張明

摘 要：為了了解汽車CAN總線組合儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和特征，掌握儀表開(kāi)發(fā)的具體流程和操作難點(diǎn)。對(duì)當(dāng)前汽車CAN總線組合儀表發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行文獻(xiàn)總結(jié)，分析儀表設(shè)計(jì)的不同類型，推理儀表應(yīng)用效果。最終通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)CAN儀表能通過(guò)模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳輸信號(hào)給微控制器進(jìn)行運(yùn)算處理，最終完成信號(hào)輸出功能，儀表指示功能的數(shù)據(jù)輸出精準(zhǔn)度更高。通過(guò)軟件能實(shí)現(xiàn)自我診斷，在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用和推廣具有重要的作用和意義。

關(guān)鍵詞：CAN總線組合儀表；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；微電子技術(shù)

中圖分類號(hào)： U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）12-130-2

0 引言

目前關(guān)于汽車CAN總線儀表的類型主要有三類，即對(duì)老式汽車儀表的改造，屬于電子化時(shí)代的汽車；第二種是使用步進(jìn)電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的儀表機(jī)芯結(jié)構(gòu)，對(duì)機(jī)芯效率進(jìn)行優(yōu)化，使得結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單簡(jiǎn)易化，車身對(duì)傳感器的敏感度更高，接收信號(hào)的功能更強(qiáng)；第三種是現(xiàn)代微型智能化的汽車CAN儀表，現(xiàn)代化的汽車CAN總線儀表的功能逐漸多樣化，設(shè)計(jì)更加人性化，操作更加便捷化，并且CAN總線技術(shù)水平在不斷提升。了解汽車CAN總線儀表設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，是使用和推廣該技術(shù)的前提和基礎(chǔ)，下面將展開(kāi)詳細(xì)的論述。

1汽車CAN總線儀表技術(shù)總體設(shè)計(jì)

1.1 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)

CAN總線在人類生產(chǎn)活動(dòng)中使用非常廣泛，其代表著汽車總線技術(shù)發(fā)展的新方向。CAN總線系統(tǒng)是集現(xiàn)代化信息技術(shù)、通信技術(shù)于一體的一種分散化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化以及雙向互動(dòng)化的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是由多個(gè)監(jiān)控裝置連接而成，遵守統(tǒng)一的通信協(xié)議，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、處理、傳輸、顯示等，最終形成一種自動(dòng)化控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線是連接各個(gè)子系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，與各個(gè)系統(tǒng)協(xié)作完成現(xiàn)場(chǎng)總線作業(yè)。其具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示：

1.2 系統(tǒng)主要功能

上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要功能是通過(guò)CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的控制。系統(tǒng)具有的基本功能是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表、車速表、水溫表等儀表的準(zhǔn)確指示；報(bào)警功能，以提示音或者紅色預(yù)警信號(hào)提出，在行車前、中、后，及時(shí)提示汽車的狀態(tài)，駕駛員能掌握汽車行駛的情況，避免突發(fā)狀況，確保安全行駛；CAN總線具有通訊功能，主要是利用通訊技術(shù)對(duì)汽車上所有的電子控制設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，還能采集行車的轉(zhuǎn)速、時(shí)速等、電池蓄電狀態(tài)；當(dāng)汽車發(fā)生故障時(shí)，還能報(bào)警和警示功能。除此之外，現(xiàn)代汽車CAN總線技術(shù)還有彩屏顯示、模擬量、脈沖量等。系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)得到推廣，并且深受人們的青睞，也得到普及，下面將針對(duì)系統(tǒng)具體應(yīng)用進(jìn)行測(cè)試。

2 CAN系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)

基于上述總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，CAN總線組合儀表系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)主要是由總線對(duì)各個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，而對(duì)CAN的測(cè)試和驗(yàn)證是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，下面以USB-CAN轉(zhuǎn)換器為例，設(shè)定通信協(xié)議，使用CAN總線調(diào)試。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行在線驗(yàn)證。

2.1 系統(tǒng)調(diào)試

在CAN總線使用USB轉(zhuǎn)換器，結(jié)構(gòu)一端與CAN接口總線適配器，作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CAN節(jié)點(diǎn)，然后將其連接到總線系統(tǒng)中，通過(guò)總線實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)CAN的多方面控制。詳見(jiàn)圖2。

（同一種顏色表示相同的控制單元）

由圖2可知，當(dāng)汽車抵達(dá)同一個(gè)目的地時(shí)，汽車可以選擇高速公路，高速公路能節(jié)約耗油，更加適合汽車行駛，通過(guò)高速CAN總線傳遞信息，車身系統(tǒng)的CAN總線連接了像中控鎖、電動(dòng)門窗、后視鏡等。然后根據(jù)組合儀表步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊生產(chǎn)設(shè)計(jì)，以波特率計(jì)算公式，Tq為時(shí)間單位，BT為比特位的時(shí)間，得出公式：

