原标题：基于事件触发的充电机与BMS通信设计方案

基于STM32F103ZET6+TJA1040实现事件触发的充电机与BMS通信设计方案

一、方案概述

充电机与电池管理系统（BMS）的通信是电动车充电系统的重要组成部分。采用事件触发的通信模式可以有效减少总线负载，提高通信效率。本设计基于STM32F103ZET6主控芯片和TJA1040 CAN收发器，构建一个高效、可靠的充电机与BMS通信系统。

二、设计系统框架

1. 系统硬件框架

系统的主要硬件模块包括：

1. 主控芯片：STM32F103ZET6

2. CAN收发器：TJA1040

3. 供电模块：DC-DC电源转换器

4. 通信接口：CAN总线

5. 其他外设：包括晶振电路、滤波电路、保护电路等

2. 系统软件框架

系统软件包括以下功能模块：

1. CAN通信驱动：负责数据收发。

2. 事件触发机制：用于检测和处理特定事件。

3. 数据解析模块：解析BMS发送的数据帧。

4. 控制算法：根据BMS数据调整充电策略。

5. 状态监控模块：实时监控充电状态。

三、主要器件介绍及作用

1. STM32F103ZET6

型号概述：STM32F103ZET6是一款基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，主频高达72 MHz，具有丰富的外设接口和较大的存储空间。

在本设计中的作用：

1. 实现CAN通信协议栈，接收和发送BMS数据。

2. 执行事件触发逻辑。

3. 实时处理BMS数据，调整充电参数。

4. 提供系统控制逻辑，包括状态监控和异常处理。

关键参数：

• 工作电压：2.0V – 3.6V

• Flash存储：512 KB

• SRAM：64 KB

• 通信接口：2个CAN接口，5个UART接口，3个SPI接口等

• 外设：12位ADC、定时器等

2. TJA1040

型号概述：TJA1040是一款高速CAN收发器，支持高达1 Mbps的通信速率，具备低功耗模式和优良的EMC性能。

在本设计中的作用：

1. 将STM32的CAN控制器输出的TTL电平信号转换为CAN总线差分信号。

2. 接收来自CAN总线的信号，并将其转换为STM32可识别的TTL电平。

3. 提供总线错误检测功能，提高通信可靠性。

关键参数：

• 数据速率：最高1 Mbps

• 供电电压：4.5V – 5.5V

• 静电防护：符合ISO 11898标准

3. 电源模块

系统使用DC-DC降压模块，将24V输入电压转换为3.3V和5V，分别为STM32和TJA1040供电。

4. 晶振与滤波电路

使用8 MHz晶振作为STM32的主时钟，通过PLL倍频至72 MHz。滤波电路确保电源和信号的稳定性，避免噪声干扰通信。

四、系统设计细节

1. 硬件设计

1. STM32与TJA1040连接：

• STM32的CAN_Tx引脚连接至TJA1040的TxD引脚。

• STM32的CAN_Rx引脚连接至TJA1040的RxD引脚。

• TJA1040的CANH和CANL引脚通过120 Ω终端电阻连接至CAN总线。

2. 供电电路：

• STM32工作电压为3.3V，由DC-DC模块直接供电。

• TJA1040工作电压为5V，也由DC-DC模块供电。

3. 保护电路：

• 在CANH和CANL引脚上添加TVS二极管，防止瞬态电压损害。

4. 滤波电路：

• 在电源输入端添加电容滤波，降低高频噪声。

2. 软件设计

1. CAN通信协议栈

• 初始化CAN接口，设置波特率为500 kbps。

• 配置过滤器，仅接收指定ID的数据帧。

• 实现数据帧的打包和解析功能。

2. 事件触发机制

• 定义关键事件，例如电池电压过低、温度异常等。

• 使用STM32的中断功能，实时响应这些事件。

3. 充电策略控制

• 根据BMS提供的电池状态（SoC、电压、温度等），动态调整充电电压和电流。

• 实现涓流充电、恒流充电和恒压充电三阶段控制。

4. 状态监控与异常处理

• 实时监控充电机和BMS的工作状态。

• 记录异常事件并触发保护措施，例如停止充电或断开总线。

五、性能测试与优化

1. 性能测试

1. 通信稳定性测试

• 在不同波特率下测试通信帧丢失率，确保数据传输稳定。

2. 实时性测试

• 测试事件触发响应时间，验证系统实时性。

3. 电磁兼容性测试

• 测试系统在高电磁干扰环境下的通信性能。

2. 系统优化

1. 优化CAN过滤器配置，减少无效数据的处理。

2. 使用DMA提高数据传输效率，减轻CPU负担。

3. 精简代码逻辑，提升事件触发响应速度。

六、应用场景与扩展

1. 应用场景

本设计适用于电动车充电桩与BMS的通信场景，也可扩展应用于：

1. 储能系统的电池管理。

2. 工业自动化中的设备通信。

2. 系统扩展

1. 支持多协议通信：可通过扩展接口支持UART、SPI等通信方式。

2. 增加诊断功能：通过CAN总线诊断工具，实时获取系统运行状态。

3. 云端监控：通过网关设备，将数据上传至云平台，实现远程监控和管理。

七、结论

基于STM32F103ZET6和TJA1040的事件触发型充电机与BMS通信方案，具有高效、稳定、可靠的特点。通过合理的硬件设计和软件优化，可满足电动车充电系统的通信需求，同时具备良好的扩展性和适应性。