基于嵌入式技术和CAN总线的车辆配电系统
时间:06-15
来源:作者:毛晓明 吴玉国
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0 引 言
由于特种车辆的电子设备种类和数量繁多,传统半自动配电方式的管理能力有限,体积和重量较大、车辆电网故障自检和隔离能力差、排除故障与检修时间长、供电可靠性不高等问题,影响整个车辆和关键部件工作的可靠性。基于嵌入式技术、双冗余CAN总线与LIN总线构成的车辆智能配电系统,能够很好地解决传统车辆配电方式的缺点,并且能够实现整车配电系统的智能化、数字化管理。
1 智能配电系统的硬件设计
该配电系统分为三个部分:配电终端,智能配电管理器和车辆管理终端,如图1所示。配电终端主要是用于28 V设备的状态监控,具有电流检测、电压检测、过流保护、短路保护、过压保护、欠压保护、过热保护及状态监控等功能。同时具有LIN总线的数字通信接口和外部控制接口;有电流、电压和温度的数字量输出,并且各类故障的参数点具有可配置性。
智能配电管理器主要负责管理配电终端的用电设备,对用电设备的运行状态进行监控,同时智能配电管理器提供双冗余CAN通道与车辆其他管理终端进行数据通信,从而实现整车电气系统的数字化管理。对于车上的次要用电设备通过I/O控制继电器来实现。
智能配电管理器主要部分包括:键盘和触摸屏输入,LCD显示,双冗余CAN接口和LIN接口,I/O输入、输出、测试、配置和故障检测接口和备份信息存储部分。由于智能配电管理器功能复杂,考虑到控制的实时性和用电设备的数量众多,在硬件平台上,采用32位微处理器LPC2119。LPC2119具有双CAN控制器,两个UART、丰富的I/0资源和内置的RAM和FLASH存储器。触摸屏采用ADS7846控制器,LCD选型上支持触摸屏操作的TFT真彩屏,信息存储采用8 KB铁电FLASH,键盘采用专用键盘管理芯。在软件平台上,选用实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ,保证设备控制的实时性和工作的可靠性。
车辆管理终端主要负责是车辆电气综合的管理,配电属于其中一个管理项目,各个管理终端之间采用双CAN冗余通信,保证整个车辆电气系统工作和通信的稳定性和可靠性。
2 车辆智能配电系统的软件设计
2.1 配电终端应用软件实现的机制和原理
配电终端的程序处理流程如图2所示。
为了实现配电终端的数字量输出和配电系统的数字化控制,配电终端采用LIN总线通信,并且在LIN应用层协议采用标准LIN 1.2协议。由于LIN总线属于完全主从模式,为了智能配电管理能够正确地访问每一个配电终端,在系统上电时采用自动分配地址的处理方法,由配电管理器为每个终端分配惟一地址。为了保证LIN通信的可靠性和异常处理,在软件上,LIN通信数据采用CRCl6校验,从而保证设备的工作正常,解决通信数据的异常出错处理。
由于特种车辆的电子设备种类和数量繁多,传统半自动配电方式的管理能力有限,体积和重量较大、车辆电网故障自检和隔离能力差、排除故障与检修时间长、供电可靠性不高等问题,影响整个车辆和关键部件工作的可靠性。基于嵌入式技术、双冗余CAN总线与LIN总线构成的车辆智能配电系统,能够很好地解决传统车辆配电方式的缺点,并且能够实现整车配电系统的智能化、数字化管理。
1 智能配电系统的硬件设计
该配电系统分为三个部分:配电终端,智能配电管理器和车辆管理终端,如图1所示。配电终端主要是用于28 V设备的状态监控,具有电流检测、电压检测、过流保护、短路保护、过压保护、欠压保护、过热保护及状态监控等功能。同时具有LIN总线的数字通信接口和外部控制接口;有电流、电压和温度的数字量输出,并且各类故障的参数点具有可配置性。
智能配电管理器主要负责管理配电终端的用电设备,对用电设备的运行状态进行监控,同时智能配电管理器提供双冗余CAN通道与车辆其他管理终端进行数据通信,从而实现整车电气系统的数字化管理。对于车上的次要用电设备通过I/O控制继电器来实现。
智能配电管理器主要部分包括:键盘和触摸屏输入,LCD显示,双冗余CAN接口和LIN接口,I/O输入、输出、测试、配置和故障检测接口和备份信息存储部分。由于智能配电管理器功能复杂,考虑到控制的实时性和用电设备的数量众多,在硬件平台上,采用32位微处理器LPC2119。LPC2119具有双CAN控制器,两个UART、丰富的I/0资源和内置的RAM和FLASH存储器。触摸屏采用ADS7846控制器,LCD选型上支持触摸屏操作的TFT真彩屏,信息存储采用8 KB铁电FLASH,键盘采用专用键盘管理芯。在软件平台上,选用实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ,保证设备控制的实时性和工作的可靠性。
车辆管理终端主要负责是车辆电气综合的管理,配电属于其中一个管理项目,各个管理终端之间采用双CAN冗余通信,保证整个车辆电气系统工作和通信的稳定性和可靠性。
2 车辆智能配电系统的软件设计
2.1 配电终端应用软件实现的机制和原理
配电终端的程序处理流程如图2所示。
为了实现配电终端的数字量输出和配电系统的数字化控制,配电终端采用LIN总线通信,并且在LIN应用层协议采用标准LIN 1.2协议。由于LIN总线属于完全主从模式,为了智能配电管理能够正确地访问每一个配电终端,在系统上电时采用自动分配地址的处理方法,由配电管理器为每个终端分配惟一地址。为了保证LIN通信的可靠性和异常处理,在软件上,LIN通信数据采用CRCl6校验,从而保证设备的工作正常,解决通信数据的异常出错处理。
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