摘要：本文详细地介绍了CAN总线技术特点，并在此基础上针对BSG特点所进行的逆变电源设计进行了必要的说明。以带CAN控制器的单片机AT89C51CC01具有设计简单，抗干扰能力强，体积小，性能可靠等优点，是理想的电源管理及变频控制芯片。

　　主题词：CAN;AT89C51CC01;SA8282;BSG;

　　CAN总线概叙 CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN总线)，是ISO国际标准化的串行通信协议。在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，相应的针对汽车的各种各样的电子控制系统被开发了出来。鉴于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，节点增加，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”和“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986年德国电气商BOCH公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。因此，CAN 通过了ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，现在欧洲已是汽车网络的标准协议。

　　CAN总线基本特点 首先,CAN控制器工作于多主方式,在网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据。CAN协议废除了站地址编码,而代之以对通信数据进行编码,这可使不同的节点同时接收到相同的数据,这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性加强,并且容易构成冗余结构,提高系统的可靠性和系统的灵活性。

　　其次,CAN总线通过CAN收发器接口芯片(一般使用82C250)的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485等网络中,当系统有错误,出现多节点同时向总线发送数据时,导致总线呈现短路,从而损坏某些节点和系统崩溃的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响,从而保证不会出现象在其他网络中,因个别节点出现问题,使得总线处于“死锁”非解状态。

再有,与其它现场总线比较而言,CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。这些也是目前 CAN总线应用于众多领域,尤其在汽车行业，具有强劲的市场竞争力的重要原因。事实上现在普通轿车已大量使用了该技术。 CAN总线在混合动力系统中的运用 CAN总线结构是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络，因此在混合动力系统中的运用是很自然的。图1为并联混合动力系统CAN总线结构示意图，包括在传统模式下存在的工作模块连接，比如：整车动力模块控制系统(ECM)、变速器控制模块(TCM)、车身灯光管理模块(BCM)、仪表盘工作模块等和针对混合动力系统增加的电源(电池组)管理及变频控制(用于对BSG电机的驱动、充电和再生制动控制)模块等。这些模块不分主次，他们之间都是通过CAN进行数据通讯和命令传输。每个节点设备都能够在脱离CAN总线的情况下独立完成自身系统的运行，从而满足车辆协调工作和运行安全性的需求。同时，CAN总线通讯系统也不会因为某个设备的故障脱离而出现系统结构崩溃的现象。

　　对于电源管理及电机变频(三相逆变)控制系统来说，在小车上，由于混合动力的电池容量有限，在运行过程中对电能流向严格管理十分重要。精确的电能管理可以延长储备电池的使用周期，减少电池充放电频率，从而提升车辆的工作效能。车载能量管理系统需要随时监控电池容量(SOC)变化、收集电机输出功率以及其它附加设备的用电情况，比如：附加的助力泵、油泵等，来进行逻辑判断，优化工作。同时，对系统而言，通讯系统的动态信息必须需具有实时性，即各工作模块需要将车辆的公共数据实现实时共享。又比如：发动机工作状态、BSG电机工作状态、包括油门踏板位置、车速信息等不时地提供给电源管理及变频控制系统，来确定BSG的有效的工作模式。当然不同控制单元的控制周期不同，数据转换速度、各控制命令优先级也不同，因此需要引入具有优先权竞争模式的数据交换网络机制。此外，作为一种载人交通工具，通讯系统必须具有极高的运行稳定性、很强的容错能力和快速处理能力，毕竟安全是车辆的第一需要。 电源管理及BSG电机变频系统设计 BSG(Belt_altermotor Starter Generator)及皮带传动起/停电机，是用于并联方式的混合动力汽车。对于对三相电机的电源管理及变频(三相逆变)电源的工作要求是：在电源管理程序的支持下，判断CAN总线传来的车辆工作信息，发指令给波形发生器产生通过驱动和充电转换电路，作用在功率模块上，最终使BSG电机能在有效的状态下参与到发动机动力系统中去，或者输出动力，或者吸收动力;同时在自身出现故障(如电机负载过荷，电机、逆变功率模块以及电池组的温度超限等)时能够迅速安全关机电机工作，脱离动力系统;此时应能够通过CAN总线向其它节点报告故障，引发车辆各系统的相关操作，特别在仪表盘界面上建立警告指示或标志，报告车辆故障，并告知驾驶员对故障等级的处理;同时电源管理及变频系统也必须将当前运行参数进行保存，便于维修人员进行故障诊断。

电路工作系统 图2是带CAN总线电源管理及BSG电机变频控制系统框图,在电源管理及变频控制系统中，工作电路不仅要支持CAN总线通讯，还要对发动机负载状态、电池组电压等模拟量进行检测，并各种状态的逻辑判断，通过指令使波形发生器产生需要的SPWM驱动波形，以此来驱动功率模块完成的三相逆变和充电功能。为使电路简化和工作可靠，对于系统通讯，最好的选择是使用带有CAN控制器的单片机。芯片简介如下：

5.1 T89C51CC01S带CAN单片机介绍

　　AT89C51CC01(T89C51CC01)是由ATEML公司开发生产的基于8位80C51内核的增强型高性能微处理器。该片系首款CANNARYTM系列的CAN网络单片机，他的X2工作模式可以在20MHz时达到300ns的指令执行周期。此外全功的CAN控制器提供32K字节的Flash程序寄存器空间可在线下载，另有2K字节的EEPROM和1.2K字节的数据寄存器;他在电磁兼容性方面表现尤为突出;很适合作为电源管理及变频控制系统的核心芯片。图3是该单片机的内部结构框图，他的引脚与80C51类型相像，但有些特殊功能是通过程序设置改变复用功能管脚来实现的。

AT89C51CC01内含的CAN控制器，包括了能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能顺利通过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AT89C51CC01简单理解为两个独立工作器件的集成体。

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