CAN文挡

,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,9/10/2024,1,基于,CAN,总线的分布式电机控制。,第三组,:,组员,:,薛永培，崔国恩，胡宏超,齐心协力,9/10/2024,2,基本大纲列举,一：选题依据及发展前景。,二：,CAN,总线基本框架简介。,三：课题内容以及具体方案。,四：核心实现算法。,五：系统测试记录。,六：系统优化方案及应用前景。,七：参考标准。,9/10/2024,3,一：选题依据及发展前景,1,：传统的燃油汽车在给人们生活便捷、舒适 的同时， 对环境却造成了危害诸如能源消耗、大气污染、噪声、废旧材料污染与回收等。 发展节能、 环保的纯电动汽车是解决能源危机和环境污染的有效途径， 但由于蓄电池组能量密度低，质量较大等技术制约，导致了纯电动汽车一次充电的续驶里程短，动力性能差等弱点使电动车推广应用遇到很大的困难。 混合动力电动车则综合了燃油汽车和纯电动汽车的优点具有续驶里程远， 超低排放， 高效率等优点， 作为从燃油型汽车到纯电动汽车的过渡车型将显示出良好的发展前景。,9/10/2024,4,2,：现有的混合动力系统， 按照能量合成形式， 可分为串联式、 并联式和混联式三种。 本文介绍了基于串联式混和动力系统的电动机控制方式， 介绍了电动机控制单元的硬件系统设计和所采用的控制策略， 以及为解决,CAN,总线通信的,EMC,问题所采取的措施。 实验表明， 电动机控制单元实现了对感应电动机的高性能控制， 整车主控单元之间的通信安全可靠。,9/10/2024,5,二：,CAN,总线基本框架简介,1,：,远程数据,请求,多主机,仲裁,错误标志和,恢复时间,报文,信息,路由,位速率,优先权,故障,界定,连接,单通道,总线数据,表示,应答,9/10/2024,6,2,：,CAN,总线接口硬件部分主要由微控制器、,CAN,控制器和,CAN,收发器构成。,CAN,控制器实现了,CAN,通讯中物理层和数据链路层的功能，提供了与微控制器和总线的物理线路接口，这样用户只需编写符合自己通讯和控制要求的应用层协议即可。本系统中微控制器使用,STC,公司的,8,位增强型单片机,STC80C52RD,，,CAN,控制器和总线驱动器用的分别是,Philips,公司的,SJA1000,、,PCA82C250,来构成典型的,CAN,通讯节点 。,9/10/2024,7,3,：,CAN,总线智能节点的软件主要包括三个部分：,CAN,节点初始化、报文发送和报文接收。,CAN,节点的通讯实质上就是对,CAN,控制器内部各寄存器进行读写，由于这些寄存器或发送、接收缓冲器均有确定的地址，,CPU,可通过外设访问指令对它们进行读写操作。系统上电复位后，,CPU,对,SJA1000,的各个控制寄存器写入相应控制字信息，以完成,CAN,控制器的初始化。本例中，系统软件采用结构化程序设计方法，程序具有较好的模块性和可移植性，对于不同的检测系统和应用环境，可以方便地进行程序重组。编程语言采用单片机,C,语言,Keil C51,，它具有较高的效率，可读性好，能够有效减轻系统软件编程的工作量。,9/10/2024,8,CAN,节点的初始化,Can (void),MODE = 0x09; file:/,进入复位模式,对,SJA1000,进行初始化,;,CDR = 0x88,；,file:/,选择,PeliCan;,CMR = 0x0C,；,file:/,清除数据溢出和释放接收缓冲器,;,IER = 0x03,；,file:/,开放接收中断和发送中断,;,ACR0 = 0x66,；,ACR1 = 0x66,；,9/10/2024,9,ACR2 = 0x66,；,ACR3 = 0x66,；,file:/,根据具体的协议定义设置验收码寄存器,;,AMR0 = 0xFF,；,AMR1 = 0xFF,；,AMR2 = 0xFF,；,AMR3 = 0xFF,；,file:/,根据具体的协议定义设置验收屏蔽寄存器；,BTR0 = 0x41,；,BTR1 = 0x1B,；,file:/12MHz,晶振下,设置波特率为,200kbps;,OCR = 0XAA,；,EWLR =0x60,；,RBSA = 0x00,；,file:/RX,缓存器起始地址寄存器设置为,0,；,TXERR= 0x00,；,file:/,发送错误接收器设置为,0,；,ECC =0x00,； ,MODE= 0x08,；,file:/,单向滤波方式,进入正常模式,初始化完毕,;,9/10/2024,10,三：课题内容及具体方案,1,：课题内容：,1,）：电机控制单元的,CAN,模块设计。