基于CANopen协议的电动车车载网络设计
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商／ 低速
Ｃ ＡＮ网 关 及 网
制和实时检测系统， 使其特别适合作为车载网络。
电动车具 有 能 源利 用 高 效 率 、 污 染 和 不 依 低 赖 于石 油资 源等 特 点 ， 为 汽 车 的 替代 交 通 工 具 作 而被各 界广 泛关 注 。但 是 电动 车大 量采用 电子器 件， 整车 的 控 制复 杂 ， 部 件通 信 的准 确性 、 各 可靠 性难 以保 障 。 笔者 介绍 了在 电 动 车 电 机 控 制 中 引 入 Ｃ Ｎ Ａ 高速 网络 ， 在舒 适 设 备 中 引入 Ｃ Ｎ低 速 网络 ， Ａ 并 在应 用层 实现 Ｃ Ｎ ｐｎ 议 的方 法 ， 细 探 讨 了 Ａ ｏｅ 协 详 电动车驱 动控 制和 舒适控 制 的硬 件 、 软件 实现 。
络 器 控 制
南
图 １ 驱动 网络硬件构成模块示 意图
１ 平台硬件构成 和工作原 理
依据 Ｂ Ｓ Ｏ Ｈ公 司开 发 的供不 同等 级 网络 通 信 用的通 用工 作负荷 特性 表 ¨ ， 载 网络 被 设 计 成 Ｊ车 驱动 网 络 （ 速 ＣＡ 网 络 ） 舒 适 网 络 （ 速 高 Ｎ 和 低 Ｃ Ｎ网络 ） 部 分 ， 种 网络 通 过 高／ 速 Ｃ Ｎ Ａ 两 两 低 Ａ 网关进 行 帧 格 式 转 换 。其 中驱 动 网 络 是 核 心 部 分， 通信 速率 被设 计 成 ５０ｋ／ 。驱 动 网 络 部 分 ０ ｂｓ 由直流 电机速 度 采样 模 块 、 流 电机 速 度 调 节 模 直
摘
要： 为解决 电动 车（ Ｖ） Ｅ 各部件之 间的通 信问题 ， 设计 了基 于 Ｃ Ｎ ｐ ｎ协议 的电动车车载 网络平 台， 出 Ａ ｏｅ 提
了其硬件和软件实现要 求 ， 介绍 了 Ｃ Ｎ网络 的通 信机 制 和规范 。最后 ， 于 微控 制器 ＰＣ ８ ４ ８ Ａ 基 １ １Ｆ ６ ５和 高速 Ｃ Ｎ总线驱动器 ＭＣ ２ ５ 平 台 ， Ａ Ｐ５ １ 开发了各通信节点 。
块 由鉴频器 、 单稳态触发器和霍尔传感器组成 ， 鉴 频器对霍尔信号进行调整， 并驱动单稳态触发器 ， 把转 速转 化成 稳 定 的 电压 值 ； 电机 速 度 调 节 模块
由Ｐ ＷＭ（ 宽调 制波 ） 生器 组 成 ， 用 Ｐ 脉 发 采 ＷＭ 波
收稿 日期 ：０７一 ６— ０ ２０ ｏ ２ 作者简介： 珞先（９ ２一） 女 ， 卢 １６ ， 湖北武汉人 ， 武汉理工大学信息工程学 院副教授 基金项 目： 武汉 市重 点科技攻关资助项 目（０ ３０ １０ ２ ０ ３０ ０ ５—５—３ ）
关键词 ： Ａ ｏｅ ；电动车 ； Ｃ Ｎ ｐｎ 车载 网络
中 图法 分 类 号 ：Ｐ ３ Ｔ ３６ 文献标志码 ： Ａ
控 制器局 域 网 （ｏｔ ｌｒａ ａｎｔＣ Ｎ） 由 ｃｎｒ ｌ ｒ ｅ，Ａ 是 ｏｏ ｅ 德国 Ｂ Ｓ Ｏ Ｈ公 司 开发 的一 种 串 行 数 据通 信 网 络 ， 其 可靠 性 、 实时性 和灵 活性 ， 以及 可 构成分 布式 控
