基于SAE J1939協(xié)議的車(chē)輛信息采集與診斷模塊

2 模塊設計開(kāi)發(fā)
2．1 硬件電路設計
設計的模塊由微控制器、CAN總線(xiàn)接口、信號采集處理電路、接口電路等部分組成，如圖1所示。在實(shí)際的車(chē)載環(huán)境中，此模塊通過(guò)CAN總線(xiàn)獲取報文，并根據SAE J1939協(xié)議計算得出車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機轉速、節氣門(mén)開(kāi)度、水溫以及故障代碼等信息，而燃油量、轉向泵壓力、制動(dòng)氣壓等其它信息則從相應傳感器以模擬量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量等形式獲取，在經(jīng)過(guò)信號采集處理電路進(jìn)行分壓濾波整形處理后直接送往微控制器進(jìn)行A／D變換處理。這些信息經(jīng)過(guò)微控制器計算處理后通過(guò)USB和UART接口傳送給車(chē)載多媒體設備或虛擬數字儀表設備。

主控處理器采用ST公司的STM32F103C8T6，它基于A(yíng)RM公司新一代32位Cortex-M3內核，可提供1．25 DMIPS／MHz的處理能力，內部帶有ADC、I2C、UART、USB等外圍接口，特別是其內部帶有支持CAN 2．0B協(xié)議的CAN控制器，位速率達lMb／s，具有兩個(gè)接收FIFO，3級14個(gè)可調節的濾波器，可收發(fā)ll位標準幀或29位擴展幀。因此可以省去類(lèi)似設計中必須帶有的CAN協(xié)議接口器件SJAl000，大大降低了外圍電路的成本。
圖2給出了模塊CAN總線(xiàn)接口部分的電路。系統采用帶隔離及TVS保護的通用CAN收發(fā)器CTM8251T為CAN控制器與物理總線(xiàn)之間提供接口，CTM8251T內部集成了信號隔離電路和所有必需的CAN電平轉換電路，具備差動(dòng)發(fā)送和接收功能，同時(shí)帶有TVS保護，可以支持最高1Mb／s的通訊速率，單芯片實(shí)現了CAN節點(diǎn)的數據收發(fā)、隔離、保護功能；從而省卻了傳統設計中采用的光電耦合器件、DC-DC隔離、CAN收發(fā)器等多種器件，既簡(jiǎn)化了設計又節約了成本。

汽車(chē)的電磁環(huán)境非常復雜，既有內部各模塊之間的相互干擾(包括雨刮器、冷卻風(fēng)扇電機、發(fā)電機等產(chǎn)生的傳導干擾、輻射干擾)，也有外界對其產(chǎn)生的干擾(環(huán)境電磁場(chǎng)、人體放電和大自然的干擾雷電)。因此本模塊的設計主要采用了以下幾個(gè)方面的抗電磁干擾措施：首先，加裝鐵氧體互感器件抑制線(xiàn)路板的輻射和外部傳導干擾；其次，采用了帶隔離及過(guò)壓保護功能的CAN接口器件；再次，在輸入電源處采用TVS管抑制外部傳導干擾。