,2,）：电机调速模块设计。,3,）：,C,语言程序编写。,4,）：调试及仿真。,9/10/2024,11,总体设计方案,该系统结构可分为三个层次：第一层为,PC,机,与,CAN,总线接口层。采用,CAN,RS232,转换器实现,PC,机与,CAN,通讯总线之间的可视化操作控制；第,二层为,CAN,总线与,STC89C52RD,接口。,。该层实现,CAN,总线和,STC89C52RD,控制板的,CAN,控制器的物理接口和通信；第三层为同步电动机细分驱动接口，完成对步进电动机的实际控制动作。,！,主控机,CAN,驱动,CAN,驱动,CANRS232,CAN,接口,CAN,接口,STC89C52RD,STC89C52RD,同步电机,同步电机,编,码,9/10/2024,12,电机细分驱动控制通过,LM324,LM358,和,PCF8591P,片机内的,DAC,转换器来配合实现。利用光电编码盘检测电动机的转角号，将位置信息给,STC89C52RD,，可以实现对同步电动机转角位置信息的精确控制。系统总体结构如上图所示。由于,CAN,总线具有多主站运行和分散仲裁以及广播通信的特点，其不分主次节点可在任意时刻主动向网络上其它节点发送信息,j,，能使系统在信息传输的安全性、准确性、实时性方面达到较高的要求。,为我们加油！,9/10/2024,13,2,：具体方案：,1,）：电机控制,CAN,模块设计：,1,：原理：,包括整车主控制单元、 电动机控制单元、 电池组管理单元、 电能输出控制单元、故障诊断管理单元等。电动机控制单元作为,CAN,总线网络中的一个节点进行工作， 它的任务是向整车主控制单元发送关于电动机运行状态的信息，,9/10/2024,14,2,：,CAN,控制和,CAN,驱动。,3,：各模块电路图如下：,1/,：,电动机控制单元是整个混合动力电动车电气驱动系统的,核心。 它的功能是通过传感器采集电动机运行的工作电压、,电流、 转速信号， 并根据采集到的信息， 通过矢量控制来精,确控制电动机的运行状态， 给三相逆变电路提供驱动信号，,并对故障情况采取保护措施 ； 同时还要与整车系统控制单元,进行,CAN,总线通信， 即向上位机提供电动机工作状态和接收,上位机发送过来的控制指令,9/10/2024,15,2/,：驱动单元：,电气驱动系统是混合动力电动车的驱动源， 其性能直接,定了混合动力电动车的动力性能。 本文所构建的电气驱动,统如图,2,所示， 主要由以下部分组成。,1.,感应电动机,2.,功率变换器,3.,电动机控制单元,4.,传感器,9/10/2024,16,3/,：,MAX232,模块：,CAN,RS232,转换器是系统重要的组成部分，主,j,要负责在,CAN,协议和,RS232,串口协议之间进行数 篓据转换，它的性能直接影响着系统的效率。硬件接 并昙核 心,M,朊,AX2 32 PC -il,，经 电平转换实现与 机串口通讯，并于,CAN,总线控制器,SJ1000,进行通信。,9/10/2024,17,4/,：主控电路（上位机）：,9/10/2024,18,主控电路分析：,上图 所示：主要包括：,1,：,MAX232,串行通信模块。,2,：中央处理模块（单片机,+,晶振,+,复位电路）。,3,：,CAN,总线生成模块（,A/D,转换,+6N137,）。,4,：液晶显示模块。,5,：供电模块,.,6,：排针模块（单片机功能扩展）。,通过,MAX232,串行通信控制单片机等组成的,CMU,（中央处理单元）产生信号，此信号经,A/D,转换产生数字信号给,6N147,，从而生成,CAN,总线。去控制下位机。