CAN總線混合動力汽車電控系統的設計與實現

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總線上的信息，對必要的信息如車速、發動機轉速、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行顯示，在顯示方式上，采用無可動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，同時為了滿足司機習慣于看指針式模擬儀表的要求，也采用類似指針運動的發光二極管模擬舊式表的顯示。

硬件設計

　　從 N3、N4、N6三節點的功能要求來看，若按功能對硬件進行分別設計可各取所需，減小節點體積和重量，但是，這樣不便于系統功能的擴展，也限制了節點的可靠性和互換性，故采取三節點硬件統一設計的方案，即三節點的硬件完全一樣，各節點的硬件可互換，每個硬件包括所有三節點所需要的硬件功能，另外，由于現代電子技術的進步，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是微乎其微，更重要的是這樣的設計為后續進一步改進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，可快速進行大量的數學和邏輯運算，完全能滿足本電控系統的設計要求.程序存儲器中存放著實現各節點功能的軟件用以控制各節點的功能實現。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，每個節點可同時進行8路A/D轉換，完全可滿足任務書的技術要求.開關量輸出接口用于輸出節點的位控制命令，具有靈活的輸出控制，可直接或間接滿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動機的供油、空調、大小電機啟動選擇等信號。

　　開關量輸入電路用于采集系統的開關量，如:鑰匙開關信息、離合器狀態信息及空調狀態信息等信號.顯示接口電路用于將被顯示信號實時傳送到顯示器，顯示器采用數字化高亮度的LED顯示，提高了顯示的精度，同時又保留了原有儀表的模式，以便使用者有一個過渡的過程，不致產生不習慣的感覺.頻率變換電路用于將系統的速度信號(發動機轉速和車速)轉換為統一制式的脈沖信號以便微處理器進行識別和測速。CAN總線電路由總線控制器和收發控制電路構成，它負責接收和發送總線信息，使各節點通過總線相連接，使電控系統成為靈活的網絡控制系統。

圖3　硬件系統結構框圖

軟件設計

　　前艙傳感器節點(N3)的軟件設計

　　N3 節點所要完成的任務為：1)實時檢測車速、轉速、節氣門、水溫、真空度的參數值；2)檢測本節點故障；3)按通信協議完成總線數據傳輸.本節點的多數任務要求有很高的實時性，因此本節點的軟件策略為：1)對車速、轉速及總線通訊采用中斷方式處理；2)定時啟動A/D轉換，為滿足任務要求的實時性，定時間隔為20μs，用以及時對節氣門、水溫、真空度的數字化測量；3)空閑時間查詢系統狀態，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進行相應的處理。這樣，即可以實時處理車速、轉速和通訊中斷又可使CPU處于多任務狀態，提高了系統資源的利用率。

　　室內傳感器節點(N4)的軟件設計

　　N4 節點所要完成的任務為：1)實時檢測鑰匙開關狀態、離合器狀態、空調狀態及剎車的參數值；2)檢測本節點故障；3)按通信協議完成總線數據傳輸.本節點的軟件策略為：1)對鑰匙開關狀態、離合器狀態、空調狀態等開關量的檢測及總線通訊采用中斷方式處理；2)定時啟動A/D轉換，為滿足任務要求的實時性，定時間隔為20μs，用以及時對剎車信號的數字化測量；3)空閑時間查詢系統狀態，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進行相應的處理。

　　顯示節點(N6)的軟件設計

　　N6 節點所要完成的任務為:1)對車速、里程、充電電流、放電電流及電池容量等參數進行實時顯示；2)及時完成大小電機的啟動控制和發動機的供油控制；3)檢測本節點故障；4)按通信協議完成總線數據傳輸。本節點的軟件策略為：1)對總線通訊、大小電機的啟動控制和發動機的供油控制采用中斷方式處理，以保證控制、通訊的及時性；2)定時刷新顯示，為滿足實時性，定時刷新時間間隔為20ms；3)空閑時間查詢系統狀態，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進行相應的處理。

　　通信機制設計