东方蓄能项目解析

面向从 Qt 上位机转入嵌入式开发的学习笔记。

本文根据源码静态分析整理。当前没有连接实物设备，也没有用串口工具、CAN 分析仪抓取真实报文；“已确认”表示能从代码直接确认，“待验证”表示需要结合原理图、协议文档或实机验证。

1. 项目先看懂什么

这是一个运行在 NXP S32K144 上的热管理控制器（TMS）软件，同时完成：

采集传感器和开关量
        ↓
把输入交给 Simulink 控制算法
        ↓
计算压缩机、水泵、风机、加热器目标
        ↓
通过PWM、GPIO、CAN、Modbus输出
        ↓
读取执行器反馈和外部控制命令
        ↺

最重要的总链路：

硬件输入 → BSW驱动 → APP_IO接口 → Simulink算法
算法输出 → APP_IO接口 → 执行器/通信 → 外部设备

• BSW（Basic Software）负责调度、驱动和通信；
• APP 目录主要是 Simulink 自动生成的控制代码；
• APP_IO.c 是硬件/通信变量和算法变量之间的适配层；
• Modbus、CAN 是两种并行存在的通信方式。

2. 工程目录和源码副本

当前用于分析的源码副本：

D:\002Jack.cheng\project\index_08_dongfangxuneng\DFXN01\TMS_SW_Master_20260306\script\S32K144_TMS\FreeRTOS_TAD_logs\DFXN01

正式修改前必须确认 S32DS 实际编译的是哪一份 Sources。工程中有日志、备份和其他平行工程，改错目录会出现“编译成功但程序没变化”。

TMS_SW_Master_20260306/
├─ models/                 Simulink模型，例如 TMS_SLM.slx
├─ libraries/              Simulink库
├─ script/                 MATLAB生成、编译、发布脚本
├─ work/                   代码生成中间文件
├─ script/S32K144_TMS/
│  └─ DFXN01/
│     ├─ Sources/APP/      Simulink生成C/H
│     ├─ Sources/BSW/      调度、IO、Modbus、CAN
│     ├─ Sources/CCP/      CCP标定通信
│     ├─ Sources/main.c    程序入口
│     ├─ Generated_Code/   外设配置
│     ├─ driver/           项目底层驱动、诊断支持
│     └─ SDK/              NXP SDK驱动
├─ release/               bin/elf/map/a2l发布物
└─ backup/                带时间戳的归档

3. 启动、主循环和任务

main()的初始化顺序大致是：

TMS_SLM_initialize()
→ 时钟、缓存、电源、内存、GPIO
→ 看门狗、CAN、定时器、队列
→ FlexCAN邮箱
→ BSW_Init（ADC/PWM/LPIT/UART/CAN）
→ APP_Initial()
→ eMB_Init()
→ 进入无限循环

主循环核心：

for (;;)
{
    BSW_Schedule();
    MB_Master_Poll();

    if (machineStat == MACHINE_STAT_CONTROLLED_BY_BMS)
        eMBPoll();
    else
    {
        MBResetTimerTimeOut();
        Modbus_clear();
    }
}

含义：BSW_Schedule()执行周期任务；MB_Master_Poll()处理LPUART2方向的Modbus主机；只有控制权属于BMS时，才处理LPUART1方向的Modbus从机。

LPIT通道0周期为1000 us（1 ms）。LPIT_IRQHandler()只调用BSW_TaskTimer()设置任务标志，复杂工作在主循环执行。

最核心的控制周期：

每10ms：采集 → 算法 → 输出
每100ms：外部设备通信轮询
每1ms：计时和任务标志

4. 输入、Simulink、输出

4.1 Inputs

APP_IO.c的Inputs()完成硬件到算法的适配：

Sens_ADOutWaterTemp = ADC1_SE1_PTA3;
Sens_ADInWateTemp   = ADC1_SE0_PTA2;
Sens_ADHiPrs        = ADC1_SE5_PTC7;
Sens_ADLoPrs        = ADC1_SE12_PTA15;

链路是：

ADC通道 → Read_ADValue()
→ ADC1_SE1_PTA3 → Inputs()
→ Sens_ADOutWaterTemp → Simulink SigIn/滤波

Inputs()还读取液位、强制启动等数字量，并包含液位延时和通信故障自动控制。

4.2 Simulink

模型：

models\TMS_SLM.slx

生成代码：

Sources\APP\TMS_SLM.c/.h
Sources\APP\SigIn.c
Sources\APP\TMSCtl.c
Sources\APP\OBD.c
Sources\APP\Global.c/.h

