电动汽车CAN网络的设计

电动汽车是集计算机技术、通信技术、电子技术、新材料技术等一体化的高科技产品，其结构复杂，有多种相互作用却又相对独立的部件，且车载环境较恶劣，有很强的干扰，用模拟量的控制可靠性不高。先进高效的控制体系结构，可以使电动汽车各系统之间的数据交换满足简单迅速、可靠性高、抗干扰能力强、实时性好、系统错误检测和隔离能力强等要求。本文采用了先进的计算机技术和CAN总线技术，集智能控制、信号采集、数据处理和通信于一体，控制实时性好，可实现整车控制智能化和多传感器信息的有效融合。 电动汽车CAN网络的设计是现代电动汽车控制系统的基石，它利用先进的计算机技术与CAN（Controller Area Network）总线技术，确保车辆各个子系统之间的高效、可靠通信。电动汽车由于其复杂性，需要处理多个相互作用的独立部件，并在高干扰环境中运行，因此传统的模拟量控制难以满足要求。CAN总线作为一种串行通信协议，具备强大的错误检测和管理能力，适用于高噪声环境，能支持远距离传输，特别适合用于电动汽车的分布式控制。 CAN总线的特点包括： 1. 结构简洁，仅用两根线与外部连接，内置错误检测和管理模块。 2. 支持多种工作模式，网络上的任何节点都能主动发送信息，无主从之分。 3. 可以点对点、点对多点以及全局广播方式传输数据。 4. 数据分优先级传输，满足实时性需求。 5. 使用短帧格式，最大8个字节，保证通讯实时性。 6. 非破坏性总线仲裁技术避免冲突，优先级高的节点优先传输。 7. 最大通信距离可达1公里（5kb/s以下），最高速率1Mb/s（40m距离）。 8. 集成物理层和数据链路层功能，完成通信数据处理。 9. 采用CRC校验，提供可靠的错误处理功能。 在电动汽车的系统设计中，通常采用双CAN总线结构，高速CAN总线用于电机驱动控制系统、电池管理系统和信息通信系统，低速CAN总线服务于动力装置冷却、汽车电器、仪表显示和供电系统。两者间通过网关进行信息交换，遵循CAN 2.0B和ISO 11898国际标准，使用屏蔽双绞线作为通信介质。 选择适当的微控制器（MCU）对于CAN总线控制系统至关重要。Cygnal的C8051F系列单片机被选中，因为它具备实时性、低功耗、快速数据处理能力、集成的数模外设和CAN接口，以及足够的Flash和RAM，同时具有成本效益和在恶劣环境下的适应性。C8051F单片机的指令内核与MCS51兼容，通过流水线处理技术提高执行效率，同时具备丰富的模拟和数字外设接口，支持在线编程和片上调试。 接口电路设计中，使用了Philips公司的PCA82C250作为CAN总线收发器，它符合CAN国际标准，提供差动发送和接收能力，确保物理层的稳定通信。这样的设计为电动汽车的CAN网络提供了坚实的基础，确保了各个子系统之间的协调工作，增强了电动汽车的整体性能和可靠性。