1 引言
汽車空調作為車內溫度小環境的控制中心，其作用不言而喻。由于過去的汽車空調檢測系統因為控制策略單調而沒有使用綜合檢測平臺的必要，即使有控制過程檢測，大都使用昂貴的采集設備如數據采集" title="數據采集">數據采集卡，其通信方式也以串行口通信為主，無法接入整車環境進行監控[1]。針對這一情況，本文所設計開發的檢測系統主要對電動汽車空調運行過程中的四個工程物理量進行檢測分析：風機的電壓、電流，壓縮機端口的高壓、低壓。本課題來源于某汽車空調系統的開發過程中所需檢測系統的設計，主要用于使空調系統的控制策略的執行更加透明化、直觀化，為控制策略的優化提供數字依據；為汽車空調后續開發提供可靠的保證。
2 采集系統設計
2.1 總體設計
如圖1所示，在該系統中，DSP部分的軟件設計主要完成以下工作：數據采集周期的設定、AD轉換、數據校正及濾波等。并可以接收上位機通過CAN總線發來的采集開始指令打開采集或關閉采集功能，在采集開始后按照要求對四路信號進行采樣及軟件校正，校正完成后將采集結果保存在CAN郵箱內，通過CAN控制模塊進行發送。在本系統中，電壓、電流采集周期為50ms，高、低壓采樣周期為200ms。
2.2 硬件部分
以TI公司的TMS320F2812為該四通道數據采集系統的核心。該款DSP芯片是TI公司2000系列中的一員，最高主頻可達到150MHz，具有強大的數字信號處理能力[2]。片內集成的12位AD轉換器共有16個通道，轉換速率在可達到12.5MSPS(ADC時鐘為25MHz時)，在采集速度及精度上均能達到本系統的設計要求。而且該AD模塊可采用多種方式觸發能夠滿足不同的任務需要。輸入2812AD端的模擬信號由傳感器采集變換得到。本系統所用傳感器輸出信號為4～20mA的電流環信號，而AD模擬輸入范圍為0～3V電壓信號。
CAN是控制器區域網絡（ControlAreaNetwork）的簡稱，最早是由德國BOSCH公司推出的，用于汽車內部測量與執行部件間的數據通信，其總線規范現已被ISO國際標準制定為國際標準[3]。它廣泛的應用于汽車電子、工業控制，其信號傳輸介質為普通雙絞線，通信速率最高可達1Mbps。CAN總線具有較強的抗干擾能力。本系統采用CAN總線的通信方式，也方便了整車調試的接入。
2.3 軟件部分設計
2.3.1 DSP軟件部分
該部分軟件主要包括兩個部分：模擬信號的AD轉換和CAN總線通信。因為TMS320F2812內置有12位AD轉換器，因此轉換部分可分為AD模塊配置和數據轉換處理；而AD模塊的配置主要包括工作和通道的選擇。在本系統中，選用連續轉換方式；需要采集的模擬量共四個，加上A、B通道各配置兩個校正輸入端口，所以總共需要占用8個模擬輸入口。
50ms200ms集周期為，高、低壓采樣周期為。部分配置程序如下：…
AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC=0;//雙排序發生
AdcRegs.ADCTRL1.bit.CONT_RUN=1;//連續轉換方式
AdcRegs.ADCTRL1.bit.CPS=0;//分頻系數為1
AdcRegs.ADCMAXCONV.all=0x0055;//共有12個轉換，采樣值取2次，標準值1次
AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.all=0x1100;//轉換序列
CAN總線通信主要包括TMS320F2812中eCAN模塊郵箱的定義和郵箱中斷子程序的設置[6]。
部分配置程序如下：
ECanaMboxes.MBOX0.MSGID.all=0x003FFFFF;//mail0:00F
ECanaMboxes.MBOX5.MSGID.all=0x0FFFFFFF;//mail5:3FF
//ConfigureMailboxes0-3asTx,4,5asRx
ECanaRegs.CANMD.all=0x00000030;//EnableMailboxes