入口：

TMS_SLM_initialize();
TMS_SLM_step();

TMS_SLM_step()内部可理解为：

SigIn()  输入换算和滤波
OBD()    故障诊断和去抖
TMSCtl() 控制决策、转速和占空比

模型配置为固定步长离散求解，FixedStep=0.01，即10ms。不要长期直接修改APP生成文件，应修改.slx后重新生成。

4.3 Outputs

Outputs()顺序：

_deb_val()
→ APP_SetInfoToBMS()
→ APP_SetInfoToHMI()
→ HMI控制权处理
→ 压缩机适配
→ 风机适配
→ GPIO/继电器输出

压缩机目标转速链：

TMS_nCompSpd
→ APP_SetInfoToCompressor_main()
→ mc_fr_set = TMS_nCompSpd / TMS_nCompMax_C * 10000
→ Modbus主机或对应执行器通信

5. 出水温度完整链路

ADC原始值
→ Sens_ADOutWaterTemp
→ SigIn换算和一阶滤波
→ ADC_tOutWaterTempFlt
→ OBD传感器故障去抖
→ _deb_val()
→ _deb_temp_water_out

出水传感器故障且回水正常时，_deb_val()按工作模式用回水温度±2℃替代；高压传感器故障固定3999，压缩机温度故障固定299（代码单位）。

之后分成三条对外链路：

_deb_temp_water_out
├─ Reg6 → BMS Modbus读取
├─ hmiRegs.chushui_wendu → HMI Modbus主机写入
└─ TX_BTMS_Data[1] = 温度 + 40 → BMS CAN上报

通信值不一定等于算法内部值，必须查协议的比例和偏移。

6. 通信总览

7. Modbus RTU从机：BMS方向

7.1 理论

UART：MCU逐字节收发
RS-485：电气层和半双工总线
Modbus RTU：地址、功能码、寄存器和CRC格式

LPUART1配置为9600、8N1。TMS从机地址为1，支持0x03、0x04、0x06、0x10。

WATERCOOL配置下：

协议地址0x0000，长度90，mode=0：只读区
协议地址200，长度30，mode=1：可读写区

因此地址0～89对应Reg1～Reg90，地址200～229对应Reg91～Reg120；Reg91不是协议地址90。

7.2 一帧读取Reg6

Modbus 常见功能码：

01 → 读线圈 Coil
02 → 读离散输入
03 → 读保持寄存器 Holding Register
04 → 读输入寄存器 Input Register
05 → 写单个线圈
06 → 写单个保持寄存器
10 → 写多个保持寄存器

按当前地址权限代码，Reg6索引为5，属于只读区，使用0x04读取：

请求：01 04 00 05 00 01 21 CB

01       从机地址1
04       读取输入寄存器
00 05    起始地址5，对应Reg6
00 01    读取1个寄存器
21 CB    CRC，低字节在前

接收过程：

LPUART1单字节接收
→ LPUART1_RX_ISR()
→ xMBRTUReceiveFSM()
→ 字节进入Rx_Buf[0..]
→ 每字节重启t3.5
→ 约4.01ms静默
→ LPIT_CH1_IRQHandler()
→ EV_FRAME_RECEIVED
→ 主循环eMBPoll()

Rx_Buf是256字节接收缓冲区。接收状态机从STATE_RX_IDLE进入STATE_RX_RCV，每次回调只安排下一个字节的存储位置。

7.3 CRC、地址、功能码

eMBPoll()收到完整帧后：

1. 对完整帧计算MB_CRC16()，正确帧重新计算结果为0；
2. 检查地址是否为广播0或本机地址1；
3. 校验通过后投递EV_EXECUTE；
4. MB_Execute()调用MB_Analyze_Execute()。

MB_Parse_Data()解析：

Code = Rx_Buf[1];
Addr = (Rx_Buf[2] << 8) | Rx_Buf[3];
Num  = (Rx_Buf[4] << 8) | Rx_Buf[5];

本例为Code=0x04、Addr=5、Num=1。MID_Adr_judge()检查范围、权限并返回idx=5。

7.4 生成回复

APP_LUART_ReadReg(5,1)先调用APP_SetInfoToBMS()刷新：

Reg6 = _deb_temp_water_out;

假设Reg6=25（0x0019），回复是：

01 04 02 00 19 78 FA

生成：

Tx[0] = 地址
Tx[1] = 功能码
Tx[2] = 数据字节数
Tx[3] = 寄存器高字节
Tx[4] = 寄存器低字节
Tx[5..6] = CRC低、高字节

