基于μC/OS-II的電動車電池管理系統(tǒng)設(shè)計
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2.2 應(yīng)用軟件設(shè)計
2．2．1 系統(tǒng)多任務(wù)功能和優(yōu)先級設(shè)計
根據(jù)電池管理系統(tǒng)的功能要求，將系統(tǒng)分為電壓電流采集處理模塊、溫度采集模塊、通信模塊、系統(tǒng)監(jiān)視模塊和SoC計算模塊等共8個任務(wù)和5個中斷來實現(xiàn)。每個任務(wù)根據(jù)其實時性的要求并參照單調(diào)執(zhí)行率調(diào)度法RMS分配一定的優(yōu)先級。任務(wù)及中斷的定義分別如表1、表2所列。
根據(jù)整車控制策略，CAN上電池狀態(tài)數(shù)據(jù)每幀的刷新周期為20ms，故設(shè)置操作系統(tǒng)時鐘節(jié)拍為20ms；相應(yīng)地設(shè)置ADProsTask()、CANTXDTask()、SOCTask()和MoniTask()的執(zhí)行周期均為20 ms；考慮到電池組的溫度變化相對較慢，同時溫度傳感器DS18820的溫度轉(zhuǎn)換時間相對較長，設(shè)置TempTask()的執(zhí)行周期為100ms；CANRXDTask()和SCIRXDTask()的執(zhí)行采用中斷觸發(fā)方式；SCITXDTask()由上位機的啟動和停止信號控制執(zhí)行，執(zhí)行周期為40 ms。
應(yīng)用軟件設(shè)計的難點在于，可靠地設(shè)計固態(tài)繼電器陣列(TLP296)的時序邏輯。由于TLP296存在最大4ms的打開和關(guān)斷時間，因此必須設(shè)計死區(qū)時間，以確保在采集電池模塊電壓時，電池不會發(fā)生短路；同時還要保證在A/D轉(zhuǎn)換之前，采樣通道(即相應(yīng)的TLP296)完全打開。所以利用了DSP的Timerl下溢中斷配合系統(tǒng)時鐘周期來有效地控制CPLD的時序。整體工作的時序邏輯如圖3所示。
2.2.2 任務(wù)間的通信與同步
μC/OS-II提供了5種用于數(shù)據(jù)共享和任務(wù)通信的方法：信號量、郵箱、消息隊列、事件標(biāo)志及互斥型信號量。為了減少操作系統(tǒng)的開支，在電池管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計中只利用了其中的郵箱作為任務(wù)間的通信手段，如圖4所示。
電池管理系統(tǒng)的核心是以數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)的，所以ADProsTask()是其他任務(wù)的前提。通過ADC中斷向郵箱1發(fā)消息就緒ADProsTask()，待其執(zhí)行完后相應(yīng)的數(shù)據(jù)保存和處理后向郵箱2發(fā)消息就緒其他等待數(shù)據(jù)的任務(wù)，其他任務(wù)按照優(yōu)先級依次執(zhí)行；溫度采集和處理的任務(wù)獨立進(jìn)行；CAN接收任務(wù)和SCI任務(wù)是在相應(yīng)的郵箱中得到消息后執(zhí)行，消息也是由相應(yīng)的中斷服務(wù)程序發(fā)出。
結(jié)語
電池管理系統(tǒng)采用了DSP+CPLD的結(jié)構(gòu)，加之相應(yīng)的抗干擾措施，具有性能高、可靠性強的特點。由于內(nèi)嵌μC/OS-II，使程序的開發(fā)周期大大縮短，增強了系統(tǒng)的可維護性和擴展性，在實際的應(yīng)用中取得了良好的效果。
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