邱阿瑞 劉忠祥

     來(lái)源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：can總線的主要功能與特點(diǎn)、can控制器以及can總線在混和動(dòng)力汽車電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用；can總線與電機(jī)控制芯片tms320f241的接口設(shè)計(jì)、幀結(jié)構(gòu)以及通信中斷服務(wù)程序流程圖等。

     關(guān)鍵詞：can總線

     混和動(dòng)力汽車 電動(dòng)機(jī) 控制系統(tǒng)

     can（controller area network）總線即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇。德國(guó)bosch公司在二十世紀(jì)80年代初將其研究成功，最初主要用于汽車內(nèi)部檢測(cè)以及控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。can總線通信協(xié)議是在充分考慮工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的背景下制訂的，它采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織iso制訂的開放系統(tǒng)互連（iso-osi）模型中的三層，即物理層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層，是osi的一種簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。can總線規(guī)范已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iso11898，并得到motorola、intel、philips等著名半導(dǎo)體器件生產(chǎn)廠家的支持，進(jìn)而迅速推出了各種集成有can協(xié)議的產(chǎn)品。目前，can總線主要用于汽車自動(dòng)化領(lǐng)域，如應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)點(diǎn)火、注油、復(fù)雜的加速剎車控制、抗鎖定剎車系統(tǒng)和抗滑系統(tǒng)等。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，混和動(dòng)力汽車（hybrid

     electrical vehicle，hev）及電動(dòng)汽車（electrical vehicle,ev）的研究發(fā)展很快，由于這兩種汽車都使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因此電機(jī)控制系統(tǒng)與can總線的通信是一項(xiàng)重要課題。本文主要探討can總線在電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

     1 can總線的功能與特點(diǎn)

     （1）采用面向數(shù)據(jù)塊的通信方式，信號(hào)傳輸使用短幀結(jié)構(gòu)，每幀數(shù)據(jù)量為8個(gè)字節(jié)。若通信距離在40m內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1mbps。

     （2）可實(shí)現(xiàn)多主工作方式，數(shù)據(jù)收發(fā)方式靈活�？蓪�(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、全局廣播等幾種傳輸方式。

     （3）can總線采用非破壞性的基于優(yōu)先權(quán)競(jìng)爭(zhēng)的總線仲裁方式。

     （4）can具有crc校驗(yàn)及其它檢驗(yàn)措施，并具有錯(cuò)誤識(shí)別及自動(dòng)重發(fā)功能。

     （5）通訊介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖。

     （6）接口簡(jiǎn)單、編程方便，容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)。

     總之，can總線具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是公認(rèn)的最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。

     2 can控制器

     tms320f241是美國(guó)ti公司tms320系列定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器產(chǎn)品之一，專為數(shù)字電機(jī)控制而設(shè)計(jì)，其指令執(zhí)行速度是20mips，幾乎所有指令都可以在一個(gè)50ns的單周期內(nèi)執(zhí)行完畢。同時(shí)tms320f241芯片內(nèi)嵌了can模塊，因此該芯片是設(shè)計(jì)基于can總線的數(shù)字式電機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)選芯片。tms320f241的can模塊是fullcan控制器，包括報(bào)文處理器（負(fù)責(zé)接收和發(fā)送管理以及幀存儲(chǔ)），需要的cpu開銷比basiccan控制器少，并且適應(yīng)技術(shù)規(guī)范can2.0b，因此可以發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)幀（11-bit標(biāo)識(shí)符）和擴(kuò)展幀（29-bit標(biāo)識(shí)符）。同時(shí)，can模式包括6個(gè)信箱（mailbox）以及15個(gè)不同的16-bit寄存器，這些寄存器分別是控制寄存器、狀態(tài)寄存器、中斷寄存器和接收屏蔽寄存器。

     3 can總線在hev電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

     3.1 硬件設(shè)計(jì)

     tms320f241芯片與can總線接口的總線收發(fā)器采用philips公司的pca82c250芯片。82c250可以提供對(duì)can總線的差動(dòng)發(fā)送能力及對(duì)can控制器的差動(dòng)接收能力。通信介質(zhì)采用雙絞線，信號(hào)差動(dòng)發(fā)送和差動(dòng)接收的最高通信速率可達(dá)1mbps。為了增強(qiáng)抗干擾能力，在tms320f241與82c250之間采用高速光耦6n137進(jìn)行隔離。

     tms320f241與can總線的接口電路如圖1所示。

     3.2 幀結(jié)構(gòu)

     電機(jī)控制單元（m