Ｖ ｌ ９Ｎ ．２ ０ ２ ｏ１ ＿
Ｄｅ ． ０ ７ ｃ２ ０
文章编号 ：０ ７—１４ ２０ ）２— １６— ３ １０ ４ Ｘ（０ ７ １ ０ ２ ０
基 于 Ｃ Ｎｏ ｅ Ａ ｐ ｎ协 议 的 电动 车 车载 网络 设 计
卢珞先 ， 元 陈
（ 武汉理工大学 信息 ３程学院 ， － 湖北 武汉 ４０ ７ ） ３０ ０
一
对 象 （。 Ｉ
－
Ｃ Ｎ －Ｄ Ａ位 Ｉ 功 能码 Ｉ ｉ ０— ） １ ｓ ｂ ｔ ｌ ７ （１ 。）
周期 使驱 动 ＭＯ Ｆ Ｔ处 于 截止 工 作 状 态 ； 果 ＳＥ 如 电压低 过预 定 阈 值 ， 则会 提 示 进 行 充 电。制 动 系
统 采 用 电 路 直 接 让 ３组 驱 动 管 处 于 截 止 状 态 。 Ｃ Ｎ控 制器 选 择 了 ＰＣ ８ ４ ８ Ａ Ｉ １Ｆ ６ ５单 片 机 ， Ａ Ｃ Ｎ总 线 驱动 器选 择 了 ＭＣ ２ ５ ， Ｐ ５ １ 由于 Ｃ Ｎ电平 是 差分 Ａ
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第２ ２ ９ ２０ 卷ｌ第１ 期 ０７年 ２月
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ武汉理工大学学报 Ｎ＆Ｍ Ｎ Ｇ Ｍ Ｎ Ｎ ＩＥ ＲＮ Ｏ Ｒ Ａ ＦＷＵ ＩＦ Ｒ Ａ Ｉ ・ Ａ Ａ Ｅ Ｅ ＴＥ ＧＮ Ｅ ＩＧ Ｔ（Ｎ ０ Ｍ ＴＯ 信息与管理工程版
图 ２ 舒适 网络硬件构成模块示意 图
在 图 １中 ， 电机 采 用 三相 星形 接 法 的直 流 无
块、 驱动电路保护模块 、 电池控制模块 、 制动系统 模 块 和终端 匹配 电阻 构成 。舒适 网络是 人机通 信
网络 ， 通信 速率 被 设 计 成 １０ｋ／ 。舒 适 网络 部 ０ ｂ ｓ
刷 电机 ； 驱动 电路 由 ３组 ６个 ＭＯ Ｆ Ｔ组 成 ， ＳＥ 工作 频率高， 采用 三 相全桥 驱 动 电路 ； 电机速 度采 样模
分 由各种信息显示控制模块 、 灯控制模块 ， 以及操 作 控 制 台构 成 。驱动 网络 硬件 构成 模块 如 图 １ 所
示， 舒适 网络硬 件构 成模 块如 图 ２所示 。
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２ ９卷
第 １ ２期
卢珞先 ， ： 等 基于 ｃ Ｎ ｐ 协议的电动车车载 网络设计 Ａ 。
表 １ 对 象字 典 标 识 符分 配 表
１７ ２
控 制驱 动管 工作 周 期 ， 现 速 度 调 节 和稳 定 。驱 实 动 电路保 护模 块 采用 反 馈 控 制 ， 果 反 馈 转 速 的 如 电压 超 过预定 的 阈值 ， 会 在霍 尔信 号 的下 一 周 则 期使 驱 动 ＭＯ Ｆ Ｔ处 于 截 止 工 作 状 态 。 电 池 控 ＳＥ 制模 块 在每一 周期 采样 电池 的最 大 电流 以及 电压 值， 如果 电流 大 于预定 阈值 ， 也会 在霍 尔信 号 的下
