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    巧用CPLD雙控制器設計電池管理系統

    發布時間:2013-12-21 責任編輯:mikeliu

    【導讀】 電池管理系統作為混合動力汽車中重要的電子控制單元,不但要保障電池正常工作,而且還必須盡可能的高效與可靠,是電池與電子設備之間的紐帶。利用CPLD來進行其系統設計,功效卓絕,讓人眼前為之一亮!

    雙CAN硬件電路和CPLD邏輯設計

    雙CAN硬件電路設計

    MS320LF2407基于增強的哈佛結構,是地址線和數據線分離的微處理器,對晶振倍頻后,頻率高達40MHz。而SJA1000的地址線和數據線復用,增加了DSP與SJA1000之間讀寫數據的難度,這也是本系統設計的難點。常規的設計方式是在DSP與SJA1000之間加一個電平轉換雙向緩沖驅 動,其結構框圖如圖1所示。按這種方式設計的電路,當對SJA1000進行讀寫操作時,先配置DSP的I/O端口,將ALE拉高,鎖存地址,然后通過 DSP的I/O端口將和()拉低,進行讀(寫)數據,最后拉高()和。按此方式每次讀寫SJA1000寄存器中的值,均需通過程序對ALE、和() 信號進行設置, 增加了程序源代碼。如果控制器的閃存空間比較緊張,采取這種硬件連接方式顯然是不可取的。而且,為使狀態寄存器的狀態位讀寫正確,CAN報文讀寫時需在程 序中加一定延時,這將影響電池管理系統的實時性。

    巧用CPLD雙控制器設計電池管理系統
    圖1 一般雙CAN控制器的硬件結構
     
    為了盡量減少程序源代碼,節省寶貴的存儲資源并提高電池管理系統的實時性,本文采用CPLD連接雙CAN控制器的接口電路,實現CAN報文收發。其硬件結構如圖2所示。

    巧用CPLD雙控制器設計電池管理系統

    圖2 基于CPLD的雙CAN控制器硬件結構圖

    CPLD的邏輯設計

    CPLD具有速度快、體積小、驅動能力強、可在線編程等優點。基于CPLD的邏輯控制電路適合完成譯碼任務,本文選用EPM7064芯片,通過譯碼電路的軟件設計,完成SJA1000輸入信號的邏輯選通控制。

    CPLD的輸入信號是DSP發送的信號,由高位地址A[15…13]、I/O空間選通引腳以及寫/讀信號組成。其中,地址線A13作為 SJA1000的地址和數據的選擇線,地址線A14和A15經譯碼后作為片選信號。地址線A13和I/O空間選通信號產生SJA1000的地址鎖存信號 SJA_ALE,地址線A13和讀寫信號產生SJA1000的數據和地址讀寫信號。

    雙CAN軟件程序設計

    該CAN控制器的收發程序包括兩部分:DSP的CAN收發程序和SJA1000的CAN收發程序。每個CAN收發程序主要由三個函數組成: CAN初始化程序、CAN報文接收程序和CAN報文發送程序。由于DSP的CAN收發程序比較容易設計,只需設置CAN控制器寄存器中的相應位,就可實現 CAN報文的收發。所以,本文主要介紹SJA1000的CAN報文收發程序設計。

    從表1中可以看到,SJA1000的寄存器映射到DSP的I/O空間。本文選擇0x8000作為SJA1000地址輸入端口,0xA000作為 SJA1000數據輸入/輸出端口。其程序主要由SJA1000初始化、SJA1000接收報文和SJA1000發送報文三個子函數組成。其收發函數的流程如圖3所示。

    巧用CPLD雙控制器設計電池管理系統

    圖3 SJA1000發送報文程序流程圖
    [page]

    SJA1000初始化

    通過向CAN控制器SJA1000模式寄存器寫0x01,讓其進入復位模式,然后分別對SJA1000的時鐘分頻寄存器、錯誤報警限額寄存器、中斷使能寄 存器、接收代碼和接收屏蔽寄存器、總線時序寄存器和輸出控制寄存器設置,最后向模式寄存器寫0x08,進入正常工作模式。初始化程序如下:

    #define SJA1000_Data_Port portA000

    ioport unsigned int portA000; //定義數據輸入/輸出端口

    #define SJA1000_Address_Port port8000

    ioport unsigned int port8000; //定義地址輸入端口
    ……
    SJA1000_WRITE(REG_MODE, 0x01);

    TempData= SJA1000_READ(REG_MODE);
    //向模式寄存器寫0x01,進入復位模式

    while((TempData & 0x01) != 0x01); //等待SJA1000復位

    ……
    do
    {

    SJA1000_WRITE(REG_MODE, 0x08);

    TempData= SJA1000_READ(REG_MODE);

    }while ((TempData & 0x01)!=0x00); //等待SJA1000進入正常工作模式

    發送CAN報文

    CAN報文發送函數負責電池管理系統向整車控制器發送報文,發送時需將待發送的數據按CAN協議格式組合成一幀報文,送入SJA1000發送緩沖區中,然后啟動發送命令。CAN發送程序如下:

    if((TempData & 0x10) != 0x10) //CAN控制器空閑

    {
    if((TempData & 0x08) != 0x0) //最近一次發送已成功
    {

    if((TempData & 0x04) == 0x04)

    //CPU可以向發送緩沖器寫報文
    {

    …… //配置發送報文

    SJA1000_WRITE(REG_ COMMAND,0x01);//發送報文指令
    }
    }
    }

    接收CAN報文

    CAN報文接收函數主要負責接收整車控制器發送的控制指令,來完成對充放電繼電器、風扇以及電池等器件的控制。CAN接收程序如下:
    if(TempData != 0)

    {
    if((TempData & 0x80) == 0x80) //總線關閉
    {

    …… //總線關閉處理
    }
    if((TempData & 0x02) == 0x02) //數據溢出
    {

    …… //數據溢出處理
    }

    if((TempData & 0x01) == 0x01) //RXFIFO存在完整有效的報文
    {

    …… //讀取緩沖區報文



    小編總結:利用CPLD設計的管理系統,不但十分有效,而且設計簡單,編程輕松,不失為一個理想的選擇!

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