摘 要：智能電池系統(tǒng)通常都需要一個(gè)靈活、高效地監(jiān)測和管理系統(tǒng)，以在系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備之間建立一種可靠、靈活的通訊接口機(jī)制。文中介紹了智能電池與PC機(jī)的通訊接口，提出了基于ISA總線和基于SMBUS接口的兩種解決方案，詳細(xì)說明了兩種方案的芯片選擇以及實(shí)現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：智能電池；SMBUS；USB；ISA
1 引言
在智能電池（IBS）系統(tǒng)中，通常都需要構(gòu)造一個(gè)靈活、高效的監(jiān)測管理系統(tǒng)，以最大限度的發(fā)揮智能電池的作用，體現(xiàn)智能電池的優(yōu)越性。為了達(dá)到這個(gè)目的，則必須為系統(tǒng)內(nèi)的各種設(shè)備建立一種可靠、靈活的通訊機(jī)制。目前，IBS－IF（智能電池實(shí)現(xiàn)者論壇）已經(jīng)為智能電池制定了專門的總線標(biāo)準(zhǔn)－SM－ BUS2．0以統(tǒng)一連接智能電池系統(tǒng)內(nèi)的各種設(shè)備（包括電池，電源設(shè)備和系統(tǒng)傳感器）。然而，對于整個(gè)電池系統(tǒng)而言，特別是對于龐大的電池組群，人們還希望能用PC機(jī)作為服務(wù)器來對系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，而目前的PC機(jī)所帶的接口還不能直接接到SM－BUS總線上，必須用接口卡或接口板來將SMBUS2．0協(xié)議轉(zhuǎn)換為PC機(jī)可接受的總線方式（如 RS232、ISA或USB接口），從而為PC機(jī)和智能電池系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備建立一個(gè)通訊鏈接。鑒于上述情況，提出了基于ISA和USB接口卡的兩種解決方案，下面介紹這兩種方案的實(shí)現(xiàn)方法。
2 智能電池系統(tǒng)管理總線SMBUS2．0
實(shí)際上，接口卡就相當(dāng)于一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，利用它可將SMBUS2．0協(xié)議轉(zhuǎn)換成ISA或USB的協(xié)議。 SMBUS2．0是在2000年8月3日由SBS－IF（智能電池實(shí)現(xiàn)者論壇）發(fā)布的最新一版智能電池的總線標(biāo)準(zhǔn)，它的前身是SBS－IF在95年發(fā)布的1．0版和在98年發(fā)布的1．1版。SMBUS的版本向下兼容，因此所有用在1．0和1．1版本的設(shè)備均可以用在2．0中。
SMBUS最初是用于智能電池和充電器之間的通訊鏈接，隨著應(yīng)用的不斷深入，它同樣可用來連接更多的設(shè)備，其中包括與電源相關(guān)的設(shè)備、系統(tǒng)傳感器以及EEPROM等，因此，通過SMBUS即可構(gòu)造一個(gè)功能強(qiáng)大的智能電池系統(tǒng)。
SMBUS以2根線為介質(zhì)，將眾多的設(shè)備連接到SMBUS的節(jié)點(diǎn)上，其核心是I2C總線。由于SMBUS定義了一套完備的地址解析協(xié)議，這使得總線可以靈活尋址并支持設(shè)備的即插即用。圖1所示是其總線的拓樸形式。
在這種拓樸結(jié)構(gòu)下，系統(tǒng)可以通過總線在不同設(shè)備間傳送信息，從而代替單個(gè)一對一的控制線方式。該結(jié)構(gòu)可使系統(tǒng)的引線數(shù)量大大減少，同時(shí)可為系統(tǒng)擴(kuò)展提供極大的便利。通過SMBUS，系統(tǒng)中的設(shè)備能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)者提供制造商的信息，告訴系統(tǒng)它當(dāng)前所屬的模式和狀態(tài)，報(bào)告不同類型的錯(cuò)誤以及接受主機(jī)的控制參數(shù)等。
3 基于ISA總線的接口卡解決方案
ISA總線又稱AT總線，是在PC／AT微機(jī)上所配備的擴(kuò)展系統(tǒng)總線。
PC／AT的擴(kuò)展總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大速率為8MHz，這比PC／XT總線幾乎快了一倍，而最佳的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)20MB／s。ISA總線是在原XT總線的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)36腳的擴(kuò)展槽，從而將數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展為16位，將地址總線擴(kuò)展到24位，同時(shí)將中斷的數(shù)目從8個(gè)擴(kuò)充到15個(gè)，并可提供中斷共享功能，而其DMA通道包則由4個(gè)擴(kuò)充到了8個(gè)。從此，這種16位的擴(kuò)展總線一直是各制造廠商嚴(yán)格遵守的標(biāo)準(zhǔn)，至今仍廣泛地使用。
基于ISA總線的接口板的智能電池通訊系統(tǒng)總體框圖如圖2所示。
由圖2可以看出，電池組將信息通過IBS模塊傳送到SMBUS總線上，再經(jīng)過ISA接口卡轉(zhuǎn)換為ISA協(xié)議傳到PC機(jī)以進(jìn)行信息的分析處理。由于SMBUS目前尚無專門的接口芯片，同時(shí)它的核心又是I2C，因此，可用普通的I／O口通過軟件的方式進(jìn)行模擬。ISA接口卡的硬件主要由ISA接口芯片和單片機(jī)構(gòu)成。設(shè)計(jì)時(shí)可以選用Altera公司的ISA接口芯片CPLD7128和Winbond公司的51單片機(jī)。其接口板的硬件框圖如圖3所示。
單片機(jī)中的軟件主要分為與ISA總線通訊的部分和與SMBUS通訊兩部分。其中與SMBUS總線通信主要是通過軟件用I／O口來模擬其時(shí)序，然后在此基礎(chǔ)上收發(fā)數(shù)據(jù)，SMBUS總線上的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序圖如圖4所示。
圖4中，S為傳送起始信號，P為傳送停止信號，通過這個(gè)時(shí)序圖，可以很方便的用軟件來模擬總線上的各種信號，其中起始信號S可由下面的程序模擬：
