大牙盘中置电机测试设备通信协议

20240304

目的

实现测试设备上位机和被测试电机之间数据双向通信，通过上位机可控制电机开关机、调节电机转速、调节被测试电机的助力档位，并实时显示被测试电机的主要运行信息，如电压、电流、温度、转速、故障码等。

通信接口

CAN2.0，250Kbps

协议格式

按照《MOTINOVA_E-Bike电气系统通信协议》中指定的协议格式内容，如下：

帧头	模式	命令段长度	命令字	数据段	CRC32	帧尾
0x55 0xAA	Mode	Len	Command	Data	CRC32	0xF0

其中，

Mode表示帧模式：0x11-读，0x16-写，0x0C-上报；
Len表示命令段和数据段总长度，占用1Byte；
Command表示命令字，占用2Bytes；
Data表示数据段，长度不固定，Len - 2表示数据段长度，采用小端模式传递数据；
CRC为校验位，占用4字节，由帧头开始，CAN_ID插入到帧头和帧模式之间,计算到数据段最后一个字节，计算结果高字节在前，如： CAN_ID为0x0710，数据帧为55 AA 11 03 22 01 00 CRC1 CRC2 CRC3 CRC4 F0，CRC计算函数输入数据为 55 AA 07 10 11 03 22 01 00，计算结果依次由高到低写入CRC1、CRC2、CRC3、CRC4。

