CAN總線(xiàn)混合動(dòng)力汽車(chē)電控系統的設計與實(shí)現

6)顯示單元

　　顯示單元的構成與其他單元大同小異，它的功能是接收CAN總線(xiàn)上的信息，對必要的信息如車(chē)速、發(fā)動(dòng)機轉速、里程、電池容量、充電電流、放電電流、水溫、油量及系統故障代碼進(jìn)行顯示，在顯示方式上，采用無(wú)可動(dòng)部件的高精度數字顯示，增加了顯示信息量并提高了可靠性，同時(shí)為了滿(mǎn)足司機習慣于看指針式模擬儀表的要求，也采用類(lèi)似指針運動(dòng)的發(fā)光二極管模擬舊式表的顯示。

硬件設計

　　從 N3、N4、N6三節點(diǎn)的功能要求來(lái)看，若按功能對硬件進(jìn)行分別設計可各取所需，減小節點(diǎn)體積和重量，但是，這樣不便于系統功能的擴展，也限制了節點(diǎn)的可靠性和互換性，故采取三節點(diǎn)硬件統一設計的方案，即三節點(diǎn)的硬件完全一樣，各節點(diǎn)的硬件可互換，每個(gè)硬件包括所有三節點(diǎn)所需要的硬件功能，另外，由于現代電子技術(shù)的進(jìn)步，統一設計和分別設計的硬件之間的體積和重量的差別很小，對系統性能的影響可以說(shuō)是微乎其微，更重要的是這樣的設計為后續進(jìn)一步改進(jìn)所需的系統擴展和冗余式可靠性設計奠定了硬件基礎。

　　硬件系統(圖3)以微處理器CPU為核心以及必要的外圍電路構成.其中CPU為高性中央處理單元，具有豐富的功能和高速的處理能力，可快速進(jìn)行大量的數學(xué)和邏輯運算，完全能滿(mǎn)足本電控系統的設計要求.程序存儲器中存放著(zhù)實(shí)現各節點(diǎn)功能的軟件用以控制各節點(diǎn)的功能實(shí)現。數據儲存器電路用于系統內存擴展，復雜的程序控制和運算需要大量的中間變量和緩沖區，內存的擴展解決了這一問(wèn)題.D/A轉換電路用于將處理后的數字信號轉換模擬信號輸出，主要應用于輸出控制和信號的遠程轉換，A/D轉換電路用于對系統的模擬量進(jìn)行采集，即將被采集的模擬信號轉換為數字信號，所設計的轉換電路的轉換速度可達5微秒/路，分辨率為1/4096，每個(gè)節點(diǎn)可同時(shí)進(jìn)行8路A/D轉換，完全可滿(mǎn)足任務(wù)書(shū)的技術(shù)要求.開(kāi)關(guān)量輸出接口用于輸出節點(diǎn)的位控制命令，具有靈活的輸出控制，可直接或間接滿(mǎn)足各種功率輸出的控制要求，在本系統中的主要位控制信號有發(fā)動(dòng)機的供油、空調、大小電機啟動(dòng)選擇等信號。

　　開(kāi)關(guān)量輸入電路用于采集系統的開(kāi)關(guān)量，如:鑰匙開(kāi)關(guān)信息、離合器狀態(tài)信息及空調狀態(tài)信息等信號.顯示接口電路用于將被顯示信號實(shí)時(shí)傳送到顯示器，顯示器采用數字化高亮度的LED顯示，提高了顯示的精度，同時(shí)又保留了原有儀表的模式，以便使用者有一個(gè)過(guò)渡的過(guò)程，不致產(chǎn)生不習慣的感覺(jué).頻率變換電路用于將系統的速度信號(發(fā)動(dòng)機轉速和車(chē)速)轉換為統一制式的脈沖信號以便微處理器進(jìn)行識別和測速。CAN總線(xiàn)電路由總線(xiàn)控制器和收發(fā)控制電路構成，它負責接收和發(fā)送總線(xiàn)信息，使各節點(diǎn)通過(guò)總線(xiàn)相連接，使電控系統成為靈活的網(wǎng)絡(luò )控制系統。

圖3　硬件系統結構框圖

軟件設計

　　前艙傳感器節點(diǎn)(N3)的軟件設計

　　N3 節點(diǎn)所要完成的任務(wù)為：1)實(shí)時(shí)檢測車(chē)速、轉速、節氣門(mén)、水溫、真空度的參數值；2)檢測本節點(diǎn)故障；3)按通信協(xié)議完成總線(xiàn)數據傳輸.本節點(diǎn)的多數任務(wù)要求有很高的實(shí)時(shí)性，因此本節點(diǎn)的軟件策略為：1)對車(chē)速、轉速及總線(xiàn)通訊采用中斷方式處理；2)定時(shí)啟動(dòng)A/D轉換，為滿(mǎn)足任務(wù)要求的實(shí)時(shí)性，定時(shí)間隔為20μs，用以及時(shí)對節氣門(mén)、水溫、真空度的數字化測量；3)空閑時(shí)間查詢(xún)系統狀態(tài)，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進(jìn)行相應的處理。這樣，即可以實(shí)時(shí)處理車(chē)速、轉速和通訊中斷又可使CPU處于多任務(wù)狀態(tài)，提高了系統資源的利用率。

　　室內傳感器節點(diǎn)(N4)的軟件設計

　　N4 節點(diǎn)所要完成的任務(wù)為：1)實(shí)時(shí)檢測鑰匙開(kāi)關(guān)狀態(tài)、離合器狀態(tài)、空調狀態(tài)及剎車(chē)的參數值；2)檢測本節點(diǎn)故障；3)按通信協(xié)議完成總線(xiàn)數據傳輸.本節點(diǎn)的軟件策略為：1)對鑰匙開(kāi)關(guān)狀態(tài)、離合器狀態(tài)、空調狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量的檢測及總線(xiàn)通訊采用中斷方式處理；2)定時(shí)啟動(dòng)A/D轉換，為滿(mǎn)足任務(wù)要求的實(shí)時(shí)性，定時(shí)間隔為20μs，用以及時(shí)對剎車(chē)信號的數字化測量；3)空閑時(shí)間查詢(xún)系統狀態(tài)，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進(jìn)行相應的處理。

　　顯示節點(diǎn)(N6)的軟件設計

　　N6 節點(diǎn)所要完成的任務(wù)為:1)對車(chē)速、里程、充電電流、放電電流及電池容量等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；2)及時(shí)完成大小電機的啟動(dòng)控制和發(fā)動(dòng)機的供油控制；3)檢測本節點(diǎn)故障；4)按通信協(xié)議完成總線(xiàn)數據傳輸。本節點(diǎn)的軟件策略為：1)對總線(xiàn)通訊、大小電機的啟動(dòng)控制和發(fā)動(dòng)機的供油控制采用中斷方式處理，以保證控制、通訊的及時(shí)性；2)定時(shí)刷新顯示，為滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性，定時(shí)刷新時(shí)間間隔為20ms；3)空閑時(shí)間查詢(xún)系統狀態(tài)，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進(jìn)行相應的處理。

　　通信機制設計