1　引言

　　目前，在控制领域，虚拟仪器系统的应用多局限于采集-反馈-控制的点对点方式。而对于多电机的系统，特别是多电机驱动的蓄电池车辆系统，则需要实现大量的信息采集、分布式的协调控制、实时的反应速度等功能。传统方式硬件组成复杂、走线繁琐、调试安装不便、不易扩展，且没有发挥虚拟仪器的优势，因此本文提出了一种基于CAN（Controller Area Network）总线的虚拟仪器系统的设计方案，将计算机通讯、现场总线技术和虚拟仪器的概念很好的结合起来，设计出了一套结构简单、实时性高、扩展性强的分布式监控系统，在复杂控制系统中实现了多电机控制与监测的实时调节、控制效果的数字化和图形化。

2　总体方案的提出

图1　系统的总框图

设计系统原则是在实用、可靠、经济的原则基础上，保证系统不仅能满足应用需要，而且要有灵活性、可扩展性和通用性。该系统是由虚拟仪器技术、Modbus总线协议、CAN总线优化组合成而成，系统的构成原理图如图1所示。系统是利用PC机实现对多台电机、多组电池及其它辅助设备进行监控。主要由上位机、电池管理系统、电机控制系统、其它辅助控制系统组成。各个控制器之间通过CAN总线进行通信，以实现控制指令的发送和接收、传感器测量数据的共享等，从而提高系统的控制性能。

　　电机控制器实现采集电机的电枢电流、电机转速，判断工况，接收设定转速等功能;电池管理控制器实现采集电池温度、电压、电流、接收控制指令等功能。上位机用图形化编程语言LabVIEW编写，程序以虚拟仪表的形式实时显示电机转速、车速、电池的荷电状态等值，并通过操作上位机发控制指令，控制电机电池的状态。CAN节点是本系统的核心部分，通过它把各个分散的部分连接成统一的系统。每个CAN节点使用统一的硬件平台，实现不同的工作方式，每个节点都可以独立的选择所连接设备及工作方式。

3　CAN节点硬件设计

　　对于车用电控单元来说，为了简化设计，提高可靠性，采用集成的自带CAN总线控制器的微处理器。自带CAN总线控制器的微处理器，不占用处理器的端口资源，可以大大简化接口电路的设计，减少程序的复杂程度，提高系统的稳定性，本系统选用Philips的高性能微控制器P87C591。图2为节点硬件设计的功能框图，针对节点功能要求与所选择微处理器资源，叙述如下：

　　（1） 全双工增强型UART，带有可编程波特率发生器，按规定的Modbus协议来完成RS232/RS485通讯;在硬件实现上，RS485总线端使用的是收发器MAX481;RS232总线端使用的是收发器MAX232。为了实现串口通道的切换，在该系统中专门设置了跳线槽，用于手动选择，通过设定不同的输入信号值，选择相应的数据通道。

图2节点硬件功能框图

　　（2） 微处理器P87C591片内集成并增强了SJA1000（独立的CAN控制器）的功能，完全兼容CAN2.0协议，可完成CAN总线数据的收发等通信任务;CAN接口电路使用CAN总线收发器PCA82C250，为了增加系统的可靠性和抗干扰能力，在P87C591和PCA82C250之间增加相应的光电隔离电路。