CRC32计算

为保证数据数据双向正确解析，数据发送和解析时统一按照下面计算方法。

uint32_t Crc32Table[ 256 ] =
{
    0x00000000, 0x04C11DB7, 0x09823B6E, 0x0D4326D9, 0x130476DC, 0x17C56B6B,
    0x1A864DB2, 0x1E475005, 0x2608EDB8, 0x22C9F00F, 0x2F8AD6D6, 0x2B4BCB61,
    0x350C9B64, 0x31CD86D3, 0x3C8EA00A, 0x384FBDBD, 0x4C11DB70, 0x48D0C6C7,
    0x4593E01E, 0x4152FDA9, 0x5F15ADAC, 0x5BD4B01B, 0x569796C2, 0x52568B75,
    0x6A1936C8, 0x6ED82B7F, 0x639B0DA6, 0x675A1011, 0x791D4014, 0x7DDC5DA3,
    0x709F7B7A, 0x745E66CD, 0x9823B6E0, 0x9CE2AB57, 0x91A18D8E, 0x95609039,
    0x8B27C03C, 0x8FE6DD8B, 0x82A5FB52, 0x8664E6E5, 0xBE2B5B58, 0xBAEA46EF,
    0xB7A96036, 0xB3687D81, 0xAD2F2D84, 0xA9EE3033, 0xA4AD16EA, 0xA06C0B5D,
    0xD4326D90, 0xD0F37027, 0xDDB056FE, 0xD9714B49, 0xC7361B4C, 0xC3F706FB,
    0xCEB42022, 0xCA753D95, 0xF23A8028, 0xF6FB9D9F, 0xFBB8BB46, 0xFF79A6F1,
    0xE13EF6F4, 0xE5FFEB43, 0xE8BCCD9A, 0xEC7DD02D, 0x34867077, 0x30476DC0,
    0x3D044B19, 0x39C556AE, 0x278206AB, 0x23431B1C, 0x2E003DC5, 0x2AC12072,
    0x128E9DCF, 0x164F8078, 0x1B0CA6A1, 0x1FCDBB16, 0x018AEB13, 0x054BF6A4,
    0x0808D07D, 0x0CC9CDCA, 0x7897AB07, 0x7C56B6B0, 0x71159069, 0x75D48DDE,
    0x6B93DDDB, 0x6F52C06C, 0x6211E6B5, 0x66D0FB02, 0x5E9F46BF, 0x5A5E5B08,
    0x571D7DD1, 0x53DC6066, 0x4D9B3063, 0x495A2DD4, 0x44190B0D, 0x40D816BA,
    0xACA5C697, 0xA864DB20, 0xA527FDF9, 0xA1E6E04E, 0xBFA1B04B, 0xBB60ADFC,
    0xB6238B25, 0xB2E29692, 0x8AAD2B2F, 0x8E6C3698, 0x832F1041, 0x87EE0DF6,
    0x99A95DF3, 0x9D684044, 0x902B669D, 0x94EA7B2A, 0xE0B41DE7, 0xE4750050,
    0xE9362689, 0xEDF73B3E, 0xF3B06B3B, 0xF771768C, 0xFA325055, 0xFEF34DE2,
    0xC6BCF05F, 0xC27DEDE8, 0xCF3ECB31, 0xCBFFD686, 0xD5B88683, 0xD1799B34,
    0xDC3ABDED, 0xD8FBA05A, 0x690CE0EE, 0x6DCDFD59, 0x608EDB80, 0x644FC637,
    0x7A089632, 0x7EC98B85, 0x738AAD5C, 0x774BB0EB, 0x4F040D56, 0x4BC510E1,
    0x46863638, 0x42472B8F, 0x5C007B8A, 0x58C1663D, 0x558240E4, 0x51435D53,
    0x251D3B9E, 0x21DC2629, 0x2C9F00F0, 0x285E1D47, 0x36194D42, 0x32D850F5,
    0x3F9B762C, 0x3B5A6B9B, 0x0315D626, 0x07D4CB91, 0x0A97ED48, 0x0E56F0FF,
    0x1011A0FA, 0x14D0BD4D, 0x19939B94, 0x1D528623, 0xF12F560E, 0xF5EE4BB9,
    0xF8AD6D60, 0xFC6C70D7, 0xE22B20D2, 0xE6EA3D65, 0xEBA91BBC, 0xEF68060B,
    0xD727BBB6, 0xD3E6A601, 0xDEA580D8, 0xDA649D6F, 0xC423CD6A, 0xC0E2D0DD,
    0xCDA1F604, 0xC960EBB3, 0xBD3E8D7E, 0xB9FF90C9, 0xB4BCB610, 0xB07DABA7,
    0xAE3AFBA2, 0xAAFBE615, 0xA7B8C0CC, 0xA379DD7B, 0x9B3660C6, 0x9FF77D71,
    0x92B45BA8, 0x9675461F, 0x8832161A, 0x8CF30BAD, 0x81B02D74, 0x857130C3,
    0x5D8A9099, 0x594B8D2E, 0x5408ABF7, 0x50C9B640, 0x4E8EE645, 0x4A4FFBF2,
    0x470CDD2B, 0x43CDC09C, 0x7B827D21, 0x7F436096, 0x7200464F, 0x76C15BF8,
    0x68860BFD, 0x6C47164A, 0x61043093, 0x65C52D24, 0x119B4BE9, 0x155A565E,
    0x18197087, 0x1CD86D30, 0x029F3D35, 0x065E2082, 0x0B1D065B, 0x0FDC1BEC,
    0x3793A651, 0x3352BBE6, 0x3E119D3F, 0x3AD08088, 0x2497D08D, 0x2056CD3A,
    0x2D15EBE3, 0x29D4F654, 0xC5A92679, 0xC1683BCE, 0xCC2B1D17, 0xC8EA00A0,
    0xD6AD50A5, 0xD26C4D12, 0xDF2F6BCB, 0xDBEE767C, 0xE3A1CBC1, 0xE760D676,
    0xEA23F0AF, 0xEEE2ED18, 0xF0A5BD1D, 0xF464A0AA, 0xF9278673, 0xFDE69BC4,
    0x89B8FD09, 0x8D79E0BE, 0x803AC667, 0x84FBDBD0, 0x9ABC8BD5, 0x9E7D9662,
    0x933EB0BB, 0x97FFAD0C, 0xAFB010B1, 0xAB710D06, 0xA6322BDF, 0xA2F33668,
    0xBCB4666D, 0xB8757BDA, 0xB5365D03, 0xB1F740B4
};

uint32_t CRC32_Calculate( uint8_t *pData, uint16_t Length )
{
    uint32_t nReg; 
    uint32_t nTemp = 0;
    uint16_t i, n;

    nReg = 0xFFFFFFFF;
    for ( n = 0; n < Length; n++ )
    {
    nReg ^= (uint32_t) pData[ n ];
    for ( i = 0; i < 4; i++ )
    {
    nTemp = Crc32Table[ ( uint8_t )( ( nReg >> 24 ) & 0xFF ) ];
    nReg <<= 8;
    nReg ^= nTemp;
    }
    }
    return nReg;
}

