基于DSP的电机控制器CAN通讯及监控系统设计

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武汉理工大学

硕士学位论文

基于DSP的电机控制器CAN通讯及监控系统设计

姓名：罗立明

申请学位级别：硕士

专业：动力机械及工程

指导教师：吴森

20060301

武汉理工人学硕士学协论文

摘要

ＣＡＮ被公认为最有发展前景的现场总线之一。在不久的将来，以ＣＡＮ为代表熬慧线溺络将逐步在汽车局域嘲孛普及势占嚣主导地爱。爨蕊增长的环境积髓源趣题使得电动汽车谶来了发展的高潮。在蓄电池及其它能源装置尚不能完全取代传统的内燃机时，混合动力电动汽车（ＨＥＶ）是一种目前最佳的解决方案。

本文遽遘疆变ａ添慧线在混合臻力汽车圭豹澎震，怼～部磊来没有ＣＡＮ镰号输出的电机控制器进行了开教研究，使其成功的实现了与熬车ＣＡＮ网络的相避。

论文根据电机控铡器的输出输入信号，运用ＤＳＰ技术，设计了以ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ为主控翻芯片的硬件平台，配戳相应静箨隧驱动毫路，信号始瑾电路和其它处理模块，设计了一块印刷电路板以爽现所需辨的功能。系统软件模块是在联瓣缓译嚣缓ＣＣＳ下，蠲Ｃ语言霸汇编诿蠢实现硬羚熬配受使媚彝控裁策嬉的实现。通过对ＤＳＰ自带的ｏＩＮ控制器的编糕，实现了麓ＣＡＮ傣号的发送和接收。参照ＳＡＥ－－Ｊ１９３９和整车多能源控制系统成用层协议，制定了与之对应的电机茳摹ｌ器愆涤议嚣络。

系统的控制界面是基于ＦａｍｅＶＩＥＷ软件和ＬａｂＶＩＥＷ软件而设计的，其中ＦａｍｅＶＩＥＷ是针慰ＲＳ－２３２举行通讯数据格式的，ＬａｂＶＩＥＷ是针对ＣＡＮ总线数据格式的。通过监控界面，藏功实现了电机输入输懑信号的黼形显示，也对ＣＡＮ阙络信号谶行了检测。

逶ｌ蕊与整车多耱源管理蓉统之闯遴镳凌验秘蒺它测试，缝票证明零系统工转正常，信号稳定，抗干扰能力强，成功实现了整率夥能源管理系统对电机控制器的控制。并以图形界面的形式，方便的对嘏机控制器进行所需癸的控制和了解所要的信怠。本系统在实际试验中取褥了莛努鹣效采，达潮实瑷设计鹭静。霹予ＣＡＮ鼷络和电机控制器在混合动力汽率上的应用具有一定的研究意义。关键诫；ＣＡＮ，漓合动力，ＤＳＰ，ＬａｂＶＩＥＷ，壤祝控帝ｌ器

茎望望三叁兰堡占兰垡丝茎

Ａｂｓｔｒａｃｔ

ＣＡＮ－ＢＵＳｉｓｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄ

ＪｎｔＯｂｅｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌＦｉｅｌｄｂｕｓｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ．ｕｓｅｄｉｎｔｈｅＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｗｏｒｋ．ｔｈｅｆｕｔｕｒｅ。ｉｔｗｉ】ｌｂｅｔｈｅｌｅａｄｅｒｏｆＦｉｅｌｄｂｕｓ

ＩｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｅｎｅｒｇｙｐｒｏｂｌｅｍｓｕｒｇｅＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ（ＥＶ）ｕｎｄｅｒｇｏａｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｐｅｘ．ＢｅｃａｕｓｅｂａｔｔｅｒｙａｎｄｏｔｈｅｒｅｎｅｒｇｙｄｅｖｉｃｅＣａｎｎｏｔａｂｓｏｌｕｔｅｌｙｔａｋｅｐｌａｃｅｉｎｔｅｒｎａｌ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅ，ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ（ｒｍｖ）ｉｓ

ｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｆｕｅｌｅｃｏｎｏｍｉｃａｎｄｅｘｈａｕｓｔｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅ．ａｇｏｏｄｃｏｍｐｒｏｍｉｓｉｎｇ

Ｗｉｔｈ

ｍｏｔｏｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＣＡＮ－ＢＵＳｕｓｅｄｉｎＨＥＶｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ＩｈａｄｓｏｍｅｄｅｓｉｇｎｆｏｒｔｈｅｗｈｉｃｈｈａｄｎｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＣＡＮｓｉｇｎａｌａｔｆｉｒｓｔ．ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｉｔｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｗｉｍｔｈｅＣＡＮ．ＢＵＳｕｓｅｄｉｎｔｈｅＨＥＶ．