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制和实时检测系统， 使其特别适合作为车载网络。
电动车具 有 能 源利 用 高 效 率 、 污 染 和 不 依 低 赖 于石 油资 源等 特 点 ， 为 汽 车 的 替代 交 通 工 具 作 而被各 界广 泛关 注 。但 是 电动 车大 量采用 电子器 件， 整车 的 控 制复 杂 ， 部 件通 信 的准 确性 、 各 可靠 性难 以保 障 。 笔者 介绍 了在 电 动 车 电 机 控 制 中 引 入 Ｃ Ｎ Ａ 高速 网络 ， 在舒 适 设 备 中 引入 Ｃ Ｎ低 速 网络 ， Ａ 并 在应 用层 实现 Ｃ Ｎ ｐｎ 议 的方 法 ， 细 探 讨 了 Ａ ｏｅ 协 详 电动车驱 动控 制和 舒适控 制 的硬 件 、 软件 实现 。
络 器 控 制
南
图 １ 驱动 网络硬件构成模块示 意图
１ 平台硬件构成 和工作原 理
依据 Ｂ Ｓ Ｏ Ｈ公 司开 发 的供不 同等 级 网络 通 信 用的通 用工 作负荷 特性 表 ¨ ， 载 网络 被 设 计 成 Ｊ车 驱动 网 络 （ 速 ＣＡ 网 络 ） 舒 适 网 络 （ 速 高 Ｎ 和 低 Ｃ Ｎ网络 ） 部 分 ， 种 网络 通 过 高／ 速 Ｃ Ｎ Ａ 两 两 低 Ａ 网关进 行 帧 格 式 转 换 。其 中驱 动 网 络 是 核 心 部 分， 通信 速率 被设 计 成 ５０ｋ／ 。驱 动 网 络 部 分 ０ ｂｓ 由直流 电机速 度 采样 模 块 、 流 电机 速 度 调 节 模 直
摘
要： 为解决 电动 车（ Ｖ） Ｅ 各部件之 间的通 信问题 ， 设计 了基 于 Ｃ Ｎ ｐ ｎ协议 的电动车车载 网络平 台， 出 Ａ ｏｅ 提
了其硬件和软件实现要 求 ， 介绍 了 Ｃ Ｎ网络 的通 信机 制 和规范 。最后 ， 于 微控 制器 ＰＣ ８ ４ ８ Ａ 基 １ １Ｆ ６ ５和 高速 Ｃ Ｎ总线驱动器 ＭＣ ２ ５ 平 台 ， Ａ Ｐ５ １ 开发了各通信节点 。
块 由鉴频器 、 单稳态触发器和霍尔传感器组成 ， 鉴 频器对霍尔信号进行调整， 并驱动单稳态触发器 ， 把转 速转 化成 稳 定 的 电压 值 ； 电机 速 度 调 节 模块
由Ｐ ＷＭ（ 宽调 制波 ） 生器 组 成 ， 用 Ｐ 脉 发 采 ＷＭ 波
收稿 日期 ：０７一 ６— ０ ２０ ｏ ２ 作者简介： 珞先（９ ２一） 女 ， 卢 １６ ， 湖北武汉人 ， 武汉理工大学信息工程学 院副教授 基金项 目： 武汉 市重 点科技攻关资助项 目（０ ３０ １０ ２ ０ ３０ ０ ５—５—３ ）
关键词 ： Ａ ｏｅ ；电动车 ； Ｃ Ｎ ｐｎ 车载 网络
中 图法 分 类 号 ：Ｐ ３ Ｔ ３６ 文献标志码 ： Ａ
控 制器局 域 网 （ｏｔ ｌｒａ ａｎｔＣ Ｎ） 由 ｃｎｒ ｌ ｒ ｅ，Ａ 是 ｏｏ ｅ 德国 Ｂ Ｓ Ｏ Ｈ公 司 开发 的一 种 串 行 数 据通 信 网 络 ， 其 可靠 性 、 实时性 和灵 活性 ， 以及 可 构成分 布式 控
