基于嵌入式技术和CAN总线的车辆配电系统

2．2 配电管理器应用软件实现的机制和原理

该系统采用实时多任务操作系统μC／OS-Ⅱ作为配电管理器端的软件平台，μC／OS-Ⅱ源代码开放、内核小、移植方便，易于开发。并且该操作系统支持多任务并发运行，可以采用多任务编程方法。这样，配电管理器端的每个功能可以作为一个独立的任务来实现，这大大地增强了系统软件的可靠性、稳定性，也便于以后的维护和升级。同时配电管理器也提供了图形用户接口，结合键盘、LCD液晶显示和触摸屏模块为用户提供友好的人机交互界面。

2．2．1 配电管理器应用软件设计

系统的工作流程主要是说明各个任务是如何协调工作。整个系统的运行过程如图3所示。

嵌入式配电管理端的软件主要实现设备参数的读取和设定、人机交互功能、用电设备的监控功能、CAN、LIN通信数据传输等功能。设备参数的读取和设定功能提供了现场对设备参数的修改，也可以通过远程监测终端来修改。但是远程监控终端必须通过许可认证。认证的信息和设备参数保存在铁电FLASH存储器中，以便系统掉电后用户许可的信息不丢失。人机交互功能提供给用户监控现场设备的运行状态。该系统采用了4×4键盘、触摸屏和LCD显示作为系统信息的输入和输出接口，为用户提供非常友好的图形用户界面。用户可以通过人机交互接口对用电设备进行操作。

2．2．2 双CAN冗余实现的机制和原理

为了保证整车电气系统的数字化管理的稳定性和可靠性，在配电系统的对外通信接口采用性能稳定、工作可靠的CAN总线，同时，为了保证整车电气系统通信的可靠性和异常的处理，配电系统采用双冗余CAN总线。双CAN冗余通信流程图如图4所示。

CAN总线通信程序包括数据传输和总线管理两个功能块。数据传输模块实现的功能包括CAN初始化、CAN滤波的设计、CAN报文发送和CAN报文接收。

总线管理功能块实现的功能主要是总线检测，判断CAN是否存在故障，若有故障，则进入另一路总线检测；若冗余总线良好，则采用冗余总线通信。

CAN的通信数据分为命令数据的接收、命令的响应以及故障状态的自动上报。

命令数据的接收和处理主要接收车辆其他管理终端的命令，执行用电设备的综合管理。同时，配电管理器响应其他管理终端的执行结果和用电设备的运行状态。在配电管理器检测到用电设备故障时，自动上报给其他管理终端，以便实现车辆配电的综合管理和数字化。同时可以设定用电设备的优先级，配电管理器按照设定的优先级合理控制用电设备。

在向其他管理终端发送报文时，按CAN协议格式将报文内容填入CAN发送缓冲区，启动发送命令，将报文发送出去。如果不能成功发送，则进行总线故障处理，等待超时后自动调用冗余通道，用冗余通道来发送。如果冗余通道也出现故障，则进人故障处理，故障报警并退出。

3 结 语

该智能配电系统弥补了传统车辆配电系统的不足，利用嵌入式技术和双CAN冗余和LIN总线，同时结合LCD控制器和触摸屏为用户提供了友好的图形用户接口，利用μC／OS-Ⅱ实时多任务操作系统对任务进行合理的调度，实现整车配电系统的数字化和智能化，产品已经应用在特种车辆上，运行结果证明其性能稳定、可靠。