基于CAN总线结构的并联液压混合动力车控制系统

3 控制系统的通讯管理

　　3.1 CAN总线节点地址分配

　　对于以上述P80C592和PC104结构CAN通讯卡为硬件基础的CAN总线网络形式，节点之间通讯报文所用到的信息帧有两种：数据帧和远程帧。数据帧和远程帧的帧起始位之后都包括有标识符和远程发送请求位（RTR）组成的仲裁场。标识符的长度为11（ID.10～ID.0）位，包含信息帧目标地址特征。RTR位在数据帧中必须是“显性”电平，用以标记帧类型。

　　节点报文接收器的接收滤波器由两部分组成：接收码寄存器（ACR）和接收屏蔽寄存器（AMR）。此两个寄存器均为8位：验收码位（AC.7～AC.0），验收屏蔽位（AM.7～AM.0）。当信息帧的报文标识符最高8位（ID.10～ID.3）满足下列等式：

　　〔（ID.10～ID.3）=（AC.7～AC.0）〕或（AM.7～AM.0）=11111111B

　　则该信息帧将被报文接收器接收。

　　对于本系统的5个网络节点，定义各节点的验收码和验收屏蔽码如下：

　　1#：ACR=81H，AMR=BEH;

　　2#：ACR=82H，AMR=BDH;

　　3#：ACR=84H，AMR=BBH;

　　4#：ACR=88H，AMR=B7H;

　　主机：ACR=A0H，AMR=9FH;

　　根据上述节点地址分配，各节点均可实现对其它任意节点组合的信息发送。如主机对1#、2#、3#节点同时发送信息，则主机发送信息帧的标识符高8位可写为：87H或07H。

　　可见对报文接收器而言，ID.10=0或1没有区别。但根据CAN总线协议，显性位“0”将比隐性位“1”具有更高的总线优先权。定义ID.10=0的信息帧为“快速帧”，ID.10=1的信息帧为“普通帧”。

　　因此，上述地址分配方法具有以下优点：

　　（1）容易实现单点对其他点任意组合的信息发送;

　　（2）各节点具有不同的优先级，从1#到5#到主机优先级依次降低，保证发往关键节点的信号不被阻塞;

　　（3）每个节点都有两种地址编码，且优先级不同，保证关键指令首先被接收。

　　3.2通讯方式及信息帧分类

　　由于分布式控制通讯量较大，对信息进行分类和规定相应的协议将有利于软件的标准化，提高编程效率和程序的可靠性。首先，依据CAN总线协议标准，定义以C语言描述的CAN信息帧格式：

　　struct CAN_MSG

　　｛

　　unsigned char CAN_FLAG;

　　unsigned char CAN_DLC;

　　unsigned char CAN_DATA[8];

　　｝;

　　其中CAN_FLAG是信息目标标识符，CAN_DLC含远程帧信号位、帧定义描述和数据帧长度信息，CAN_DATA为8字节数据。

　　依据信息的流向、总线优先级和作用的不同，将通讯信息分为5类，其具体定义如下（按优先级从低到高排列）：

　　（1）远程帧：由主机以一定节拍发往各控制器，击活相应控制器的状态帧发送。目的是使主机能在规定的时间内获得电动车的状态信息，同时减少因各控制器自动发送状态帧而引起总线阻塞。

　　格式：CAN_FLAG采用“普通帧”点对点编码;CAN_DLC=0xF0;CAN_DATA为空。

　　（2）状态帧：由控制器发往主机或其他控制器。状态帧返回当前命令执行状态和采集量信息，作为上层控制器执行下一步规划的标志。

　　格式：CAN_FLAG采用“普通帧”点对点、点对多编码;CAN_DLC=0xE8;CAN_DATA[0]为状态或信息数据标识，确定后续数据的含义;CAN_DATA[1]～ CAN_DATA[7]为数据。

　　（3）间接命令帧：由主机发往控制器，或由某运行复合动作元的控制器发往其他控制器。间接命令帧含有复合动作元或动作元指令，接收方必须对命令进行分解才能产生驱动外设动作的控制元指令。

　　格式：CAN_FLAG采用“普通帧”点对点、点对多编码;CAN_DLC=0x60+DLC，DLC等于有效数据的字节数;CAN_DATA[0]为状态或信息数据标识，确定后续数据的含义;CAN_DATA含有具体指令信息。

　　（4）直接命令帧：发送方向同间接命令帧。但该命令帧所含命令将被接收方直接执行，驱动控制元动作，因此，应具有比间接命令帧更高的优先级。

　　格式：CAN_FLAG采用“快速帧”点对点、点对多编码;CAN_DLC=0x20+DLC，DLC等于有效数据的字节数;CAN_DATA含有具体指令信息。

　　（5）紧急命令帧：从检测到紧急状态的控制发往其他相关控制器。此命令具有最高优先级，用以在检测到紧急状态时，快速执行相应动作、避免事故发生。该命令将被接收方直接运行。

　　格式：CAN_FLAG采用“快速帧”点对点、点对多编码;CAN_DLC=0x00+DLC，DLC等于有效数据的字节数;CAN_DATA含有具体指令信息。

　　3.3 软件设计

　　CAN总线为分布式控制提供了良好的硬件基础，使各节点的通讯不再是制约分布式控制实现的主要因素。整个系统从本质上说已经不存在主、从节点之分，整个系统的控制的控制已经从传统网络中主节点的单一控制（这种体系结构要求上位机具有大容量的程序存储器和高运算速度，必然造成上位机的大型化），转化为各节点的协调控制，整加了系统控制的灵活性，也同时降低了对主节点的要求。

图3 控制器1#，3#输入输出参数

　　如上图3所示，车辆信息采集模块采集车速、发动机转速、档位信号（前进、空档、倒车）、油门踏板及刹车踏板的状态及幅度。液压系统测控模块采集蓄能器的压力，控制离合器的吸合与断开，通过油路控制（4个开关量）实现油路分配控制，最后通过液压泵/马达控制实现液压系统回收/释放功能及强度。