、 事件触发的帧、 主动发送的帧。 这里以通信液晶控制单元与驱动电机单元两个节点之间的通 信为例。通信液晶控制单元需要从驱动电机单元得到电机相关数 据参数信息。这些信息可以在一个数据帧中表示。这个数据帧可 “)8%MFN#*!%O” 以命名为 。 设置数据帧的标识符中有优先级、 数据页 K #( L 、 地 (#0 格式、 址 K ’! L 、 数据长度码 K #/$ L 等相关位。下面就是 )8%MFN#*!%O 的 发送帧中的一个打包后的数据帧。