邱阿瑞 刘忠祥

     来源：《电子技术应用》

     摘要：can总线的主要功能与特点、can控制器以及can总线在混和动力汽车电机控制系统中的应用；can总线与电机控制芯片tms320f241的接口设计、帧结构以及通信中断服务程序流程图等。

     关键词：can总线

     混和动力汽车 电动机 控制系统

     can（controller area network）总线即控制器局域网络，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，属于现场总线的范畴。德国bosch公司在二十世纪80年代初将其研究成功，最初主要用于汽车内部检测以及控制系统的数据通信。can总线通信协议是在充分考虑工业现场环境的背景下制订的，它采用了国际标准化组织iso制订的开放系统互连（iso-osi）模型中的三层，即物理层、数据层和应用层，是osi的一种简化网络结构。can总线规范已被国际标准化组织制订为国际标准iso11898，并得到motorola、intel、philips等著名半导体器件生产厂家的支持，进而迅速推出了各种集成有can协议的产品。目前，can总线主要用于汽车自动化领域，如应用于发动机的自动点火、注油、复杂的加速刹车控制、抗锁定刹车系统和抗滑系统等。随着人们对环境保护的日益重视，混和动力汽车（hybrid

     electrical vehicle，hev）及电动汽车（electrical vehicle,ev）的研究发展很快，由于这两种汽车都使用电机驱动系统，因此电机控制系统与can总线的通信是一项重要课题。本文主要探讨can总线在电机控制系统中的应用。

     1 can总线的功能与特点

     （1）采用面向数据块的通信方式，信号传输使用短帧结构，每帧数据量为8个字节。若通信距离在40m内，数据传输速率可达1mbps。

     （2）可实现多主工作方式，数据收发方式灵活。可实现点对点、一点对多点、全局广播等几种传输方式。

     （3）can总线采用非破坏性的基于优先权竞争的总线仲裁方式。

     （4）can具有crc校验及其它检验措施，并具有错误识别及自动重发功能。

     （5）通讯介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。

     （6）接口简单、编程方便，容易构成用户系统。

     总之，can总线具有实时性强、可靠性高、抗干扰能力强、结构简单、操作性好、价格低廉等优点，是公认的最有前途的现场总线之一。

     2 can控制器

     tms320f241是美国ti公司tms320系列定点数字信号处理器产品之一，专为数字电机控制而设计，其指令执行速度是20mips，几乎所有指令都可以在一个50ns的单周期内执行完毕。同时tms320f241芯片内嵌了can模块，因此该芯片是设计基于can总线的数字式电机控制系统的优选芯片。tms320f241的can模块是fullcan控制器，包括报文处理器（负责接收和发送管理以及帧存储），需要的cpu开销比basiccan控制器少，并且适应技术规范can2.0b，因此可以发送和接收标准帧（11-bit标识符）和扩展帧（29-bit标识符）。同时，can模式包括6个信箱（mailbox）以及15个不同的16-bit寄存器，这些寄存器分别是控制寄存器、状态寄存器、中断寄存器和接收屏蔽寄存器。

     3 can总线在hev电机控制系统中的应用

     3.1 硬件设计

     tms320f241芯片与can总线接口的总线收发器采用philips公司的pca82c250芯片。82c250可以提供对can总线的差动发送能力及对can控制器的差动接收能力。通信介质采用双绞线，信号差动发送和差动接收的最高通信速率可达1mbps。为了增强抗干扰能力，在tms320f241与82c250之间采用高速光耦6n137进行隔离。

     tms320f241与can总线的接口电路如图1所示。

     3.2 帧结构

     电机控制单元（m