ECanaRegs.CANME.all=0x0000003F;//Specifythat2bitswillbesent
CAN模塊有兩種中斷形式，一種是與郵箱有關的中斷，另一種是系統中斷，用于處理錯誤或者與系統相關的中斷源[4]。而本系統中CAN與上位機通信主要是通過郵箱中斷來實現。
CAN郵箱的中斷程序如下：
interruptvoidcan_send(void)
{
if((((int)ECanaRegs.CANGIF1.all)<0)&&(ECanaRegs.CANGIF1.bit.MIV1==4))
{IER|=M_INT1;}if((((int)ECanaRegs.CANGIF1.all)<0)&
(ECanaRegs.CANGIF1.bit.MIV1==5)){IER=M_INT9;
PieCtrlRegs.PIEACK.bit.ACK9=0x1;
}
以高電壓為例來說明本系統在數據采集、數據轉換及發送的相應任務。
Pre_High=ADCRegs.ADCRESULT6>>4+AdcRegs.ADCRESULT7>>4;Pre_High=Pre_High<<1;//高電壓值Pre_High=Ave_cur*CalGain-CalOffset*CalGain;ECanaMboxes.MBOX2.MDL.word.LOW_WORD=Pre_High;ECanaRegs.CANTRS.all=0x0000000C;
while(ECanaRegs.CANTA.all!=0x0000000C){}ECanaRegs.CANTA.all=0x0000000C;
經實際運行證明執行結果達到了設計需要，說明該部分程序設計完全滿足預期的任務調度規劃，并能與硬件平臺很好的配合工作。
2.3.2 PC機軟件部分
此部分軟件采用面向對象程序設計技術，關于CAN232接口卡的硬件操作函數已經封裝在ControlCAN.dll，在VisualC++的工程中添加ControlCAN.lib和ControlCAN.h這兩個庫文件和頭文件。方便在程序中調用。在編譯生成的應用程序中設置好有關CAN232的相應參數，開始采集過程。每次將采集到的數據寫到數據文件并送到數據緩沖區，以實現采集模塊和顯示模塊的數據共享。這部分的流程圖如圖2所示：
在此工程中，使用VC自帶的屬性頁對話框,并設置相應的四個屬性頁，可以方便的切換及觀察采集的數據波形、數據統計、數據幀、以及采集事件的統計。顯示模塊采用了MeasurementStudio的顯示控件(CNiGraph)。MeasurementStudio是NationalInstruments(美國國家儀器公司)專為測試和控制領域開發的工具軟件，將強大的數據采集分析功能無縫隙的集成到VisualStudio環境中。MeasurementStudio向用戶提供直觀的測量硬件接口、高級分析函數、科學的用戶界面控件及測量數據網絡，可大大提高數據采集分析系統的開發效率[5]。
在本系統中。數據量龐大，針對此情況，建立了Access數據庫文件。Access是一個適應于普通場合的、典型的關系型數據庫，根據關系型數據庫的設計原理及本文的需求，對數據庫的操作轉化為對于相應記錄集的操作，實現語言采用了SQL語言實現。圖3為空調壓縮機的四路數據的波形圖圖4為此四路數據對應的數據值的統計圖
3 結束語
本采集系統經過多次的軟硬件測試，證實可以很好的滿足對汽車空調壓縮機系統相關參數的采集，所設計的上位機系統能夠配合采集節點實現數據的顯示、存儲、數據記錄、檢索等功能，采用多線程，臨界量等編程技術，結合MeasurementStudio用戶界面控件與分析函數庫，方便、快捷地在VisualC++環境下實現了數據采集系統，有效地降低了該類程序開發的復雜性，縮短了程序開發的周期，實驗證明本系統具有實時性、可擴展性等優點。本文作者創新點：結合DSP和CAN總線技術應用到在線檢測系統中，使得該系統的抗干擾能力、可靠性、準確性得到保障；提高運算速度和工作效率。