ａｎｄｏｎｔｐｕｔｓｉｇｎａｌｓｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ＩＢａｓｅｄｉｎｔｈｅｉｎｐｕｔ

ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅ

ｍｏｄｕｌｅｕｓｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｈａｒｅｗａｒｅｏｆＤＳＥＩｕｓｅｄｔｈｅＴＭＳ３２０Ｕ砣４０７Ａｃｈｉｐｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｉｔｓｃｉｒｃｕｉｔｔｏｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ’Ｓｓｉｇｎａｌｓ，ａｎｄ

ｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒａｎｄｉｔｔｏｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｅ

ａｒｅＣＡＮ—ＢＵＳＣＡＮｄｅｖｉｃｅ．ｎｅｆｉｎａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｓａＰＣＢ．ＵｓｅｄＣｌａｎｇｕａｇｅｕｎｄｅｒＤＳＰｃｏｍｐｉｌｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅＣＡＮｓｉｇｎａｌｆｏｒｔｈｅｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ

ｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ．ＲｅｆｅｒｔｏｔｈｅＳＡＥ－Ｊ１９３９ａｎｄｔｈｅａｇｒｅｅｍｅｎｔｏｆＨＥＶ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｇｒｅｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｈａｄａｌｓｏｂｅｅｎ

Ｔ１ｌｉｓｓｙｓｔｅｍｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄｗｉｔｈＰＣｄｅｓｉｇｎｅｄ．ａｎｄＣＡＮ—ＢＵＳ，

ＬａｂＶｉｅｗ．

ｏｆｍｏｔｏｒ．ｔｈｒｏｕｌｇｈｓｅｒｉａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅＲＳ２３２ｄｅｓｉｇｎｅｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｕｓｉｎｇｔｈｅｔｏｏｌｏｆＦａｍｅＶｉｅｗａｎｄＷｉｔｈｔｈｅｓｅｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｗｅｃｏｕｌｄｃｈｅｃｋａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇ

Ｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｗｅｎｅｅｄ

ｉｎｔｅｒｆａｃｅ．

Ａｆｅｒｓｏｍｅｔｏｃｏｕｒｓｅｋｎｏｗ曲ｏｕｔｔｈｅｍｏｔｏｒａｌｓｏｃｏｕｌｄｂｅｓｈｏｗｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｌｔｅｓｔｓｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｔｈｅＭｕｆｆ－Ｓｏｕｒｃｅｓ

ｉｔｓｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｌｌｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｗａｓｐｒｏｖｅｄｔｏ

ｍａｄｅａｏｐｅｒａｔｅｗｅｌｌ，ａｎｄａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．皿ｉｓｗｏｒｋｉｓｕｓｅｆｕｌｆｏｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｔｈｅｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｏｆＣＡＮ。ＢＵＳｕｓｅｄｉｎＨＥＶ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＡＮ，ＤＳＰ，ＨＥＹ，ＬａｂＶＩＥＷ，ｍｅｔｒｏｃｏｎｔＴｏｌｌｅｒ．ＩＩ