控制流程

上位机点击开机或关机，可控制电机开关机，控制开机时，KEY线与电源负极通过继电器导通3s，控制关机时，KEY线与电源负极通过继电器导通1.5s；
上位机点击开始采集，电机开始自动按照200ms发送运行信息，上位机显示实时数据，上位机点击停止采集，电机停止发送数据，并清空显示内容；
上位机点击启动或停止，可控制电机运转或停止，电机运转过程中可通过滑动条调节转速；
上位机可设置电机工作的助力档位，电机进入助力模式后，设备可控制伺服电机启动，此时增加负载后，可观测电机运行参数，例如输入转矩、输入转速、输出转矩、输出转速、母线电压、母线电流等，通过以上数据可计算电机的助力比、工作效率等。

协议内容

上位机发送开始采集指令

ID	帧头	模式	命令段长度	命令字	数据段	CRC32	帧尾
0x751	0x55 0xAA	0x16	0x03	0x1901	0x01	CRC32	0xF0

上位机发送停止采集指令

ID	帧头	模式	命令段长度	命令字	数据段	CRC32	帧尾
0x751	0x55 0xAA	0x16	0x03	0x1901	0x00	CRC32	0xF0

电机定时发送运行信息指令

ID	帧头	模式	命令段长度	命令字	数据段	CRC32	帧尾
0x715	0x55 0xAA	0x0C	0x22	0x1020	Data	CRC32	0xF0

其中Data定义如下：

byte1-byte2：车速，单位km/h

byte3-byte4：电机转速，单位rpm

byte5-byte6：电功率，单位W

byte7-byte8：母线电压，单位mV

byte9-byte10：母线电流，单位mA

byte11：踏频，单位rpm

byte12：踩踏力矩，单位Nm

byte13：踩踏方向，0-正，1-反，2-停止

byte14：助力档位，0x00-OFF，0x01-ECO，0x02-NORM，0x03-SPORT，0x04-TURBO，0x33-SMART，0x22-WALK

byte15：大灯开关，0xF0-关，0xF1-开

byte16：剩余电量，单位%

byte17-byte18：续航里程，单位km

byte19-byte20：力矩AD

byte21：平均功耗，单位0.1Ah/km

byte22：PCB温度，偏移40，单位℃

byte23：绕组温度，偏移40，单位℃

byte24：MOS温度，偏移40，单位℃

byte25-byte32：预留

上位机发送调节电机助力档位指令

ID	帧头	模式	命令段长度	命令字	数据段	CRC32	帧尾
0x751	0x55 0xAA	0x16	0x04	0x2802	Data	CRC32	0xF0

其中Data定义如下：

byte1：助力档位，0、1、2、3、4、0x33-Smart、0x22-Walk

byte2：0xF0-关灯，0xF1-开灯

电机调节转速指令

ID	帧头	模式	命令段长度	命令字	数据段	CRC32	帧尾
0x715	0x55 0xAA	0x16	0x03	0x2C01	Data	CRC32	0xF0

其中Data有效范围0~100%，代表电机转速从0rpm到最高空载转速。

电机发送故障码

ID	帧头	模式	命令段长度	命令字	数据段	CRC32	帧尾
0x715	0x55 0xAA	0x0C	0x06	0x1104	Data	CRC32	0xF0

其中Data为32bit有效位，最多可表示32种故障，多个故障可同时存在，无故障为0x00000000，存在故障时电机按照200ms周期定时发送，故障消失后停止发送。常见故障为：

bit0：过流保护

bit1：低压保护

bit2：过压保护

bit3：堵转保护

bit4：过热保护

bit5：SPS故障

bit6：TQS故障

bit7：霍尔故障

bit8：马达缺相

bit9：NTC故障

bit10：BMS校验失败

bit12：OBC校验失败

bit13：MCU故障

bit14：踏频故障

bit15：指拨故障

bit16：MOS短路

bit17：电压异常

bit18：电路故障

bit22：马达失速

上述未描述部分始终为0。

补充说明

启动电机运转前需要进入采集模式，此时电机开始主动发送运行信息；
启动电机时，通过助力档位调节指令，发送档位为0x22；
停止电机时，通过助力档位调节指令，发送档位为0x00;
助力模式助力比计算公式为

$K=(P{输出}-P{输入})\div{P_{输入}}$
助力模式电机效率计算公式为

$\eta=(P{输出}-P{输入})\div{P_{电源}}\times100\%$

--End--

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大牙盘中置电机测试设备通信协议 20240304

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