通信控制系统的制作方法

【技术领域】

本发明涉及一种通信系统，尤其涉及一种通信控制系统。

背景技术：

目前，电动泵主要应用于车辆的制冷循环中，电动泵的运行通过电动泵的控制系统实现，电动泵包括电机和转子，电机带动转子转动，电机控制系统控制电机转动；电动泵的控制系统包括主控器、微控器以及通信控制，主控器发送控制命令通过通信系统传递给微处理器，微处理器解析控制命令并控制电机转动，同时微处理器将电动泵的运行状态通过通信反馈给主控器。

通常，主控器为车辆的控制器，微处理器集成于电动泵的电控板上，主控器和微处理器之间通过通信系统传递控制信息和反馈信息，通信系统在主控器和微处理器之间形成通信协议，为了防止信号相互干涉通常控制信息和反馈信息分别通过一根信号线进行传递，这样使得控制系统的连接相对复杂。

因此，有必要对现有的技术进行改进，以解决以上技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种通信控制系统，使得系统连接简单，信息传递更加流畅。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种通信控制系统，所述控制系统包括主控器、微处理器、通信电路，信号线以及执行部件，所述主控器通过信号线与所述通信电路连接，所述通信电路与所述微处理器连接，所述微处理器与所述执行部件连接；所述执行部件包括电机和被驱动元件，所述主控器发出控制信号，所述控制信号通过所述信号线传递至所述通信电路，所述控制信号经过所述通信电路形成第一控制信号，所述微处理器采集所述第一控制信号，所述第一控制信号经过所述微处理器形成第二控制信号，所述微处理器将所述第二控制信号发送给所述电机，所述电机驱动所述被驱动元件运行；同时所述微处理器间隔一定时长采集代表所述执行部件的运行状态的第一反馈信号，所述第一反馈信号经过微处理器形成所述第二反馈信号，所述第二反馈信号通过通信电路形成所述第三反馈信号，所述主控器采集所述第三反馈信号，所述主控器根据所述第三反馈信号发出对应的所述控制信号。

与现有技术相比，本发明的主控器和微处理器通过通信电路通信，同时主控器与通信电路之间通过信号线连接，主控器将控制信号通过信号线发送至通信电路，微处理器采集反馈信息，通过通信电路发送至信号线，主控器采集信号线上的反馈信息，这样通信电路与主控器之间通过单根信号线完成信号发送和反馈，这样系统的构造更加简单，同时信号信息更加准确。

【附图说明】

图1是通信控制系统的一种系统框图；

图2是图1中主控器和微控制器之间通信的结构框图；

图3是图1中主控器和微处理器通过通信电路通信的结构框图；

图4是图3中通信电路图的连接结构的第一种实施方式；

图5是图3中通信电路图的连接结构的第二种实施方式；

图6是通信控制系统的通信流程示意图；

图7为图6中的发送模式的流程示意图；

图8为图6中的反馈模式的流程示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本实施例中的电动泵应用于汽车热管理系统，电动泵包括电机和转子，电机带动转子转动，电动泵在控制系统的作用下运行。控制系统包括主控器ecu、微处理器mcu以及信号线bus，主控器ecu包括第一通信模块和第一控制模块，微处理器mcu包括第二通信模块和第二控制模块，主控器ecu的第一通信模块与微处理器mcu的第二通信模块通过信号线连接，控制系统通过控制电机的运行进而控制电动泵的运行；同时微处理器的第二控制模块采集电动泵的运行状态并通过第二通信模块反馈至主控器ecu。本实施例中的执行部件为电动泵，其中被驱动元件为转子；当然，执行部件也可以为电子膨胀阀、电子水阀等包括电机和被驱动元件的其他电子部件。

