用于房车的中央控制管理单元CCU

jobszheng5 · 发表于 2024-1-31 23:11:16

本帖最后由 jobszheng5 于 2024-2-4 10:53 编辑

一、项目名称

用于房车的中央控制管理单元CCU

二、项目概述

后疫情时代，人们“出去看看祖国大好河山”的旅游意愿强烈。驾驶房车出游的新体验也越来越受欢迎。房车在提供了“随遇而安”的便捷后，大家对房车内多种设备的智能化管理的需求也冲上首位。
本项目所开发的《用于房车的中央控制管理单元CCU》将把房车目前常用的几种家用电器统一化，集中化，可视化管理。将电器设备的运行状态数字化，后期配合AI，大数据可对电器的工作效率，健康状态等进行预测，预警与研判等，并给出实用建议。
本项目计划实现方案如下：使用ST公司新推出的高性Cortex-M7微处理器STM32H723为主控芯片，对包括车载逆变器，太阳能控制器，车载冰箱等用电设备的运行状态通过CAN总线或RS485总线数据收集。对温湿度传感器的实时数据获取，并对收集的数据做处理后，保存到TF卡。
与此同时，将实时数据通过LCD屏显示。当有警告，错误出现时，主控板通过LED灯闪烁方式进行提示。

2.1 系统框图

三、项目硬件方案
3.1 主控芯片STM32H723
本次项目的主控芯片选用ST公司新推出的高性Cortex-M7微处理器STM32H723为主控芯片，采购于DigiKey.cn。
STM32H723是新工艺下的Cortex-M7内核的芯片产品，主频高达550MHz，强大的处理能力让数据收集，数据过滤可以在“端”端解决，不需要上传到“边”端或“云”端。
支持FMC外设，STM32H723芯片直接高速扩展SDRAM芯片，用于图形化缓存，数据存储缓存，而本地的高速缓存保留给通讯外设使用。
支持SDMMC外设，STM32H723可以高速操作SD卡，发挥市面上高速卡的特性。
支持CAN FD外设，STM32H723有两路CAN FD外设，原生支持FDCAN，兼容CAN 2.0A/B模式。
其它，还有丰富的模拟资源，也便于我们在未来的项目中对其进行扩展。
3.2 LCD显示屏
采用主控芯片为MCU8080接口的TFT LCD显示屏，显示尺寸为2.4英寸，采购于DigiKey.cn。
LCD屏本次使用了自带ili9342驱动芯片的LCD显示屏，其支持MCU8080接口协议。我们利用STM32H723芯片的FMC外设来与其高速通讯。其为8-bit接口，我们也在图片颜色域使用16位色，即RGB565模式。
3.3 CAN接口PHY芯片
本次使用NXP公司的CAN接口PHY芯片TJA1057芯片，采购于DigiKey.cn。在我的项目中，TJA1057芯片稳定，可靠。
四、项目软件方案
本次使用Keil软件为编译软件，使用ST公司的图形化代码生成辅助工具STM32CubeMX为驱动配置与代码示例生成。
软件系统考虑系统的复杂性，通讯协议的实现等需求，在本次项目中，我们采用免费授权的FreeRTOS嵌入式实时操作系统作为软件的基础框架，配以第三方图形化控件库，接合CAN总线与Modbus-RTU协议，获取外部数据，并在LCD屏显示。
4.1 FreeRTOS嵌入式实时操作系统
本次项目应用考虑到系统的复杂性，采用RTOS的方案来替代传统的bare-metal方案。FreeRTOS在任务的划分上面，我们做如下策略：

1.Init_task()
2.Gui_poll_task()
3.Keyscan_poll_task()
4.Can_a_poll_task()
5.Can_b_poll_task()
6.Modbus_poll_task()
7.Uart_receive_task()
8.Log_daemon_task()
9.Sd_daemon_task()
10.Data_proc_task()

4.2 图形化方案
使用stellaris的图形库。Stellaris图形库是一个简单，轻量级的图形库。在本次项目中，图形界面较少，并且长时间以主界面显示为主，因此，选用此图形库。
4.3 Modbus-RTU协议
与太阳能控制通讯使用Modbus-RTU主站协议，通过RS485总线与控制器通讯。主要使用以下操作码：

1.0x03，读取ID为0x01的太阳能控制器的充电电压、充电电流、充电功率，放电电压，放电电流，放电功率，总发电量，总放电量等数据。读取ID为0x21的逆变器的放电电压，放电电流，放电功率，总放电量等数据。
2.0x05，操作开关量。控制太阳能控制器的负载开关
3.0x10，写入太阳能控制器的充电与放电策略

4.4 CAN协议
本次使用CAN 2.0明文方式，原生邮箱通讯方式。降低一下系统的复杂度。
五、作品实现
5.1 图片展示

5.2 软件代码

用于房车的中央控制管理单元CCU_软件工程.zip (14 MB, 下载次数: 1)

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