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)新來分，可以劃分為4個(gè)階段，或稱為經(jīng)過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_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CAN－PC接口卡接入PC機(jī)，再由軟件編程來完成從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