3.1 車輛參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

　　車輛節(jié)點(diǎn)采集的參數(shù)包括車輛啟動(dòng)、停止的狀態(tài)，空調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信息，從采集參數(shù)的特征來看，分為開關(guān)量和頻率量。對(duì)于開關(guān)量的采集，無需額外的傳感器，只需要將電壓信號(hào)通過光電耦合直接輸入微處理器的輸入口即可檢測(cè)；對(duì)于頻率量的轉(zhuǎn)速，我們選用了霍爾傳感器進(jìn)行測(cè)量。在輸出軸上貼磁鋼片，當(dāng)磁鋼片通過霍爾元件時(shí)，霍爾傳感器輸出脈沖，此脈沖通過光電隔離輸入到80C196的高速輸入口，由于高速輸入口可以自動(dòng)記錄脈沖跳變的時(shí)刻，可以對(duì)脈沖進(jìn)行精確測(cè)量，而且高低頻率都適用。車輛采集節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

　　3.2 電量節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

　　對(duì)于電壓電流等電參數(shù)來說，應(yīng)用通常的A/D變換很容易測(cè)量；但是對(duì)于電能參數(shù)，由于是電壓電流的時(shí)間積分值，應(yīng)用普通方法測(cè)量起來難度很大。因此對(duì)于電量測(cè)量選用集成電量測(cè)量芯片CS5460A，該芯片可以同時(shí)測(cè)量電壓、電流以及兩者的功率和能量。CS5460A是帶有串行SPI接口的單相雙向功率/電能計(jì)量集成電路芯片，主要應(yīng)用在單相電子式電能表和三相電子式電能表中。芯片完成一次校準(zhǔn)后，將校準(zhǔn)系數(shù)存到系統(tǒng)的EEPROM中，每次上電CPU從EEPROM中讀出校準(zhǔn)系數(shù)，并寫入測(cè)量芯片中，然后通過SPI接口寫入命令，即可進(jìn)行相應(yīng)電流電壓和電能的測(cè)量。通過SPI接口，微處理器讀出該芯片中的測(cè)量結(jié)果，更新EEPROM中的電能信息，并通過報(bào)文的方式發(fā)送到CAN總線上。

　　為了保證測(cè)量電路的工作可靠，測(cè)量電路在設(shè)計(jì)時(shí)通過光電隔離器件將CS5460A的SPI接口和微處理器的I/O口進(jìn)行隔離，防止了相互的干擾。由于芯片SPI接口的數(shù)據(jù)線(SDI、SDO)和時(shí)鐘線(SCLK)信號(hào)變化很快，選用高速光耦6N137隔離，其耦合速率可達(dá)10Mbps；而芯片的片選（CS）、復(fù)位(RESET)和中斷(INT)輸出信號(hào)屬于電平信號(hào)，變換速率很低，用普通光耦TLP521-1即可實(shí)現(xiàn)。

　　3.3 電池參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　電動(dòng)汽車動(dòng)力電池是由40節(jié)12V鉛酸蓄電池串聯(lián)而成，每節(jié)電池的性能將影響整個(gè)電池組的性能。因此有必要對(duì)每一個(gè)電池的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。包括每節(jié)電池的電壓，電流以及測(cè)量傳感器的狀態(tài)。由于共有40節(jié)電池，用一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量任務(wù)量太大，因此設(shè)計(jì)了4個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)40節(jié)電池進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)10節(jié)電池參數(shù)的測(cè)量，電池參數(shù)只有電壓和電流，可以通過簡單的A/D變換得到，因此，電池節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)不再詳細(xì)介紹。

　　4、基于PC104的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

　　由于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的146項(xiàng)參數(shù)都要進(jìn)行顯示和記錄，以微處理器為核心的單片機(jī)系統(tǒng)顯然無法勝任如此繁重的任務(wù)需求。另外采用單片機(jī)開發(fā)必然會(huì)帶來巨大的工作量。為了給用戶提供友好的人機(jī)交互界面，減小開發(fā)工作量，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)選擇了結(jié)構(gòu)緊湊，軟硬件功能和PC相近的嵌入式PC104模塊進(jìn)行開發(fā)。

　　PC104模塊采用嵌入式CPU，選用256MB 袖珍Flash 盤作為系統(tǒng)硬盤，存儲(chǔ)操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和采集數(shù)據(jù)，選用夏普10.4英寸液晶顯示屏作為人機(jī)交換的界面。

　　PC機(jī)與外設(shè)的接口方式靈活多樣決定了CAN控制器和PC機(jī)的接口方式也是多種多樣的，常用的方式有：RS-232串口、并行打印口、USB接口、ISA總線接口等。本系統(tǒng)中PC104通過雙口RAM通訊獲取智能接收節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。所謂的智能接收節(jié)點(diǎn)，是指該節(jié)點(diǎn)配有微處理器，它通過雙口RAM和PC104完成數(shù)據(jù)交換，將從總線上接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到PC104進(jìn)行顯示和記錄，并將PC104要發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上。由于加入了微處理器，極大地減輕了主機(jī)PC104的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。

　　4.1 基于信箱格式的雙口RAM通訊

　　信箱結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)對(duì)于雙口RAM內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)共享的一種邏輯結(jié)構(gòu)。信箱式共享存儲(chǔ)區(qū)具有兩層含義：首先把各微處理器專用存儲(chǔ)區(qū)與共享存儲(chǔ)區(qū)劃分開來，僅建立一塊較小的共享區(qū)供通訊使用；其次對(duì)共享區(qū)作了細(xì)分，仿效郵政信箱格式建立了分格式邏輯結(jié)構(gòu)。

　　智能節(jié)點(diǎn)的微處理器和PC104的ISA總線之間通過雙口RAM IDT7132進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在雙口RAM中開辟了2塊公共存儲(chǔ)區(qū)作為通訊的2個(gè)公共信箱，一個(gè)用于微處理器向PC104傳輸數(shù)據(jù)，另一個(gè)用于PC104向微處理器傳送數(shù)據(jù)。下面以微處理器向PC104通訊的公共信箱為例介紹基于信箱格式的通訊方式。

　　智能節(jié)點(diǎn)向PC104傳送數(shù)據(jù)的公共信箱長度為16個(gè)字節(jié)，其中第一個(gè)字節(jié)為可讀寫標(biāo)記，當(dāng)任何一方需要操作讀寫數(shù)據(jù)時(shí)，先檢查該字節(jié)，若為0AAH，則不能進(jìn)行操作；若為55H，可以操作；第二個(gè)字節(jié)是讀寫次數(shù)，表示在PC104讀出數(shù)據(jù)之前，智能節(jié)點(diǎn)寫入新的數(shù)據(jù)的次數(shù)；第三個(gè)字節(jié)為該組數(shù)據(jù)的ID號(hào)，以區(qū)分不同的數(shù)據(jù)；第四個(gè)字節(jié)開始為真正的數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)的長度依據(jù)前面ID的不同會(huì)有差別；數(shù)據(jù)區(qū)之后是一個(gè)字節(jié)的垂直異或校驗(yàn)值（從讀寫次數(shù)開始的異或結(jié)果），可以據(jù)此對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。