世界太阳能车挑战赛中看CAN的应用

　　摘要：集成了CAN总线的微控制器在太阳能赛车中发挥了数据传输可靠性高的优势。

　　“2011世界太阳能车挑战赛”是一项赛车比赛[1]，必须使用特别设计的太阳能车，穿越全长3021公里(1877英哩)且全被太阳晒干的澳洲内陆。CAN Bus在2011年的比赛中亮相，以NUNA6的形式，一个由荷兰Nuon太阳能团队所设计，集成在以特定目的建造的车辆中[2]。13位来自Delft科技大学工程学系的学生在恩智浦(NXP)半导体公司赞助下完成。2011年的挑战赛冠军前三甲分别是日本东海大学队、Nuon太阳能队和密歇根大学队。

　　图1 2011世界太阳能挑战赛

　　Nuon团队在与恩智浦半导体工程师们合作中，可靠性是首要的考虑，这是由于严酷的比赛环境及冗长的比赛长度。数据传输在可靠性中扮演了关键的角色，要成功，拥有可靠的通讯是不可或缺的。在车辆内部，数据必须在无干扰下传输，且驾驶和支持团队间的信道需要保持清晰与一致，对NUNA6来说，设计团队将他们的信任放在CAN身上，因为它的坚固耐用以及可靠的车辆通讯管理是众所皆知的，在NUNA6内所有的电子系统，如车上的计算器、电子马达控制器以及追踪最大功率点的电路系统，全都是通过CAN bus连接在一起。

　　图2 NUNA6号赛车

　　在NUNA6中，CAN有一个很大的贡献就是在车辆的控制方向盘(图3)里，就像其他顶级赛车车辆一样，NUNA6有一个智能的方向盘，不只是保持车辆和道路在同一在线，这个方向盘就像是个仪表板，提供一种简单的驾驶方式去使用一些重要的功能，例如油门，用来控制速度﹔恢复式的煞车，用来协助对电池再次充电，当车辆放慢速度时，还有一个即押即讲(PTT)的按钮，为驾驶和支持团队间语音通讯使用。

　　图3 从NUNA6所拆解下的方向盘图示，强调LPC11C24微控制器

　　在早期的NUNA版本中，车辆的马达控制信号在线会引起电磁干扰，导致在模拟数据传输上会有负面作用并会让方向盘发生问题。在和恩智浦的工程师们合作之后，Nuon太阳能团队发现通过具有CAN的微控制器(MCU)，可以让方向盘减少电磁干扰的负面作用。和之前的技术相比，CAN的协议对于电磁干扰有着更高的抵抗力，所以模拟数据传输更清楚，而且因为CAN总线比之前的设计使用更少的线，所以接线也更可靠。

　　Nuon团队选择的微控制器是恩智浦半导体的LPC11C24，是基于32位ARM Cortex-M0核且具有CAN接口及内建的CAN收发器，LPC11C00系列是工业界第一个低成本的32位微控制器，包含一个全整合的CAN收发器，所以它开放性地提供给广泛使用CAN 的工业和自动化控制的应用。LPC11C24是48管脚LQFP的封装且只有7mmx7mm，所以对于空间紧密的NUNA6来说，它是一个好的选择。

　　一般地，典型的CAN收发器价格甚至比一颗微控制器还贵得多，而整合了CAN收发器的LPC11C24微控制器增加了系统可靠性和保证了质量，减少了电子信号的连接性和兼容性问题，而且选择少于20%的微控制器成本还降低了电路板50%的使用空间。内建的CAN和开放的CAN驱动程序提供设计工程师用简单的方法去使用API控制CAN协议，使LPC11C00系列快速地整合进入以CAN为主的网络，大大地简化了即插即用的整合程序。此外，这些驱动程序被整合在一个低功率的ROM(只读存储器)内，又为使用者省下了8kB的程序空间，这提供了两个优点，降低了动态功耗以及通过CAN或其他内建的信道启动系统的保密性和安全性。

　　在NUNA6内，LPC11C24执行的一连串的工作，从读取按键变化、追踪油门的模拟值去控制轻微的煞车机制，有了以ROM为主的驱动程序让NUNA6设计团队通过CAN bus使用ISP更新核心程序，所以他们可以在任何时候甚至是比赛中上传最后的程序或者调整系统设定值。

　　参考文献：

　　[1]2011多国太阳能汽车齐聚澳大利亚世界挑战赛[R/OL].(2011-9-1). http://blog.solarf.net/blog.php?do=showone&type=blog&itemid=677

　　[2]Nuon Solar Team Reveals Super Aerodynamic Nuna6 Solar Powered Vehicle[R/OL].(2011-7-31).http://inhabitat.com/nuon-solar-team-reveals-super-aerodynamic-nuna6-solar-powered-vehicle/rsz-nuon-nuna6-solar-car-2/?extend=1

　　[3]LPC11Cxx device highlight[R/OL]. http://ics.nxp.com/products/lpc1000/lpc1100/lpc11cxx/~LPC11C24/

　　[4]NXP Microcontrollers

　　[R/OL]. http://ics.nxp.com/microcontrollers/