参见图1，主控器ecu发出控制信号，控制信号通过信号线bus传送至微处理器mcu的第二通信模块，控制信号经过第二通信模块后形成第一控制信号，第二控制模块采集第一控制信号，第二控制模块解析第一控制信号得到转速信息并生成第二控制信号，第二控制模块将第二控制信号发送给电机并驱动电机转动从而控制运动元件转动；同时，第二控制模块采集到反映电动泵的当前运转状态的第一反馈信号，第一反馈信号经过第二控制模块生成第二反馈信号，第二反馈信号通过第二通信模块形成第三反馈信号并传递到信号线bus上，主控器ecu采集所第三反馈信号，主控器ecu根据第三反馈信号判断执行部件的实时运行状态发出对应的控制信号。这样，微控制器mcu与主控器ecu之间通过单根信号线bus完成信号发送和反馈，这样的系统减少了接口端，构造更加简单，带有反馈系统，主控制器对执行部件的控制更加及时、精确。

参见图2，第一控制模块包括第一存储模块3，第一存储模块3预存有多组代表执行部件的运行状态的控制信号的时长与低电平信号的时长的组合列表，第三反馈信号为当前控制信号的时长与低电平信号的时长的组合，主控器ecu根据第三反馈信号与第一存储模块3预存的组合列表的组合之一相同，判断当前的执行部件的运行状态。这样，将控制信号的时长与低电平信号的时长的组合作为第三反馈信号，有利于提高第二通信模块的通用性和可移植性。

本实施例中，第二控制模块采集第一反馈信号，并判断运动元件的运行状态，该运行状态包括正常状态和事件状态，正常状态是指执行部件按照主控器ecu发出的控制信号运行的状态，事件状态是指执行部件未按照主控器ecu发出的控制信号运行的状态，第二控制模块包括第二存储模块4，第二存储模块4预存有运行状态，第二控制模块采集当前运动状态的第一反馈信号，当前运动状态与预存运动状态之一相同，判定当前执行部件的运行状态为对应的运行状态并生成包括事件信息的第二反馈信号。第一反馈信号包括电机的运转电流，微处理器mcu采集该运转电流，微处理器mcu根据该运转电流，判断执行部件运行状态，此时监测的执行部件运行状态包括过流状态，堵转状态以及干转状态等事件状态。第一反馈信号还包括电机三相的电压值，微处理器mcu采集到电机三相的电压值，监测执行部件是否为过压状态或欠压状态等事件状态。第一反馈信号还包括ntc热敏电阻电压值，微处理器mcu采集ntc热敏电阻电压值，监测执行部件是否为过温状态等事件状态。第二控制模块通过采集到的反馈信息，诊断出电动泵当前状态，形成第二反馈信号，并将将第二反馈信号通过第二通信模块生成第三反馈信号，主控器ecu采集该第三反馈信号。主控器ecu通过第三反馈信号，发出相应的控制信号，进而调整执行部件的运行状态。

第三反馈信号主要是以信号线bus上的当前控制信号的时长与低电平信号的时长的组合的形式表现执行部件的运行状态。如：当第三反馈信号为控制信号的持续时间为4.5s和拉低电平信号的时长为0.5s的组合定义为正常状态；当第三反馈信号为控制信号的持续时间为1.5s和拉低电平信号的时长为1s的组合定义为堵转状态；当第三反馈信号为控制信号的持续时间为1s和拉低电平信号的时长为1s的组合定义为干转状态；当第三反馈信号为控制信号的持续时间为2s和拉低电平信号的时长为1s的组合定义为过温状态；当第三反馈信号为控制信号的持续时间为3s和拉低电平信号的时长为1s的组合定义为过流状态；当第三反馈信号为控制信号的持续时间为2.5s和拉低电平信号的时长为1s的组合定义为欠压或过压状态。

参见图3，主控器ecu包括输出单元1和输入单元2，主控器ecu输出的控制信号通过输出单元1输出，输出的控制信号传送至信号线bus，通过输入单元2采集信号线bus上的反馈信号。