Ｖ ｌ ９Ｎ ．２ ０ ２ ｏ１ ＿
Ｄｅ ． ０ ７ ｃ２ ０
文章编号 ：０ ７—１４ ２０ ）２— １６— ３ １０ ４ Ｘ（０ ７ １ ０ ２ ０
基 于 Ｃ Ｎｏ ｅ Ａ ｐ ｎ协 议 的 电动 车 车载 网络 设 计
卢珞先 ， 元 陈
（ 武汉理工大学 信息 ３程学院 ， － 湖北 武汉 ４０ ７ ） ３０ ０
一
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Ｃ Ｎ －Ｄ Ａ位 Ｉ 功 能码 Ｉ ｉ ０— ） １ ｓ ｂ ｔ ｌ ７ （１ 。）
周期 使驱 动 ＭＯ Ｆ Ｔ处 于 截止 工 作 状 态 ； 果 ＳＥ 如 电压低 过预 定 阈 值 ， 则会 提 示 进 行 充 电。制 动 系
统 采 用 电 路 直 接 让 ３组 驱 动 管 处 于 截 止 状 态 。 Ｃ Ｎ控 制器 选 择 了 ＰＣ ８ ４ ８ Ａ Ｉ １Ｆ ６ ５单 片 机 ， Ａ Ｃ Ｎ总 线 驱动 器选 择 了 ＭＣ ２ ５ ， Ｐ ５ １ 由于 Ｃ Ｎ电平 是 差分 Ａ
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第２ ２ ９ ２０ 卷ｌ第１ 期 ０７年 ２月
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ武汉理工大学学报 Ｎ＆Ｍ Ｎ Ｇ Ｍ Ｎ Ｎ ＩＥ ＲＮ Ｏ Ｒ Ａ ＦＷＵ ＩＦ Ｒ Ａ Ｉ ・ Ａ Ａ Ｅ Ｅ ＴＥ ＧＮ Ｅ ＩＧ Ｔ（Ｎ ０ Ｍ ＴＯ 信息与管理工程版
图 ２ 舒适 网络硬件构成模块示意 图
在 图 １中 ， 电机 采 用 三相 星形 接 法 的直 流 无
块、 驱动电路保护模块 、 电池控制模块 、 制动系统 模 块 和终端 匹配 电阻 构成 。舒适 网络是 人机通 信
网络 ， 通信 速率 被 设 计 成 １０ｋ／ 。舒 适 网络 部 ０ ｂ ｓ
刷 电机 ； 驱动 电路 由 ３组 ６个 ＭＯ Ｆ Ｔ组 成 ， ＳＥ 工作 频率高， 采用 三 相全桥 驱 动 电路 ； 电机速 度采 样模
分 由各种信息显示控制模块 、 灯控制模块 ， 以及操 作 控 制 台构 成 。驱动 网络 硬件 构成 模块 如 图 １ 所
示， 舒适 网络硬 件构 成模 块如 图 ２所示 。
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表 １ 对 象字 典 标 识 符分 配 表
１７ ２
控 制驱 动管 工作 周 期 ， 现 速 度 调 节 和稳 定 。驱 实 动 电路保 护模 块 采用 反 馈 控 制 ， 果 反 馈 转 速 的 如 电压 超 过预定 的 阈值 ， 会 在霍 尔信 号 的下 一 周 则 期使 驱 动 ＭＯ Ｆ Ｔ处 于 截 止 工 作 状 态 。 电 池 控 ＳＥ 制模 块 在每一 周期 采样 电池 的最 大 电流 以及 电压 值， 如果 电流 大 于预定 阈值 ， 也会 在霍 尔信 号 的下
