基于CAN總線(xiàn)的電動(dòng)車(chē)電源設計

?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

?與標準80C51兼容的全雙工UART

?具有總線(xiàn)故障管理功能的1Mbps CAN控制器

?與內部RAM進(jìn)行DMA數據傳送的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、外部計數器輸入端、外部計數器復位輸入端和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內含CAN控制器，包括為實(shí)現高性能串行網(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)。為了避免出現混亂，芯片中增加的CAN控制器對于CPU是作為能夠雙方獨立工作的存儲器映像外圍設備出現的，即可以把P8xC592簡(jiǎn)單設想為兩個(gè)獨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?xún)H作為帶有模擬量A/D轉換的普通8位單片機使用。

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，CPU對CAN控制器的控制及其訪(fǎng)問(wèn)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(xiě)CAN控制器的驗收碼寄存器;(2)數據寄存器(CANDAT)，CANDAT對應由CANADR指向的CAN控制器內部寄存器;(3)控制寄存器(CANCON)，它具有兩個(gè)功能，讀CANCON意味著(zhù)訪(fǎng)問(wèn)CAN控制器的中斷寄存器，寫(xiě)CANCON意味著(zhù)訪(fǎng)問(wèn)命令寄存器;(4)狀態(tài)寄存器(CANSTA)，具有兩個(gè)功能，讀CANSTA是訪(fǎng)問(wèn)CAN控制器的狀態(tài)寄存器，寫(xiě)CANSTA 是為后續的DMA傳輸設備內部數據存儲器RAM的地址。此外，DMA邏輯允許CAN控制器與CPU在片主RAM之間的高速數據交換。

在芯片初始化階段，CPU通過(guò)向CANCON和CANSTA寫(xiě)入內容，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)送數據信息。

3 逆變電源系統軟件設計

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，以適應電動(dòng)汽車(chē)對系統穩定性和可靠性的要求。

系統上電運行后，單片機P80C952首先對SA8282芯片初始化寄存器進(jìn)行數據初始化，然后根據負載電機的特點(diǎn)執行軟啟動(dòng)程序。當三相輸出電壓達到預定值時(shí)，三相逆變電源即進(jìn)入穩定運行狀態(tài)。此后控制程序將循環(huán)檢測各線(xiàn)路的電壓、電流情況，根據情況修改SA8282控制寄存器參數，調整 PWM輸出，從而改變三相輸出。例如，電動(dòng)車(chē)運行一段時(shí)間后，電池組電壓下降，導致逆變電源的三相輸出電壓低于設定值，P80C592檢測到該現象后，通過(guò)SA8282提高電壓輸出幅值，確保電源輸出的穩定。

同時(shí)，控制程序還將定期檢測數據存儲器中的控制參數。若整車(chē)控制系統通過(guò)CAN通訊修改了逆變電源的運行參數，P80C592將根據新的運行參數調整輸出。

控制程序中的三個(gè)中斷程序分別為：數據采集程序、CAN總線(xiàn)通訊程序和故障處理程序。

數據采集程序通過(guò)芯片內部計數器定時(shí)觸發(fā)，對逆變電源的輸入、輸出線(xiàn)路進(jìn)行數據采集，經(jīng)模/數轉換后存入數據存儲器，交給CPU進(jìn)行運行狀況判斷。

CAN總線(xiàn)通訊程序包含若干子程序。當通訊程序觸發(fā)后，P80C592的CAN控制器提據命令字執行相關(guān)任務(wù)。當上位機請求數據時(shí)，將逆變電源的各項運行參數傳輸給整車(chē)系統;當上位機查詢(xún)節點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，將當前CAN節點(diǎn)狀態(tài)等數據發(fā)磅出去;當上位機要求修改運行參數時(shí)，將接收的數據參數存入數據存儲器。

故障處理程序具有最高的中斷優(yōu)先權，即將P80C592的外部中斷0(INT0)管腳與SA8282芯片的TRIP管腳相連。當逆變電路發(fā)生故障時(shí)，IPM會(huì )發(fā)出故障信號給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，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(xiàn)通知上位機有故障發(fā)生，并將故障代碼和當前系統運行參數寫(xiě)入報文同時(shí)發(fā)送;最后控制單片機將整個(gè)系統關(guān)閉，實(shí)現安全關(guān)機。

CAN通信網(wǎng)絡(luò )的引入為電動(dòng)車(chē)的全局優(yōu)化控制提供了條件，車(chē)輛的每個(gè)子系統都因此成為整車(chē)控制中的智能節點(diǎn)。采用集成CAN控制器的 P8xC592單片機作為控制核心，結合SA8282專(zhuān)用PWM波形發(fā)生芯片設計出的電動(dòng)車(chē)用輔助三相逆變電源，不僅安全穩定性高，還能夠充分參與整車(chē)的數據交換和控制。對于采用不同CAN總線(xiàn)協(xié)議的電動(dòng)車(chē)輛，只需適當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(chē)系統，使該逆變電源具有更強的通用性。

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