基于CAN总线的电动车控制系统设计方案

4 CAN总线节点的软件设计

系统采用基于C语言的程序设计。在IAB开发环境下进行调试和仿真。整车控制节点的软件设计主要包括4个部分：CAN控制器的初始化、报文发送、报文接收和错误处理。

4.1 CAN控制器的初始化

在启动CAN通信前必需进行CAN模块的初始化，包括硬件使能、CAN工作模式设置、总线波特率设置、设置中断、验收过滤器设置等。初始化操作在CAN模块复位的模式下进行。初始化程序流程图如图4所示。

本设计中采用的是29位扩展标示符，符合CAN2.0B的标准，所以在验收屏蔽过滤器设置中进行相应的设定。同时，本设计的CAN波特率设置为250 Kb/s,与总线上其他节点的波特率相同，才能进行正常的通信。

4.2 数据的发送

对CAN数据的发送采用查询方式，提高处理器的效率，STM32F103VE的CAN模块有3个发送邮箱，发送报文的流程为：应用程序选择一个空发送邮箱；设置标识符，数据长度和待发送数据；对CAN+TixR寄存器的TXRQ位置1,请求发送；一旦CAN总线进入空闲状态，发送邮箱中的报文则立即发送，成功发送后，邮箱为空；通过查询CAN_TSR寄存器的TXOK位来查询报文是否发送成功。数据发送程序的流程图如图5所示。


4.3 数据的接收

对CAN报文的接收采用中断方式，提高通信的实时性。接收报文的流程如图6所示。当CAN总线发来一个报文，根据屏蔽过滤器设置的标识符进行过滤，如果是要接收的报文，则CAN控制器将总线上的报文按顺序存入接收FIFO,并进入接收中断，在中断中对接收FIFO中的报文进行存储，然后释放FIFO邮箱。如果不释放邮箱，当总线上再发送过来报文时，会直接覆盖上一个报文，从而导致报文丢失。数据接收程序流程如图6所示。


4.4 错误处理

电动车的整车控制器需要接收BMS、CCS和电机控制器这3个节点发来的报文，如果超过1 s未接收到例如BMS的报文，则通信链路超时，此时需要进行故障处理。所以在软件设计时，定义一个全局变量，在每个定时周期中加1,在接收BMS报文中断中，对此变量清零，则可以实现通信超时检测。当总线发生严重故障时，CAN节点错误寄存器累积到一定次数时，CAN控制器会关闭总线，节点脱离总线。

　　5 结论

在实车实验中，各个节点可以实现可靠的数据通信，可以实现电动车的加减速和匀速运行。在本电动车控制系统中，设计的CAN通信节点体积小、功耗低、处理能力强、抗干扰性好，能在电磁环境复杂的环境中稳定、可靠地工作。在电动车控制系统中可实现数据的实时快速通信，可靠性强。