武汉理工大学硕士学位论文

第ｌ章绪论

１．王．汽车电子的发震

汽霉上霭豫解翻毅亲添于汽车邀予。汽李曦子麴分类缀多，懿下表襞示～些主要的种类：

表ｌ—ｌ汽车奄予分类

分类

发动规

控制系统控制项目点火羧铡、燃浊喷射控制、怠速控铡、避气控制、排放控制、散障自诊断簿

电子控制自动变速箱（ＥＣ珂）、电控悬架（ＴＥＭＳ）、

汽车穗子

控制装置底鑫控制系统驱动蒎溪，牵弓｛力控裁（ＡＳ解ＲＣ）、巡靛按截（ＣＣＳ）、自动防拖死（ＡＢＳ）、四轮转向控制、自

动刹攀、电子控劁减振、稳定性控制等

安全气囊、安全带控常ｌ、酊光控制、瞌睡鑫动报警

车身电子

控到系统系统、电子仪表、电动座椅、电动车窗、中控门锁、健羹感应、轮熬气筮报警装置、车速羧每ｌ般警漩受

等

车辆行驶自身系统显示、率载通讯蓉统、上网设备、

车载汽车

电子装置

导航系统

娱乐系统汽车信惠系统语音、ＬＡＮ耀终（ｃＡＮ鞍ＬＩＮ豹蔓联＞、鼗障鑫诊断系统；电子导靛系统、ＧＰＳ定位系统等数字视频系统、数字音响簿

隧蘩全球汽奄豢场近年来发曩逮猿，汽车熬邀‘子产最终照会量象迅速搀亵。据统计，嗣外每台汽车采用汽牟电子产晶的平均费用１９９０年为６７２美元，２０００年其平均费用达到２０００美元。专家预测，汽车电子在蹩车中占搬的平均比例呈持续上升趋势，鬃２０１０年，这个院铡将增期到３５％，冀中２２％楚硬箨，１３％怒软箨。汽举电子市场的迅猛发展将带动全球汽车电子产业的发展。１９８０年全球汽车电子霹彳场戆销售额只有钧亿美元，１９９０年为２００亿美元，２０００

武汉理工人学硕上学钕论文

年为６００亿美元，２００３年为７０３亿美元。２００２．２００８年全球销售额的复合年增长率预计为８．３％，到２００８年汽车电子销售颧将达到１１３４亿美元。

１．２．ＣＡＮ总线在汽车上的应用

陡羲汽车毫予羧寒貔不凝发震，汽车电子毫嚣数量静惫裂辔多，逶接导线燕著增多，因雨提高控制单元间通讯可靠性和降低导线成本已成为迫切需瓣解决的问题。为了减少连接导线的数量和车身的重璧，网络和总线技术在此期闻有了很大的发展，西的是熊决汽车电子子系统的增加带来的数据佼输的安全憔、可靠襁、车内线缆总长度太长导致车熬增加等问题，并满足线控汽车的需要。【１Ｊ

为鼗激磅发秘生产汽车魄予产品羲拣豹德重ＢＯＳＣＨ公司开发了ＣＡＮ总线掭议，并使其成为凰际标准（ＩＳ０１１８９８）。１９８９年，Ｉｎｔｅｌ公司率先开发出了ＣＡＮ总线协议控制器芯片，到目前为至，世界上已拥有２０多家ＣＡＮ总线控制器芯片生产裔，，ｔ１０多释ｃＪ氏辩慧线蛰议羟麓器蕊蜂帮集成ＣＡＮ葸线豁滚控裁器豹镦控青ｌ懿芯片。在瞄外，ＣＡＮ总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标礁总线。

ＣＡＮ总线俸为一种可靠的汽车计舞税网络憨线已开始在先进汽率上得至Ｉ瘦靥，使得各汽车计算机控制单元能够通过ＣＡＮ总线共享所有信息和资源，达到简化布线、减少传感嚣数整、避免投毒ｌ功藐纛复、提毫系统可靠瞧粒缍护技、海氟成本更好地匹配和协调备个控制系统的目的。ＣＡＮ总线已开始应爝于这些先进的汽车计算机控制系统，取代传感

器、电撩攀元彝瓠行器

之间以及电控单元之间

的专线联系方式，构成

了基予ｅＡＮ总线的汽

车控制藤统网络。

美黧汽车工纛簿强

会（ＳＡＥ）车辆闷络委

员会根攒标准将汽车数一————————————高速总线、、ｒ一孑广————再■—一～再＿——二ｉ…：｜ｆＩ’｝｛＿一。盖工一——工己一‘｜８絮秽，ｌ‘紫“｜｜鞘警“；卜控制ｍｉ，…一。４，＾一、、ｊ…ｉｉ一——～石————１Ｆ————雨＿—一…苒一ｒ—墨王一］～一…——ｒ也＿］ｒ工Ｌ１山＾鬲一。工Ｌ、一玉王～望蕉萱缝一……地—一§ｒ伞∥ｄ＞｜倪謦８ｉ｜８意≯！！“嚣醑ｉ；燃＊ｍ；｜８饕。Ｉ赢｝

据簧簸Ｎ（ＣＡＮ总绫）麓一—垃．一ｊＬ。ｊｆ＋翟镀ｌ｜蛐Ｅ０“３２分为Ａ、Ｂ、ｃ三类１２１：

如图１一ｌ所示．。一一～…？堂璺塑…——一～——羔Ｊｊ一垃…。ｘＬ一—ｇｊ—４留。ｌ——“一……一——。…～一Ｌ＿一Ｉ特ｓ“｝｜＊＊”ｌ躺１－１车载数据传输霹一墨上一，‘ｒ一百一——…ｉｒ……芩一——…虿—一—万————］７７

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