发送时PTE9=1切RS-485到发送方向，调用LPUART_DRV_SendData(INST_LPUART1,...)。发送完成中断再切回接收。

7.5 BMS写入

0x06：写一个寄存器并回显请求
0x10：解析多个寄存器并回显地址、功能码、起始地址和数量

典型控制链：

BMS写Reg91/Reg92/Reg96
→ APP_LUART_WrtieReg()
→ APP_GetInfoFromBMS()
→ BMS_stModeReq/BMS_stHiVoltgState/BMS_tSetTemp
→ 下一次10ms控制算法读取

非法功能码返回原功能码|0x80 + 异常码01；非法地址/权限返回异常码02；CRC错误或地址不是本机时通常静默丢弃。

8. Modbus RTU主机：LPUART2方向

地址1：设备1/主压缩机
地址2：设备2/副压缩机
地址4：风机
地址64：HMI

MB_Master_main()在STC_IDLE时轮询字段表：

mode=0 → 0x03读取
mode=2且size=1 → 0x06写单寄存器
mode=2且size>1 → 0x10写多寄存器

它只选择命令并调用MB_Master_CMD()；真正加CRC、切方向、用LPUART2发送的是MB_Master_Poll()。

STC_IDLE
→ MB_Master_main选择命令
→ STC_FRAME_SENT
→ MB_Master_Poll加CRC并发送
→ STC_WAIT
→ 收到回复后STC_EXECUTE
→ MB_Master_Execute解析
→ STC_IDLE

虽然缓存名叫CAN_Tx_Buf、文件名叫cus_modbus_CAN.c，实际调用的是LPUART_DRV_SendData(INST_LPUART2,...)，所以这里是RS-485 Modbus。

HMI Modbus表：

0x1040，30个，WO：TMS写HMI状态
0x105E，1个，RO：读取HMI控制请求
0x105F，4个，WO：下发当前BMS控制参数
0x1063，4个，RO：读取HMI用户参数
0x1067，1个，WO：控制权应答

9. CAN通信

9.1 基础

Modbus：报文中有从机地址，通常一问一答，软件CRC
CAN：报文由ID标识，硬件完成CRC/ACK/仲裁，经典CAN最多8字节

主要ID：

dataInfo_EXT/STD都配置为8字节、非CAN-FD。邮箱MB是硬件缓冲槽，不是Modbus寄存器。

9.2 BMS CAN

BMS接收ID为0x18FF45F4，解析：

Byte0 bit0~1：模式请求
Byte0 bit2~3：高压请求
Byte0 bit6~7：高压继电器状态
Byte1~2：高压，小端16位
Byte3：温度，raw×0.5
Byte4：设定温度，raw-40
Byte5：湿度，raw×0.5

TMS发送0x18FFC13A：

Byte0：工作模式和高压状态
Byte1：出水温度+40
Byte2：回水温度+40
Byte3：高压/20
Byte4：低压×50
Byte7：故障等级高2位+故障码低6位

CAN_Rx_Tx()在100ms任务中被调用，但Can_BMS_cnt>=9才处理一次，实际约每1秒一次；源码注释中的周期需要实机确认。

9.3 主从TMS

TMS向从机发送0x111111，包括模式、高压、电压、设定温度、压力和环境值；从机用0x333333返回温度、转速和压力。解析后的slv_info_comp_spd等变量会进入BMS上报寄存器。

9.4 HMI自定义CAN

HMI → TMS：0x18FF45F5
TMS → HMI：0x18FFF545

应用帧：idx + 6字节data + lrc。

idx bit7：写入控制参数
idx bit6：读取时选择控制数据或状态数据
idx bit0~3：6字节分片编号
lrc：idx和6个data字节相加的低8位

写入链：

HMI帧 → 校验 → tms_ctrl → 限幅 → 回写BMS控制变量

读取链：

tms_info/tms_ctrl → 按idx取6字节 → 加LRC → 回复HMI

9.5 当前启用和禁用分支

• BMS CAN、主从TMS CAN、HMI CAN代码处于启用路径；
• 压缩机CAN收发整段位于#if 0，当前主要走Modbus；
• 水泵CAN位于#if 0；
• DCDC代码执行，但故障标志随后被强制清零，需核对；
• CCP使用CANCOM1邮箱8/9；
• UDS/ISO-TP使用CAN完成诊断和刷写，不要和业务CAN混为一谈。

10. CCP、UDS和后台通信

每轮主循环的BSW_Task0ms()调用：

CAN_receive_msg();
ccpBackground();
ccpBootReceiveCro();
ccpCommand();
ccpSendCallBack();