,9/10/2024,19,2,）：即电机调速模块设计：,1/,：,DA,转换和供电模块：,9/10/2024,20,2/,：电机控制模块：,9/10/2024,21,电机调速分析：,如上图所示：,1,：,IIC,（内部集成电路）。,2,：驱动控制电路。,3,：供电模块。,分压式电压经过电压跟随器。产生信号给下级输入，通过积分电路输出三角波作为基准信号。由,IIC,（内部集成）通过,PCF895,的,D/A,转换输出模拟信号，经加法器 反馈等系列 运算输出波形，作为控制信号输入给比较器,LM324,，输出的高低电平控制光耦。产生,PWM,（电压阶梯脉冲），从而驱动,24V,直流电机工作。,9/10/2024,22,3,）：主要部分,C,程序编写：,103 void main(void),104 ,105 1 uchar j;,106 1 Sysinit();,107 1 CanInit();,108 1 init_lcd();,109 1 if(CanTest() led = 0;,110 1,111 1 while(1),112 1 ,113 2,114 2 printf(*n);,C51 COMPILER V8.05a MAIN,9/10/2024,23,115 2 printf(,请输入速度,+ID,：,);,116 2 EA=0;,117 2 zifu(0x80,TID:);,118 2 EA=1;,119 2 while(1),120 2 ,121 3,122 3 / wtd=0x36;,123 3 bCAN_RecSuccFlag=0;,124 3,125 3 if(RI=1),126 3 ,127 4 RI=0;,128 4 gdj=SBUF; /,输入的数据 缓存,129 4 EA=0;,9/10/2024,24,131 4 write_data(gdj); /,向液晶写数据,132 4 EA=1;,133 4 j+;,134 4 if(j=4),135 4 ,136 5 j=0;,137 5 if(send_id(),138 5 printf(n);,139 5 break;,140 5 ,141 4 ,142 3 ,143 2 printf(,返回速度值：,),9/10/2024,25,程序分析,初始化程序主要是通过对,CAN,控制器,SJA1000,控制中的寄存器写入控制字进行初始化，从而确定,SJA1000,的工作方式。系统上电后首先对,SJA1000,进行初始化，配置,SJAI000,的控制段寄存器内容以设定通信参数,(,如模式、位速率、验收码、屏蔽码、字段长、总线定时、波特率、输出特性等,),。初始化完成后,SJA1000,按设定值控制,CAN,总线上的通信。发送程序是把需要发送的信息帧送到,SJA1000,的发送缓冲区，并启动发送命令，信息从,SJA1000,的发送缓冲区到,CAN,总线的过程则由,SJA1000,自动完成。接收程序是从,SJAI000,的接收缓冲区读取要接收的信息，释放接收缓冲区，并对接收的信息进行处理；信息从,CAN,总线到,SJA1000,接收缓冲区,SJA1000,控制器自动完成的，其程序流程如图,4,所示。实现发送接收数句。,9/10/2024,26,4,）：仿真与调试：,1,：测试仪器与器材：稳压电源,5V(2,个），,12v,电源,(1,个），主控板（,3,个），从控板（,3,个），,PC,机，液晶,1602,（,2,个）。,24V,电源（,1,个）,电机（,3,个）。,2,：调试步骤：,1,）：硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机上运行，并根据实际情况记录波形。,2,）：系统调试完后应对测量误差和重复一致性行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。,9/10/2024,27,调试图片如下：,如图所展示：,按图示组装好电路，,并连上,PC,机。输入相,应数字（以,2,起始）。,从而出现一系列速度,返回值。实现测速，调,速。和控制电机功能。