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基于CAN總線(xiàn)的汽車(chē)儀表軟件實(shí)現方案

作者： 時(shí)間：2013-02-17 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
引言

隨著(zhù)汽車(chē)上的電子裝置越來(lái)越多，汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )應運而生，控制器局域網(wǎng)（CAN，Controller Area Network）開(kāi)始大量應用與汽車(chē)之上。如何利用汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )中的信息，以便于司機與乘客了解車(chē)輛信息，是一項需要展開(kāi)的研究。本研究從CAN總線(xiàn)獲取汽車(chē)儀表板所需的數據，并在液晶顯示屏上動(dòng)態(tài)顯示，這一系列任務(wù)在硬件支持的情況下全部由高級語(yǔ)言編程實(shí)現。

1、CAN總線(xiàn)技術(shù)

目前存在多種汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，CAN總線(xiàn)技術(shù)屬于現場(chǎng)總線(xiàn)范疇，CAN是控制局域網(wǎng)絡(luò )（Control Area Network）的簡(jiǎn)稱(chēng)，最早由德國B(niǎo)OSCH公司推出，用于汽車(chē)內部測量與執行部件之間的數據通信，其縱向規范現已被ISO國際標準組織制訂為國際標準，由于得到了Philip、Siemence、Motorola、Intel、Fusitu等公司的支持，它已成為國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)。它有效支持分布式控制及實(shí)時(shí)控制，并采用了帶優(yōu)先級的CSMA／CD協(xié)議對總線(xiàn)進(jìn)行仲裁。因此，CAN總線(xiàn)允許多站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送，這樣，既保證了信息處理的實(shí)時(shí)性，又使得CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可以構成多主結構的系統，保證了系統的可靠性。另外，CAN采用短幀結構，且每幀信息都有校驗及其他檢錯措施，保證了數據的實(shí)時(shí)性、低傳輸出錯率。其傳輸介質(zhì)可以使用雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖。

2、汽車(chē)儀表的發(fā)展及趨勢

按汽車(chē)儀表在工作原理上取得的重大技術(shù)創(chuàng )新來(lái)分，可以劃分為4個(gè)階段，或稱(chēng)為經(jīng)過(guò)4代。第1代汽車(chē)儀表是基于機械作用力而工作的機械式儀表，人們習慣稱(chēng)這類(lèi)儀表為機械機心表；第2代汽車(chē)儀表的工作原理基于電測原理，即通過(guò)各類(lèi)傳感器將被測的非電量變換成電信號加以測量，通常稱(chēng)這類(lèi)儀表為電氣式儀表；第3代為模擬電路電子式；第4代為步進(jìn)電動(dòng)機式全數字汽車(chē)儀表。

隨著(zhù)計算機技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)以及液晶現實(shí)技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)儀表的發(fā)展趨勢將更加體現這些高新技術(shù)的結合。如儀表的功能由軟件和硬件共同來(lái)完成儀表的功能由軟件和硬件共同實(shí)現，而且主要是通過(guò)軟件實(shí)現。這對于量大且對成本極為敏感的汽車(chē)儀表有特殊意義，因為軟件的開(kāi)發(fā)費用分攤到每個(gè)儀表上是非常少的。與僅由電子線(xiàn)路硬件組成的汽車(chē)儀表相比，帶有ＥＣＵ的汽車(chē)儀表，其功能的實(shí)現手段更加靈活多樣。產(chǎn)品的“柔性”更好，即在推出新款產(chǎn)品時(shí)，能最大限度地利用以前產(chǎn)品的硬、軟件設計成果僅做少量修改便可，這在產(chǎn)品更新?lián)Q代很快的今天和未來(lái)特別重要。

3、基于CAN總線(xiàn)的汽車(chē)儀表設計方案

3.1 設計思想

本文利用車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢，從CAN總線(xiàn)上采集汽車(chē)儀表面板所需要的數據，如車(chē)速、水溫、燃油、里程等，經(jīng)處理器處理后進(jìn)行各種實(shí)時(shí)控制和顯示。不是像傳統的儀表面板那樣，本設計用液晶顯示屏動(dòng)態(tài)顯示所采集并用軟件處理的數據。這樣可以隨時(shí)根據需要，由軟件實(shí)現儀表面板的擴充。整體網(wǎng)絡(luò )具有自診斷功能，降低系統的故障率，同時(shí)使用CAN總線(xiàn)方式使得整體系統工作更加及時(shí)、準確，提高了安全性、可靠性，更具有智能化和人性化。

由于本設計只是實(shí)驗性研究以及各汽車(chē)總線(xiàn)數據編碼的多樣性，本設計自行開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)單的ECU，用于采集車(chē)速、燃油、水溫、里程等數據。然后由CAN總線(xiàn)通過(guò)CAN－PC接口卡接入PC機，再由軟件編程來(lái)完成從CAN總線(xiàn)采集到的數據動(dòng)態(tài)顯示。這里用Visual Basic編程。系統共享娛樂(lè )系統、導航系統所用的計算機。作為實(shí)驗性研究，可由筆記本電腦代替PC機。然后進(jìn)行各項實(shí)驗驗證，如抗干擾、準確度、工作穩定性、振動(dòng)的影響、溫度的影響等。
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