其中，输出单元1包括输出接口11和输出电路，输入单元2包括输入接口22和输入电路，其中输出电路包括第一三极管q1，第一三极管q1的基极为控制信号输入极，第一三极管q1的射极通过第一电阻r1接地，第一三极管的集电极与输出接口11连接，这样设置的输入电路有利于提高控制信号的驱动能力；其中输入电路包括第二三极管q2，第二三极管q2的基极与输入接口连接，主控器ecu通过输入接口采集反馈信号，第二三极管q2的射极接地设置，第二三极管q2的集电极通过第二电阻r2与电源连接，这样设置的第二电阻r2有利于拉高第二三极管q2的集电极的电压。

参见图2，第二通信模块包括发送系统和反馈系统。其中，发送系统包括信号识别模块5和信号存储模块9；反馈系统包括事件添加模块6和事件预存储模块7。

信号识别模块5接收到的来自信号线的控制信号并识别接收的控制信号是否为pwm波形的信号；如果控制信号不是pwm波形的信号，为异常信号，此时将异常信号赋值，此时反馈系统不工作，第二通信模块生成驱动电机以最大转速运行的第一控制信号；如果控制信号是pwm波形的信号，信号识别模块5解析该控制信号，信号识别模块5解析出控制信号的占空比和频率，占空比是指控制信号的高电平在一个周期之内所占的时间比率，频率是指控制信号在单位时间内完成周期性变化的次数，同时检测控制信号的占空比和频率是否正确；如果控制信号的占空比和频率都正确，将该控制信号存储于信号存储模块9，以备控制器的提取。

占空比不正确包括占空比为0、占空比为100％以及占空比错误，占空比为0是指信号线的控制信号一直处于低电平状态，占空比为100％是指高电平状态，占空比错误包括通过第二通信模块的连续6个控制信号中，占空比的最大值减去占空比的最小值大于1％，且该过程持续时间大于等于2秒或者通过第二通信模块的连续6个控制信号中，占空比的最大值减去占空比的最小值大于1％，且该过程持续时间大于1秒小于等于2秒；其中占空比为0和占空比为100％以及占空比的最大值减去占空比的最小值大于1％，且该过程持续时间大于等于2秒，此时控制信号为异常信号，此时将异常信号赋值，此时反馈系统不工作，第二通信模块生成驱动电机以最大转速运行的第一控制信号，该第一控制信号存储于信号存储模块9，以备第二控制模块的提取。通过第二通信模块的连续6个控制信号中，占空比的最大值减去占空比的最小值大于1％，且该过程持续时间大于1秒小于等于2秒时，此时控制信号为异常信号，此时将异常信号赋值，此时反馈系统不工作，第二通信模块生成驱动电机以原来的速度运行的第一控制信号，该第一控制信号存储于信号存储模块9，以备第二控制模块的提取。

频率不正确是指通过第二通信模块的连续6个控制信号，当控频率的最大值减去频率的最小值的差值与最大值的比值大于1％，且该过程持续时间大于等于2秒。如果控制信号的频率不正确，此时控制信号为异常信号，此时将异常信号赋值，此时反馈系统不工作，第二通信模块生成驱动电机以最大转速运行的第一控制信号，该第一控制信号存储于信号存储模块9，以备第二控制模块的提取。

反馈系统包括事件添加模块6和事件存储模块7；其中，事件添加模块6用于添加事件信息，添加的事件信息形成事件列表并存储于事件存储模块7，这样事件存储模块7预存有事件列表；事件运行模块8接收第二反馈信号，并提取第二反馈信号包括的当前的事件信息，当所述当前的事件信息与事件列表的事件信息之一相同时，对应的事件信息被激发或被关闭并生成对应的第三反馈信号。

事件信息包括事件编号、优先级、使能位、最少上报次数、控制信号的时长和拉电压的时长；其中事件编号是指第二反馈信号代表的执行部件的运行状态的编号，比如：正常状态的编号为1、堵转状态的编号为2、干转状态的编号为3、过压状态的编号为4、欠压状态的编号为5等。优先级是指当多个第二反馈信号同时出现时，优先级最高的第二反馈信号首先生成第三反馈信号，使能位是指对应事件信息的使能位置1时，对应的事件信息被激发；对应事件信息使能位置0时，对应事件信息被关闭。最少上报次数是指当出现一个第二反馈信号产生时，生成第三反馈信号并发送至信号线的次数。控制信号时长是指在反馈系统中，信号线上控制信号持续的时长。拉电压的时长是指在反馈系统中，信号线上低电压的时长。