,9/10/2024,28,四：核心实现算法：,1,）：初始化：,9/10/2024,29,2,）：接收和发送：,9/10/2024,30,3,）：电机驱动,电动机的控制部分是单片,STC80C52RD,接受到上位机发送的指令，按照指令控制步进电动机。本控制系统软件设计中，脉冲信号产生使用了定时器,0,及定时器,1,，通过定时器,0,和定时器,1,的配合来实现,STC80C52RD,中的,DAC,接口电路产生与,L297,相序一致的细分参考电压的变化阶梯。其中，定时器,0,用于产生控制转速的脉冲信号，即细分信号周期。步进电动机所需的细分脉冲由定时器,1,产生，脉冲频率为,F,，且有,F,。,=NFo(N,为细分数,),。每过一个细分信号周期，单片机输出到,L297,端口的参考电压 顺次发生变化，使通过线圈的电流逐渐,增大或减少。在,sTC80C52,内部集成了两个,l2,位高速,DAC,转换器，省去了外接,DAC,的不便。这样，不仅实现了与,I297,时序一致的细分参考电压，而且通过在,ROM,中预先固化好参考电压的数组值，需要在适当时刻取出相应细分代码，同时要求在每一次电机相序变化时，刚好完成一次细分周期输出，可以实现高细分数的可变细分。其程序流程如图,5,所示,9/10/2024,31,4,）：,2 CAN,RS232,转换器软件设计,CAN,RS232,转换器的主要任务是完成,CAN,协,议和,RS232,串口协议的转换，从而将上位机接入,CAN,总线。它的软件结构主要可分为,CAN,总线通讯模块和串口通讯模块两个部分，其主要流程如图,6,所示。,9/10/2024,32,5,）：,PC,机软件设计,本设计根据软件总体设计的要求和过程，对系；统的信息管理及控制程序按不同的功能进行功能分解，划分为不同的模块。整个,Pc,机软件分为数据通讯、设备状态控制、数据管理模块三大部分。在本设计中,PC,机作为上位机，通过串口与,CAN,RS232,；转换器通讯,利用,VB,建立一个库文件,统将,Pc,机接收现场控制器上传的电动机的运行状态等数据，用于显示、存储，同时可通过修改运行；参数对设备工作状态进行调整，,数据管理部分负责数据的统计、查询以及数据库的备份。,9/10/2024,33,五：系统测试记录：,PC,机输入 ：,速度返回值：,2110,44,2150,30,2180,4,主,1602,：,速度返回值：,2110,44,2150,30,2180,4,从,1602,：,速度返回值：,2110,44,2150,30,2180,4,9/10/2024,34,六：系统优化方案及应用前景：,1,）：基于正弦波的永磁同步电动机,(,简称,PMSM),具有功率密度大、效率高、转子损耗小等优点，在运动控制领域得到了广泛的应用。矢量控制主要采用脉宽调制,(PWM),技术来控制输出电压并减小谐波。其中，,SVPWM,具有系统直流母线电压利用率高、开关损耗小、电动机转矩波动小等优越性能，因此，,PMSM,的矢量控制已被证明是一种高性能的控制策略。,(,本段转自电子工程世界：, 2SCSGSNF,公司,8 2BWGFCBAW OGSM 3= CS $),2,8 2SCSGSNF 9AK,， *,/,2, ：,!,邵贝贝,8 2SCSGSNF =3$,型,-7,位单片机原理与实践,2,8,北京：,航空航天大学出版社， *,/,3,：,!,饶运涛，皱继军，郑勇芸,8,现场总线,&01,原理与应用技术, 4,：北京：北京航空航天大学出版社， *,T,5,：,!,广州周立功单片机发展有限公司,8,非智能,$*, &01,总线,适配卡使用手册,2,8,广州周立功单片机有限公司， *,T,七：参考标准,9/10/2024,37,6,：单片几,C,语言应用,100,例,电子工业出版社,。,7,：,51,单片机,C,程序设计,人民邮电出版社,。,8,： 邬宽明,.CAN,总线原理和应用系统设计,M,.,北京：北京航空航天大学出版社 。,9/10/2024,38,9/10/2024,39,9/10/2024,40,9/10/2024,41,9/10/2024,42,9/10/2024,43,9/10/2024,44,9/10/2024,45,9/10/2024,46,9/10/2024,47,THANKS!,