这是标定、DAQ和CCP命令链。主循环的1ms节拍还调用CanTpMainFun()推进ISO-TP，10ms节拍调用看门狗和UDS处理。它们属于诊断/刷写链路，不是温度和转速业务报文。

11. Simulink到固件的生成流程

script\CodeGenerate.m主要做：

rtwbuild("TMS_SLM")
→ work/code/TMS_SLM_ert_rtw生成C/H/A2L
→ 清空目标工程Sources/APP
→ 复制生成C/H
→ 调用build.bat
→ 复制bin/elf/map/a2l到release和backup

正确修改流程：

修改models/TMS_SLM.slx
→ MATLAB重新生成
→ 检查Sources/APP差异
→ 编译
→ 下载和验证

不要把生成后的APP/TMS_SLM.c当作长期手写源码。

12. 后续修改重点

每次改协议前先写一行协议表：

对端 | 接口 | 方向 | 角色 | 地址/CAN ID | 功能码
字节/位 | 类型 | Factor | Offset | 周期 | 超时行为

13. 没有设备时的验证方法

Modbus BMS方向

用USB转RS-485上位机模拟主机，读取：

地址5/功能码04：Reg6出水温度
地址6/功能码04：Reg7回水温度
地址200以后：控制参数读写

检查CRC、大小端、异常码、控制权条件和超时行为。

Modbus主机方向

让上位机模拟地址1、2、4、64的从机，观察TMS发出的地址、功能码、起始地址、数量、写入值和轮询顺序。

CAN方向

USB-CAN可模拟：

0x18FF45F4：BMS控制帧
0x18FF45F5：HMI请求帧
0x333333：从机反馈帧

同时监听：

0x18FFC13A：TMS给BMS
0x18FFF545：TMS给HMI
0x111111：TMS给从机

14. 已确认、待验证和风险

已从代码确认

• 10ms任务执行“采集→算法→输出”；
• BMS有LPUART1 Modbus和CAN两条链路；
• LPUART2承担压缩机、风机、HMI方向的Modbus主机；
• Reg6由_deb_temp_water_out提供；
• BMS CAN出水温度使用“温度+40”；
• HMI同时存在Modbus和自定义CAN；
• APP代码由TMS_SLM.slx生成。

待文档、原理图或实机确认

• 两路CAN实际接到哪些物理设备；
• CAN实际波特率；
• RS-485的A/B、共地、PTE方向脚和终端电阻；
• 正式寄存器地址、单位和符号类型；
• 注释周期与实际周期；
• FLEXCAN_DRV_Receive()异步接收的正确使用方式；
• 当前IDE真正编译的源码副本。

修改前注意

1. main.c调用了一次FlexCAN_Initial()，BSW_Init()内部又调用一次，存在重复初始化风险。
2. BMS CAN由Can_BMS_cnt分频，实际约1秒一次，注释写有100ms。
3. DCDC和从机CAN故障标志在判断后又被直接清零，可能掩盖故障。
4. FLEXCAN_DRV_Receive()是非阻塞的，调用后立即读取缓冲区可能读到旧帧。
5. hmi.c中#if 1/#else有重复实现，只有前者生效；旧状态机在#if 0中。
6. lpuartComm.c也有被#if 0屏蔽的旧回调，不要误读。
7. 变量和缓存有CAN/Modbus历史命名混用，判断通信类型要看实际驱动调用。

15. 从Qt上位机转嵌入式的排查方法

Qt按钮/定时器 ≈ MCU任务调度
QSerialPort   ≈ LPUART驱动和中断
QTimer        ≈ LPIT定时器和任务标志
信号槽        ≈ 中断回调、事件和状态机
协议解析类    ≈ cus_modbus.c / FlexCAN.c
界面状态      ≈ 控制、故障和通信状态变量

遇到“设备不动作”，按层排查：

任务有没有执行？
→ 输入变量有没有更新？
→ Simulink输出是否合理？
→ APP_IO是否正确映射？
→ 报文是否组对？
→ 驱动是否真正发送？
→ 总线电气是否正常？
→ 对端是否按同一协议解析？
→ 执行器是否有反馈？

16. 术语速查

17. 一句话总结

10ms任务负责控制算法，100ms任务负责外部设备轮询，
APP_IO负责变量翻译，Modbus负责寄存器通信，CAN负责ID和字节通信，
Simulink模型是控制逻辑源头，Generated Code是编译产物，
实机联调前必须用协议表、抓包和硬件测量把静态分析结论逐项验证。