本实施例中，第二通信模块包括通信电路，通信电路包括发送单元、反馈单元以及连接单元，发送单元包括宽电压输入模块。其中，连接单元包括第一连接端11、第二连接端12以及第三连接端13，第一连接端11与主控制ecu连接，第二连接端12和第三连接端13与微处理器mcu连接；宽电压输入模块靠近第一连接端11设置

控制信号通过宽电压输入模块进入通信电路使得输入电压在0-2.5v时，经过宽电压输入模块后的电压均为0v，这样有利于过滤电压波动对控制信号的影响。

参见图4是通信电路的第一种实施方式连接示意图；发送单元包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5以及第三三极管q3，宽电压输入模块包括串联设置的第三电阻r3和第四电阻r4，通过设置第三电阻r3和第四电阻r4的阻值实现宽电压输入功能；信号线bus与第一连接端11连接，控制信号通过第三电阻r3和第四电阻r4分压，及第五电阻r5限流到第三三极管q3的基极，通过控制第三三极管q3的导通或者关断，自第二连接端12输出第一控制信号到微处理器mcu的pwm引脚。发送单元还包括第六电阻r6，第六电阻r6是第三三极管q3的集电极上拉电阻，电源vcc通过第六电阻r6给第三三极管q3供电。

第三电阻r3和第四电阻r4形成宽电压输入模块的作用过程如下：当控制信号为低电平时，其低电平在0-2v范围内，通过第三电阻r3和第四电阻r4分压到第三三极管q3基极，通过设置分压到第三三极管q3基极的电压小于第三三极管q3的导通电压vbe，使第三三极管q3处于截止状态，这样第三三极管q3的集电极输出端为高电平，实现控制信号输入低电平宽电压输入功能。

发送单元的工作过程如下：当控制信号为高电平时，其高电平在7v-20v范围内，通过第三电阻r3和第四电阻r4分压到第三三极管q3的基极，第三三极管q3的基极的电压大于第三三极管q3的导通电压vbe，第三三极管q3导通，第三三极管q3的集电极输出端为低电平，因而实现输出第一控制信号，第一控制信号低电平时是0，高电平时是vbat。

通信电路还包括第七电阻r7和二极管d1，第七电阻r7是主控器ecu的输出接口的上拉电阻，二极管d1用于防止反馈信号输出到电源，影响总线上信号的电平。

微处理器mcu的第二接口i/o与通信电路的第三连接端13连接，并将第二反馈信号发送到第三连接端13，反馈单元包括第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10以及第四三极管q4，其中第八电阻r8为限流电阻，第九电阻r9为第四三极管q4的基极的下拉电阻，第十电阻r10是第四三极管q4的集电极上拉电阻，电源vcc通过第十电阻r10给第四三极管q4供电。

反馈单元的工作过程如下：当第二反馈信号为高电平时，第四三极管q4导通，输出到信号线bus的信号为低电平，当第二反馈信号为低电平时，第四三极管q4截止，输出到bus的信号为高电平。

图5为通信电路图的连接结构的第二种实施方式，与第一种实施方式相比较，反馈单元相同；发送单元包括比较器10、第十一电阻r11、第十二电阻r12以及第十三电阻r13，比较器10包括正向端口+和负向端口-，第十二电阻r12和第十三电阻r13为分压电阻形成输入参考电压vi，第十二电租r12与正向端口+连接，即输入参考电压vi与正向端口+连接，控制信号通过第十一电阻r11与比较器的负向端口-连接，第十一电阻r11为限流电阻，当输入的控制信号高于输入参考电压vi时，比较器输出低电平，当输入控制信号低于输入参考电压vi时，输出高电平。当输入参考电压vi的值设置为2.5v，便可以实现0-2.5v的宽电压范围。

