廣東樂源數(shù)字技術(shù)有限公司 李 斌

廣州西門子變壓器有限公司 趙偉娟

基于CAN總線的車載導(dǎo)航主機開機方案的優(yōu)化

廣東樂源數(shù)字技術(shù)有限公司 李 斌

廣州西門子變壓器有限公司 趙偉娟

采用CAN總線喚醒機制，使用CAN總線上的數(shù)據(jù)喚醒車載導(dǎo)航主機；在用戶進(jìn)入車內(nèi)前，必然發(fā)出撤防指令，及解除鎖車狀態(tài)，車身控制單元喚醒CAN總線，開始傳輸數(shù)據(jù)，在車載導(dǎo)航收到第一幀CAN數(shù)據(jù)時，立即使車載導(dǎo)航主機進(jìn)入后臺開機模式，這樣達(dá)到提前開機效果，用戶上車點火后，導(dǎo)航屏幕打開，此時導(dǎo)航主機已經(jīng)開機一段時間或完全開機，用戶感覺導(dǎo)航主機開機速度快，提高了開機速度的效果，優(yōu)化了客戶使用體驗。

汽車電子；音響主機；車載導(dǎo)航；開機速度

1.引言

隨著汽車電子產(chǎn)品的發(fā)展迅速，車載導(dǎo)航系統(tǒng)的使用頻率越來越高，不少中低端車型上都配備的車載導(dǎo)航主機，或稱車載音響主機，傳統(tǒng)的車載導(dǎo)航主機是基于WIN-CE系統(tǒng)，其CPU相對落后，不支持WIFI上網(wǎng)，HDMI顯示，語音識別等智能應(yīng)用，且可讓用戶自行安裝的應(yīng)用程序較少?；诎沧肯到y(tǒng)的車載導(dǎo)航主機由于其開放性、易用性，再加上美觀的UI及其克自定義的桌面，豐富的軟件資源，熱門應(yīng)用的優(yōu)勢，使其市場占有率越來越高。［1］［6］

但是目前基于安卓系統(tǒng)的車載導(dǎo)航主機中，由于需要在點火時才能啟動電源模塊，進(jìn)而啟動車載導(dǎo)航主機，因此存在開機速度慢的問題。目前基于安卓系統(tǒng)的車載導(dǎo)航主機的開機速度約為10-30秒，若想達(dá)到5-15秒的開機速度，則必須采用速度很快的CPU，這必然導(dǎo)致較高的成本。

2.CAN總線

CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network，CAN）的簡稱，是由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)了的，并最終成為國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898），是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一［1］［6］。在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機械車輛設(shè)計的J1939協(xié)議。近年來，其所具有的高可靠性和良好的錯誤檢測能力受到重視，被廣泛應(yīng)用于汽車計算機控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業(yè)環(huán)境。

CAN總線原理是通過CAN總線、傳感器、控制器和執(zhí)行器由串行數(shù)據(jù)線連接起來。它不僅僅是將電纜按樹形結(jié)構(gòu)連接起來，其通信協(xié)議相當(dāng)于ISO/OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)協(xié)議探測和糾正數(shù)據(jù)傳輸過程中因電磁干擾而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯誤。CAN網(wǎng)絡(luò)的配制比較容易，允許任何站之間直接進(jìn)行通信，而無需將所有數(shù)據(jù)全部匯總到主計算機后再行處理。當(dāng)CAN總線上的一個節(jié)點（站）發(fā)送數(shù)據(jù)時，它以報文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點。對每個節(jié)點來說，無論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的，都對其進(jìn)行接收。每組報文開頭的11位字符為標(biāo)識符，定義了報文的優(yōu)先級，這種報文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。

CAN總線上的每一個節(jié)點設(shè)備，都可以向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收總線上的數(shù)據(jù)，這就為本文提供的優(yōu)化方法提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

汽車上的CAN總線用于傳輸汽車各個電氣模塊數(shù)據(jù)和控制信號，汽車在喚醒時，CAN總線上數(shù)據(jù)或控制信號一直持續(xù)不斷的在傳輸，任何一個動作都會產(chǎn)生CAN數(shù)據(jù)幀，比如開關(guān)車門，換擋，啟動，開關(guān)空調(diào)、雨刮等等，這些數(shù)據(jù)幀直到汽車休眠后才會停止，汽車休眠時間約為用戶對車輛設(shè)防（鎖車）后2～5分鐘，汽車喚醒則為用戶對車輛撤防（開鎖車門），這個動作會給車輛產(chǎn)生第一個CAN總線數(shù)據(jù)幀，隨后持續(xù)產(chǎn)生各種信號的數(shù)據(jù)幀，這些數(shù)據(jù)也為本文提供的優(yōu)化方法提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。［2］

3.導(dǎo)航主機工作原理

如圖1所示，車載導(dǎo)航主機主要由CPU、微型控制單元、電源模塊、CAN收發(fā)器、狀態(tài)檢測模塊和其他功能模塊組成［4］［5］。

CPU主要處理系統(tǒng)軟件、應(yīng)用程序等上層軟件；微型控制單元主要處理一些輸入輸出控制，如對各個模塊電源的控制，檢測模塊發(fā)來的檢測信息等等；電源模塊主要為各個模塊提供穩(wěn)定可靠的電源；CAN收發(fā)器負(fù)責(zé)收發(fā)CAN總線上的數(shù)據(jù)；狀態(tài)監(jiān)測模塊負(fù)責(zé)實時檢測汽車狀態(tài)，如熄火、點火等。

