基于CAN總線的嵌入式汽車電子測試系統(tǒng)

摘要：為滿足汽車廠商對于汽車電子產(chǎn)品的測試需求，提出了基于CAN總線和嵌入式技術的汽車電子檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。以USB車載音頻娛樂系統(tǒng)的測試儀器為例對該方法進行了具體解釋，首先給出了硬件設計的基本結(jié)構，重點描述了CAN總線控制器和驅(qū)動器的電路設計；其次說明了軟件設計的分層結(jié)構，采用Wince作為儀器的操作系統(tǒng)，具體分析了CAN總線驅(qū)動程序在Wince中的實現(xiàn)；最后描述了上層應用程序的具體流程。USB部件測試儀器已成功應用于現(xiàn)場生產(chǎn)中，并取得了良好效果，實踐表明，該測試方法是一種有效的解決方案，可以滿足汽車廠商的測試需求。
關鍵詞：汽車電子；CAN總線；嵌入式系統(tǒng)；測試儀器

汽車產(chǎn)業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)，電子產(chǎn)業(yè)也是國家的支柱產(chǎn)業(yè)，作為汽車產(chǎn)業(yè)和電子產(chǎn)業(yè)的交集，汽車電子零部件產(chǎn)業(yè)的興衰與國民經(jīng)濟息息相關。目前，我國汽車的產(chǎn)量逐年攀高，民族汽車品牌在自身不斷成長的同時，也迫使國際汽車公司或合資公司不得不降低生產(chǎn)成本，實施汽車電子零部件國產(chǎn)化戰(zhàn)略，這就為我國汽車電子產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展提供了良好的機遇。
前裝汽車電子產(chǎn)品除了其復雜的功能要求外，對于實時性、安全性、可靠性和環(huán)保性等的要求都非常嚴格，并且汽車廠商都具有自己相關的執(zhí)行檢測標準和生產(chǎn)流程規(guī)范，因此為前裝汽車電子產(chǎn)品配套研發(fā)相應的故障檢測系統(tǒng)是非常必要的。

1 系統(tǒng)設計方案
1．1 設計依據(jù)
CAN總線作為一種串行汽車總線，具有結(jié)構簡單、可靠性高、技術成熟等優(yōu)點，目前已在汽車領域廣泛應用。前裝汽車電子產(chǎn)品一定遵循特定車型的CAN通信協(xié)議，整車幾乎全部的控制和狀態(tài)信息都依賴CAN總線傳輸，通過采集和分析CAN總線上的信號，便可準確獲得各個部件的工作狀態(tài)和實時參數(shù)，這就是汽車電子測試系統(tǒng)的基本依據(jù)。
汽車廠商對測試儀器的一般要求包括實時性、可靠性、便攜式以及友好的人機交互等。嵌入式系統(tǒng)由于其靈活的軟硬件設計、良好的可靠性和實時性、較低的功耗等特點，完全可以滿足廠商對于測試儀器的要求。因此，基于CAN幀測試和采用嵌入式設計是汽車電子測試系統(tǒng)的有效解決方案。
1．2 實現(xiàn)方案
嵌入式汽車電子測試系統(tǒng)，一般選擇性能比較好的32位微處理器，比如ARM處理器，在硬件設計上包括嵌入式系統(tǒng)通用的電源模塊、存儲模塊、人機交互模塊等，基于CAN總線通訊必須設計相應的CAN總線通信模塊，在該模塊中通常由兩部分組成，一部分是CAN控制器，用于實現(xiàn)CAN總線的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議；另一部分是CAN驅(qū)動器用于實現(xiàn)CAN總線的物理層。系統(tǒng)的基本結(jié)構圖如圖1所示。

汽車電子測試儀器一般要求具備友好的人機交互，對界面設計的要求比較高，因此在軟件設計中宜采用分層的軟件設計方法，一般情況下需要移植相關的嵌入式操作系統(tǒng)，目前常用的嵌入式操作系統(tǒng)主要有Linux、Wince等。軟件的設計流程主要包括操作系統(tǒng)移植、驅(qū)動程序編寫、應用程序設計3個階段。移植合適的嵌入式操作系統(tǒng)，為軟件的開發(fā)搭建好開發(fā)平臺；開發(fā)相關的驅(qū)動程序來支持硬件設備，為應用軟件訪問硬件提供接口，在CAN的模塊中，一般需要開發(fā)支持控制器和驅(qū)動器的驅(qū)動程序，以便于和汽車電子產(chǎn)品通信；應用程序是最上層的軟件，直接面對用戶，為用戶使用提供友好的交互。