當(dāng)fsys=24MHz時(shí)，由公式得出如下結(jié)論：為了提高行車的安全，一般車身系統(tǒng)使用的低速CAN總線，其運(yùn)行的速率為100KB/s，在實(shí)際行車中，需要根據(jù)車子不同的性能進(jìn)行調(diào)試。系統(tǒng)通過(guò)信息傳遞直接實(shí)現(xiàn)控制，所以，對(duì)信息傳遞的要求高，需要CAN總線進(jìn)行信息傳遞。上述中兩輛車子達(dá)到同一個(gè)目的地，選擇高速能節(jié)約大量時(shí)間。如果其中1輛車行駛速度慢，則需要選擇普通國(guó)道，可以節(jié)約費(fèi)用。

在CAN總線系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，相同的控制單元其采用一個(gè)單位的傳輸速率，根據(jù)車主自身在行車中的需求，能通過(guò)調(diào)試CAN總線進(jìn)行資源的合理優(yōu)化配置，降低成本投入。不管是單線還是多線控制，數(shù)據(jù)傳遞是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，保證信息傳輸?shù)乃俾屎托畔鬏數(shù)馁|(zhì)量和高效是關(guān)鍵，也是影響系統(tǒng)運(yùn)行整體效益和可行性的主要因素。

2.2 開(kāi)發(fā)可行性及優(yōu)勢(shì)

CAN總線系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用以CAN總線控制為中心，整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)電話會(huì)議，每個(gè)不同的用戶都是一個(gè)控制單元，通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)的傳遞，其他用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)“接聽(tīng)”，對(duì)用戶的需求進(jìn)行利用，滿足用戶需求。CAN總線就是一個(gè)驅(qū)動(dòng)總線，對(duì)其他的控制單元進(jìn)行控制，在傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，也起到一個(gè)翻譯的作用。通過(guò)CAN總線技術(shù)的改進(jìn)和應(yīng)用，整個(gè)車載網(wǎng)絡(luò)信息最終能實(shí)現(xiàn)共享。與傳統(tǒng)的CAN總線相比，數(shù)據(jù)傳輸速率更快，節(jié)省線束，降低車身的重量，并且優(yōu)化了車身的布線方式，CAN總線控制技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)單一的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了雙向互動(dòng)的管理與控制，對(duì)于故障的診斷更加及時(shí)，系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性更高。

汽車組合儀表軟件模塊的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)，在未來(lái)為了進(jìn)一步完善系統(tǒng)，應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行選擇，將高級(jí)程序語(yǔ)言編制到系統(tǒng)中，能對(duì)集成開(kāi)發(fā)的環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)分析和介紹。針對(duì)系統(tǒng)軟件模塊化的設(shè)計(jì)以及功能需求的開(kāi)發(fā)應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)主程序的模塊化進(jìn)行開(kāi)發(fā)與完善，并對(duì)各個(gè)系統(tǒng)主要的子系統(tǒng)和子模塊深入開(kāi)發(fā)和調(diào)試，通過(guò)實(shí)踐的深入研究，不斷提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于汽車CAN總線技術(shù)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)研究早已成為汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的引領(lǐng)方向，是汽車系統(tǒng)自動(dòng)化和集成化技術(shù)未來(lái)研究的重點(diǎn)。通過(guò)上述分析可知，CAN總線技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用廣泛，其開(kāi)發(fā)程序經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的試驗(yàn)和調(diào)試，最終證明系統(tǒng)的可行性和穩(wěn)定性。CAN總線技術(shù)在硬件基礎(chǔ)上，使用軟件開(kāi)發(fā)，以IAR為基礎(chǔ)，通過(guò)模塊試驗(yàn)和開(kāi)發(fā)，節(jié)約了大量的實(shí)踐，并且實(shí)現(xiàn)了二次利用，對(duì)主程序模塊的軟件開(kāi)發(fā)更加快捷和完整，實(shí)現(xiàn)了CAN總線通訊的初始化。因此，研究汽車CAN總線的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)具有重要的意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 馬龍翔.基于嵌入式的汽車CAN總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].天津理工大學(xué)，2013.

[2] 杜飛.汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D].石家莊鐵道大學(xué)，2013.

[3] 劉剛.汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2012.

[4] 寧濤.基于CAN總線的汽車控制系統(tǒng)的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2013.