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驱动节点的硬件设计
整个车辆分布式控制系统设计的重点和和难点都是驱动节点。驱动节点硬件电路设计上采用了模块化结构, 由微控制器、can 通信模块、信号采集模块、电机控制模块、参数设置模块组成, 驱动节点的整体结构如图2 所示。
整个车辆分布式控制系统设计的重点和和难点都是驱动节点。驱动节点硬件电路设计上采用了模块化结构, 由微控制器、can 通信模块、信号采集模块、电机控制模块、参数设置模块组成, 驱动节点的整体结构如图2 所示。
驱动节点各个组成模块的功能如下:
(1) can 通信模块:can 总线通信接口电路主要由p87c591的片内can 驱动器sja1000、6n137 高速光隔、can 收发器pca82c250 组成。p87c591 完成can 协议的应用层功能;sja1000 完全兼容can2.0 协议, 完成物理层和数据链路层的功能;pca82c250 提供了对总线差动发送和接受数据的功能,有效地提高了总线的抗干扰能力, 实现了保护总线、降低射频干扰等功能。为了进一步提高了系统的可靠性, 在p87c591 和pca82c250 之间光耦(如:6n137 等)隔离电路, 并采取了双电源, 有效地抑制由总线引入的干扰。
(2) 信号采集模块:p87c591 自带的6 路模拟输入的10 位adc, 可设置为8 位快速adc, 可以基本满足本系统对采集的精度要求, 完成对电机、电池状态的测量任务;采集电路将各个传感器采集到电信号进行调理(滤波、放大、电量转换)后, 接入微处理器的adc 接口。为抑制共模干扰, 放大器基本采用差动输入。cpu 得到信息做出相应的判断, 并送至不同的子程序进行相应的处理, 如:把电池的电压、电流、温度信息通过通信程序发送给监控计算机;若电池电压过低, 则自动切断本节点的驱动电机, 并把节点的停机信息通知监控计算机。
(3) 电机控制模块:cpu 接收到控制台发来的运行信息, 并做出处理。接通驱动电机的主接触器、正反转接触器, 通过i2c总线把速度信号传给数字电位计, 用来控制电机驱动器的输出电流, 进而控制电机转速。若电池的电压、电流、温度的任一项值超出正常值范围时, 或接到总线的报警信息, 电机控制模块都会做出相应的反应, 使驱动单元得到保护。
(4) 参数设置模块:报警电压、报警电流、报警温度、节点地址、波特率等信息通过rs232 接口及相应的设置软件存储于基于x25045 的e2prom中, 实现节点工作参数现场设定能。节点地址通过拨码开关设置。
驱动节点的硬件部分除了以上介绍的以外, 还有电源电路以及看门狗电路。电源电路提供所需隔离电源, 用于提高节点的稳定性和安全性;看门狗电路主要是保证系统运行的稳定性,在上电、掉电以及警戒情况下复位输出。
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(1) can 通信模块:can 总线通信接口电路主要由p87c591的片内can 驱动器sja1000、6n137 高速光隔、can 收发器pca82c250 组成。p87c591 完成can 协议的应用层功能;sja1000 完全兼容can2.0 协议, 完成物理层和数据链路层的功能;pca82c250 提供了对总线差动发送和接受数据的功能,有效地提高了总线的抗干扰能力, 实现了保护总线、降低射频干扰等功能。为了进一步提高了系统的可靠性, 在p87c591 和pca82c250 之间光耦(如:6n137 等)隔离电路, 并采取了双电源, 有效地抑制由总线引入的干扰。
(2) 信号采集模块:p87c591 自带的6 路模拟输入的10 位adc, 可设置为8 位快速adc, 可以基本满足本系统对采集的精度要求, 完成对电机、电池状态的测量任务;采集电路将各个传感器采集到电信号进行调理(滤波、放大、电量转换)后, 接入微处理器的adc 接口。为抑制共模干扰, 放大器基本采用差动输入。cpu 得到信息做出相应的判断, 并送至不同的子程序进行相应的处理, 如:把电池的电压、电流、温度信息通过通信程序发送给监控计算机;若电池电压过低, 则自动切断本节点的驱动电机, 并把节点的停机信息通知监控计算机。
(3) 电机控制模块:cpu 接收到控制台发来的运行信息, 并做出处理。接通驱动电机的主接触器、正反转接触器, 通过i2c总线把速度信号传给数字电位计, 用来控制电机驱动器的输出电流, 进而控制电机转速。若电池的电压、电流、温度的任一项值超出正常值范围时, 或接到总线的报警信息, 电机控制模块都会做出相应的反应, 使驱动单元得到保护。
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(4) 参数设置模块:报警电压、报警电流、报警温度、节点地址、波特率等信息通过rs232 接口及相应的设置软件存储于基于x25045 的e2prom中, 实现节点工作参数现场设定能。节点地址通过拨码开关设置。
驱动节点的硬件部分除了以上介绍的以外, 还有电源电路以及看门狗电路。电源电路提供所需隔离电源, 用于提高节点的稳定性和安全性;看门狗电路主要是保证系统运行的稳定性,在上电、掉电以及警戒情况下复位输出。
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