基于CAN總線的電動汽車整車參數測試網絡

　　3.1 車輛參數采集節點的設計

　　車輛節點采集的參數包括車輛啟動、停止的狀態，空調的開關狀態，電機與發動機的轉速信息，從采集參數的特征來看，分為開關量和頻率量。對于開關量的采集，無需額外的傳感器，只需要將電壓信號通過光電耦合直接輸入微處理器的輸入口即可檢測；對于頻率量的轉速，我們選用了霍爾傳感器進行測量。在輸出軸上貼磁鋼片，當磁鋼片通過霍爾元件時，霍爾傳感器輸出脈沖，此脈沖通過光電隔離輸入到80C196的高速輸入口，由于高速輸入口可以自動記錄脈沖跳變的時刻，可以對脈沖進行精確測量，而且高低頻率都適用。車輛采集節點的結構框圖如圖3所示。

　　3.2 電量節點的設計

　　對于電壓電流等電參數來說，應用通常的A/D變換很容易測量；但是對于電能參數，由于是電壓電流的時間積分值，應用普通方法測量起來難度很大。因此對于電量測量選用集成電量測量芯片CS5460A，該芯片可以同時測量電壓、電流以及兩者的功率和能量。CS5460A是帶有串行SPI接口的單相雙向功率/電能計量集成電路芯片，主要應用在單相電子式電能表和三相電子式電能表中。芯片完成一次校準后，將校準系數存到系統的EEPROM中，每次上電CPU從EEPROM中讀出校準系數，并寫入測量芯片中，然后通過SPI接口寫入命令，即可進行相應電流電壓和電能的測量。通過SPI接口，微處理器讀出該芯片中的測量結果，更新EEPROM中的電能信息，并通過報文的方式發送到CAN總線上。

　　為了保證測量電路的工作可靠，測量電路在設計時通過光電隔離器件將CS5460A的SPI接口和微處理器的I/O口進行隔離，防止了相互的干擾。由于芯片SPI接口的數據線(SDI、SDO)和時鐘線(SCLK)信號變化很快，選用高速光耦6N137隔離，其耦合速率可達10Mbps；而芯片的片選（CS）、復位(RESET)和中斷(INT)輸出信號屬于電平信號，變換速率很低，用普通光耦TLP521-1即可實現。

　　3.3 電池參數采集節點設計

　　電動汽車動力電池是由40節12V鉛酸蓄電池串聯而成，每節電池的性能將影響整個電池組的性能。因此有必要對每一個電池的參數進行測量。包括每節電池的電壓，電流以及測量傳感器的狀態。由于共有40節電池，用一個節點進行測量任務量太大，因此設計了4個節點對40節電池進行測量，每個節點負責10節電池參數的測量，電池參數只有電壓和電流，可以通過簡單的A/D變換得到，因此，電池節點的設計不再詳細介紹。

　　4、基于PC104的監控節點的設計

　　由于整個網絡測試的146項參數都要進行顯示和記錄，以微處理器為核心的單片機系統顯然無法勝任如此繁重的任務需求。另外采用單片機開發必然會帶來巨大的工作量。為了給用戶提供友好的人機交互界面，減小開發工作量，監測節點選擇了結構緊湊，軟硬件功能和PC相近的嵌入式PC104模塊進行開發。

　　PC104模塊采用嵌入式CPU，選用256MB 袖珍Flash 盤作為系統硬盤，存儲操作系統、應用程序和采集數據，選用夏普10.4英寸液晶顯示屏作為人機交換的界面。

　　PC機與外設的接口方式靈活多樣決定了CAN控制器和PC機的接口方式也是多種多樣的，常用的方式有：RS-232串口、并行打印口、USB接口、ISA總線接口等。本系統中PC104通過雙口RAM通訊獲取智能接收節點的數據。所謂的智能接收節點，是指該節點配有微處理器，它通過雙口RAM和PC104完成數據交換，將從總線上接收到的數據發送到PC104進行顯示和記錄，并將PC104要發送的數據發送到CAN總線上。由于加入了微處理器，極大地減輕了主機PC104的負擔，提高了系統的實時性能。

　　4.1 基于信箱格式的雙口RAM通訊

　　信箱結構是實現對于雙口RAM內部存儲區共享的一種邏輯結構。信箱式共享存儲區具有兩層含義：首先把各微處理器專用存儲區與共享存儲區劃分開來，僅建立一塊較小的共享區供通訊使用；其次對共享區作了細分，仿效郵政信箱格式建立了分格式邏輯結構。

　　智能節點的微處理器和PC104的ISA總線之間通過雙口RAM IDT7132進行數據交換，在雙口RAM中開辟了2塊公共存儲區作為通訊的2個公共信箱，一個用于微處理器向PC104傳輸數據，另一個用于PC104向微處理器傳送數據。下面以微處理器向PC104通訊的公共信箱為例介紹基于信箱格式的通訊方式。

　　智能節點向PC104傳送數據的公共信箱長度為16個字節，其中第一個字節為可讀寫標記，當任何一方需要操作讀寫數據時，先檢查該字節，若為0AAH，則不能進行操作；若為55H，可以操作；第二個字節是讀寫次數，表示在PC104讀出數據之前，智能節點寫入新的數據的次數；第三個字節為該組數據的ID號，以區分不同的數據；第四個字節開始為真正的數據區，數據區的長度依據前面ID的不同會有差別；數據區之后是一個字節的垂直異或校驗值（從讀寫次數開始的異或結果），可以據此對傳輸數據的正確性進行驗證。