基于CAN總線的汽車儀表軟件實(shí)現(xiàn)方案
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隨著汽車上的電子裝置越來(lái)越多，汽車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，控制器局域網(wǎng)（CAN，Controller Area Network）開(kāi)始大量應(yīng)用與汽車之上。如何利用汽車網(wǎng)絡(luò)中的信息，以便于司機(jī)與乘客了解車輛信息，是一項(xiàng)需要展開(kāi)的研究。本研究從CAN總線獲取汽車儀表板所需的數(shù)據(jù)，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(jí)語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。
1、CAN總線技術(shù)
目前存在多種汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，CAN總線技術(shù)屬于現(xiàn)場(chǎng)總線范疇，CAN是控制局域網(wǎng)絡(luò)（Control Area Network）的簡(jiǎn)稱，最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信，其縱向規(guī)范現(xiàn)已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，由于得到了Philip、Siemence、Motorola、Intel、Fusitu等公司的支持，它已成為國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線。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(jí)的CSMA／CD協(xié)議對(duì)總線進(jìn)行仲裁。因此，CAN總線允許多站點(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總線網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)成多主結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的可靠性。另外，CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，且每幀信息都有校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、低傳輸出錯(cuò)率。其傳輸介質(zhì)可以使用雙絞線、同軸電纜或光纖。
2、汽車儀表的發(fā)展及趨勢(shì)
按汽車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，或稱為經(jīng)過(guò)4代。第1代汽車儀表是基于機(jī)械作用力而工作的機(jī)械式儀表，人們習(xí)慣稱這類儀表為機(jī)械機(jī)心表；第2代汽車儀表的工作原理基于電測(cè)原理，即通過(guò)各類傳感器將被測(cè)的非電量變換成電信號(hào)加以測(cè)量，通常稱這類儀表為電氣式儀表；第3代為模擬電路電子式；第4代為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式全數(shù)字汽車儀表。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及液晶現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，汽車儀表的發(fā)展趨勢(shì)將更加體現(xiàn)這些高新技術(shù)的結(jié)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(xiàn)，而且主要是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。這對(duì)于量大且對(duì)成本極為敏感的汽車儀表有特殊意義，因?yàn)檐浖拈_(kāi)發(fā)費(fèi)用分?jǐn)偟矫總€(gè)儀表上是非常少的。與僅由電子線路硬件組成的汽車儀表相比，帶有ＥＣＵ的汽車儀表，其功能的實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)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總線的汽車儀表設(shè)計(jì)方案
3.1 設(shè)計(jì)思想
本文利用車輛網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，從CAN總線上采集汽車儀表面板所需要的數(shù)據(jù)，如車速、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(tǒng)的儀表面板那樣，本設(shè)計(jì)用液晶顯示屏動(dòng)態(tài)顯示所采集并用軟件處理的數(shù)據(jù)。這樣可以隨時(shí)根據(jù)需要，由軟件實(shí)現(xiàn)儀表面板的擴(kuò)充。整體網(wǎng)絡(luò)具有自診斷功能，降低系統(tǒng)的故障率，同時(shí)使用CAN總線方式使得整體系統(tǒng)工作更加及時(shí)、準(zhǔn)確，提高了安全性、可靠性，更具有智能化和人性化。
由于本設(shè)計(jì)只是實(shí)驗(yàn)性研究以及各汽車總線數(shù)據(jù)編碼的多樣性，本設(shè)計(jì)自行開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)單的ECU，用于采集車速、燃油、水溫、里程等數(shù)據(jù)。然后由CAN總線通過(guò)CAN－PC接口卡接入PC機(jī)，再由軟件編程來(lái)完成從CAN總線采集到的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示。這里用Visual Basic編程。系統(tǒng)共享娛樂(lè)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)所用的計(jì)算機(jī)。作為實(shí)驗(yàn)性研究，可由筆記本電腦代替PC機(jī)。然后進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如抗干擾、準(zhǔn)確度、工作穩(wěn)定性、振動(dòng)的影響、溫度的影響等。
評(píng)論