参见图6至图8，通信系统的通信方法包括通信系统上电步骤，所述主控器发出具有一定占空比的pwm波形控制信号，所述占空比代表执行元件的目标转速，所述微处理器接收所述控制信号并解析所述控制信号生成驱动信号，所述驱动信号驱动执行元件运动；所述通信方法还包括事件处理步骤，所述事件处理步骤预存有事件列表，所述事件列表包括多组代表事件状态的事件信息，所述事件列表中的事件信息通过预设程序激活或关闭，所述微处理器间隔一定时长采集执行元件的当前运行状态，当所述当前运行状态与所述事件列表的事件信息对应的事件状态相同时，所述微处理器根据所述事件处理步骤激活或关闭所述事件列表中的事件信息并反馈给所述主控器。

所述事件信息包括事件编号、事件反馈信息以及事件使能位；每一个所述事件编号对应执行部件的一种运行状态；所述事件反馈信息包括对应生成的反馈给所述主控器的一组高低电压组合；所述使能位置1时，所述事件信息被激活；所述使能位置0时，所述事件信息被关闭。

所述事件信息还包括事件优先级和事件反馈次数；当所述微处理器同时采集到执行元件的多个当前运行状态时，优先级高的事件信息先于优先级低的事件信息反馈至所述主控器，所述事件反馈次数是指事件信息反馈至所述主控器的最少次数。

所述通信方法还包括：通信系统初始化步骤，所述通信系统初始化步骤包括硬件初始化、软件初始化以及添加事件信息并形成事件列表，所述初始化步骤设置于所述通信系统上电步骤之后，添加事件信息设置于软件初始化完成之后。

所述通信方法还包括状态机处理步骤，所述状态机处理步骤设置于所述主控器发出控制信号之后，所述状态机处理步骤用于间隔一定时长采集所述控制信号判断所述控制信号的状态，并启动不同的运行模式；根据该通信方法应用的产品不同间隔一定时长不同，应用于电动泵上，间隔的时长可以为1ms。

所述运行模式包括正常运行模式、错误关闭模式以及错误运行模式，在正常运行模式下，所述微处理器驱动所述执行元件按照目标转速运行的驱动信号；在所述错误运行模式下，所述微处理器生成驱动所述执行元件按照最大转速运行的驱动信号；在所述错误关闭模式下，所述微处理器停止输入驱动信号给所述执行元件，使得所述执行元件按照原有的运行状态运行。

所述控制信号的状态包括所述控制信号具有正确的占空比和频率，所述控制信号的占空比不正确和/或所述控制信号的频率不正确，其中所述控制信号具有正确的占空比和频率时，所述状态机处理步骤启动正常运行模式，所述控制信号的占空比不正确和/或所述控制信号的频率不正确时，所述状态机处理步骤启动所述错误关闭模式或所述错误运行模式。

其中所述占空比不正确包括占空比为0和占空比为100％，此时所述状态机处理步骤启动错误运行模式；所述占空比不正确还包括占空比错误，所述占空比错误包括通过所述微处理器的连续6个pwm波形的控制信号中，所述占空比的最大值减去所述占空比的最小值大于1％，且该过程持续时间大于等于2秒，此时所述状态机处理步骤启动错误运行模式；所述占空比错误还包括通过所述微处理器的连续6个pwm波形的控制信号中，所述占空比的最大值减去所述占空比的最小值大于1％，且该过程持续时间大于1秒小于2秒，此时所述状态机处理步骤启动所述错误关闭模式。

所述频率不正确包括通过所述微处理器的连续6个pwm波形的所述控制信号中，所述频率的最大值减去频率的最小值所得差值与所述频率的最大值的比大于1％，且该过程持续时间大于等于2秒，此时所述状态机处理步骤启动所述错误运行模式；所述述频率不正确还包括通过第二通信模块的连续6个pwm波形的控制信号中，所述频率的最大值减去频率的最小值所得差值与所述频率的最大值的比大于1％，且该过程持续时间大于1秒小于2秒，此时所述状态机处理步骤启动所述错误关闭模式。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。