基于CAN总线的电动车电源设计

?五组8位I/O端口和一组与A/D变换器模拟量输入共用的8位输入口

?具有8路模拟量输入的10位A/D变换器

?与标准80C51兼容的全双工UART

?具有总线故障管理功能的1Mbps CAN控制器

?与内部RAM进行DMA数据传送的CAN控制器

P8xC592共有68个管脚，其中包括6个8位I/O口，P0～P3与80C51相同，但P1可以用作一些特殊功能，包括4个捕获输入端、外部计数器输入端、外部计数器复位输入端和CAN接口的CTX0和CTX1输出端。并行I/O口P4的功能与P1、P2和P3相同。P5口是不是有输出功能的并行输入口，主要用作A/D变换器的模拟量输入端。?

P8xC592内含CAN控制器，包括为实现高性能串行网络通信所必需的所有硬件，从而能够控制通信流顺利通过CAN协议的局域网。为了避免出现混乱，芯片中增加的CAN控制器对于CPU是作为能够双方独立工作的存储器映像外围设备出现的，即可以把P8xC592简单设想为两个独立工作器件的集成体。如果关闭CAN控制器部分的功能，该芯片可以仅作为带有模拟量A/D转换的普通8位单片机使用。

启用CAN控制器的功能，主要借助四个特殊功能寄存器(SPR)实现，CPU对CAN控制器的控制及其访问都通过它们完成。这四个特殊功能寄存器分别为：(1)地址寄存器(CANADR)，CPU通过CANADR读/写CAN控制器的验收码寄存器;(2)数据寄存器(CANDAT)，CANDAT对应由CANADR指向的CAN控制器内部寄存器;(3)控制寄存器(CANCON)，它具有两个功能，读CANCON意味着访问CAN控制器的中断寄存器，写CANCON意味着访问命令寄存器;(4)状态寄存器(CANSTA)，具有两个功能，读CANSTA是访问CAN控制器的状态寄存器，写CANSTA 是为后续的DMA传输设备内部数据存储器RAM的地址。此外，DMA逻辑允许CAN控制器与CPU在片主RAM之间的高速数据交换。

在芯片初始化阶段，CPU通过向CANCON和CANSTA写入内容，完成CAN控制器的功能初始化。在实际通讯过程中，CPU则利用四个寄存器使CAN控制器接收和发送数据信息。

3 逆变电源系统软件设计

辅助三相逆变电源的控制软件通过8051汇编语言编制，在完成其控制功能外，力求程序的合理与简化，以适应电动汽车对系统稳定性和可靠性的要求。

系统上电运行后，单片机P80C952首先对SA8282芯片初始化寄存器进行数据初始化，然后根据负载电机的特点执行软启动程序。当三相输出电压达到预定值时，三相逆变电源即进入稳定运行状态。此后控制程序将循环检测各线路的电压、电流情况，根据情况修改SA8282控制寄存器参数，调整 PWM输出，从而改变三相输出。例如，电动车运行一段时间后，电池组电压下降，导致逆变电源的三相输出电压低于设定值，P80C592检测到该现象后，通过SA8282提高电压输出幅值，确保电源输出的稳定。

同时，控制程序还将定期检测数据存储器中的控制参数。若整车控制系统通过CAN通讯修改了逆变电源的运行参数，P80C592将根据新的运行参数调整输出。

控制程序中的三个中断程序分别为：数据采集程序、CAN总线通讯程序和故障处理程序。

数据采集程序通过芯片内部计数器定时触发，对逆变电源的输入、输出线路进行数据采集，经模/数转换后存入数据存储器，交给CPU进行运行状况判断。

CAN总线通讯程序包含若干子程序。当通讯程序触发后，P80C592的CAN控制器提据命令字执行相关任务。当上位机请求数据时，将逆变电源的各项运行参数传输给整车系统;当上位机查询节点状态时，将当前CAN节点状态等数据发磅出去;当上位机要求修改运行参数时，将接收的数据参数存入数据存储器。

故障处理程序具有最高的中断优先权，即将P80C592的外部中断0(INT0)管脚与SA8282芯片的TRIP管脚相连。当逆变电路发生故障时，IPM会发出故障信号给SA8282芯片，由后者在第一时间关断PWM输出，并向P80C592发出中断信号，触发故障处理程序。故障处理程序首先将SA8282关闭;然后通过CAN总线通知上位机有故障发生，并将故障代码和当前系统运行参数写入报文同时发送;最后控制单片机将整个系统关闭，实现安全关机。

CAN通信网络的引入为电动车的全局优化控制提供了条件，车辆的每个子系统都因此成为整车控制中的智能节点。采用集成CAN控制器的 P8xC592单片机作为控制核心，结合SA8282专用PWM波形发生芯片设计出的电动车用辅助三相逆变电源，不仅安全稳定性高，还能够充分参与整车的数据交换和控制。对于采用不同CAN总线协议的电动车辆，只需适当修改控制程序中有关CAN通讯的部分程序段，就可以顺利接入整车系统，使该逆变电源具有更强的通用性。

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