圖1 導(dǎo)航主機原理圖框圖

如圖2所示，汽車各項數(shù)據(jù)和控制信號由車身控制單元在CAN總線上傳輸，導(dǎo)航主機的CAN收發(fā)器即可獲得這些數(shù)據(jù)，微型控制單元將有用的數(shù)據(jù)提取出來，并結(jié)合檢測模塊檢測到的汽車狀態(tài)做出相應(yīng)的處理，控制電源模塊或其他模塊的工作，如顯示、聲音、開關(guān)機等操作。

圖2 導(dǎo)航主機與CAN總線

圖3 改進(jìn)方案流程圖

4.優(yōu)化方案

本文在車載導(dǎo)航主機上的優(yōu)化方案如圖3所示，用戶在開車門前，需用遙控器對車輛撤防，即開鎖車門，這時車輛的車身控制單元就會在CAN總線上發(fā)出撤防消息，然后各種車輛信息開始在CAN總線上傳輸，導(dǎo)航主機的CAN收發(fā)器接收到CAN總線的第一幀數(shù)據(jù)時，立即向微型控制單元發(fā)出指令，微型控制單元收到指令后立刻進(jìn)行后臺開機，打開各個模塊電源，但屏幕保持不亮，音響保持靜音等；在用戶上車后進(jìn)行ACC ON操作或發(fā)動機點火操作后，狀態(tài)檢測單元發(fā)出相應(yīng)指令給微型控制單元，微型控制單元再將剩余未開機部分打開，如屏幕，聲音等。此時導(dǎo)航主機其實已開機一段時間，這樣便讓用戶感覺導(dǎo)航主機開機時間變快。預(yù)計，用戶撤防車輛，到上車點火時間約為5-20秒或更長，因此相當(dāng)于導(dǎo)航主機開機時間縮短至少5秒以上。

也就是說使用此方案，當(dāng)用戶上車點火時導(dǎo)航主機其實已經(jīng)開機5-20秒時間，實現(xiàn)了導(dǎo)航提前開機的功能，在不提升任何成本的基礎(chǔ)上提升了主機開機速度。

更值得一提的是，在使用過程中，只要CAN總線上有數(shù)據(jù)，導(dǎo)航主機就一直處于喚醒狀態(tài)，若用戶熄火車輛后，在車輛完全休眠前（約2-5分鐘內(nèi)）又再次打火，導(dǎo)航主機后臺其實一直保持開機狀態(tài)的，這時候車輛打火，主機開機直接進(jìn)入主界面，用戶感覺主機開機時間為0秒，極大改善了用戶使用體。

5.結(jié)論

本文對開機時間較長車載導(dǎo)航主機，如基于安卓系統(tǒng)的主機的開機系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，針對汽車CAN總線上的數(shù)據(jù)傳輸特性，使車載導(dǎo)航主機隨汽車CAN總線的喚醒而同步后臺開機，使用戶感覺導(dǎo)航開機時間變短或為0秒。

（1）本文采用CAN總線喚醒機制，使用CAN總線上的數(shù)據(jù)喚醒車載導(dǎo)航主機后臺開機，相當(dāng)于導(dǎo)航主機提前在后臺開機，用戶上車ACC ON后，再打開導(dǎo)航主機的屏幕和聲音，這樣便讓用戶感覺開機時間縮短，達(dá)到提高開機速度的目的。

（2）CAN總線是只要有數(shù)據(jù)，即車輛未休眠，車載導(dǎo)航主機就處于開機狀態(tài)，只是有ACC信號來控制打開和關(guān)閉屏幕和聲音，此時用戶ACC ON，導(dǎo)航主機直接打開屏幕和聲音，用戶感覺開機時間為0秒，大大提高用戶體驗。

［1］農(nóng)麗萍，王力虎，黃一平.Android在嵌入式車載導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用研究［J］.計算機工程與設(shè)計，2010，31（11）：2473-2476.

［2］吳鵬，傅成華，干樹川.CAN總線接口電路設(shè)計［J］.中國西部科技，2009（13）.

［3］付亮，李偉.CAN總線技術(shù)及其在現(xiàn)代汽車中的應(yīng)用［J］.中國汽車制造，2006（01）.

［4］康迂福，馮桑，陳興彬.車載DVD導(dǎo)航一體機的技術(shù)分析與展望［J］.汽車電器，2010（8）：1-6.

［5］王施恩.基于WINCE的車載信息系統(tǒng)設(shè)計［D］.華南理工大學(xué)，2011.

［6］李斌.一種基于CAN總線的車載導(dǎo)航主機開機優(yōu)化系統(tǒng)［P］.中國：204821409U，2015-12-02.

李斌【通訊作者】（1988—），湖南長沙人，男，碩士，現(xiàn)工作與廣東樂源數(shù)字技術(shù)有限公司。

趙偉娟（1989—），山東菏澤人，碩士，現(xiàn)工作于廣州西門子變壓器有限公司。