馬秋香

摘要：汽車組合儀表作為人車交互的窗口，為駕駛員提供能夠反映汽車運行狀態(tài)的各種參數，是汽車必不可少的裝置。隨著商用車汽車電子技術和總線的快速發(fā)展，同時人們對駕駛室性能和安全舒適性要求的不斷提高，基于CAN總線技術的網絡化、智能化已成為商用車組合儀表開發(fā)和應用的熱點。

以往商用車組合儀表多數采用模擬量十字交叉線圈電磁式工作原理，其精度、響應速度、質量等方面難以有根本突破，然而隨著CAN網絡技術在商用車的應用日益廣泛，為組合儀表的信號采集處理，由模擬式向數字化方向的轉變提供了技術支持，因為商用車國IV、國VI排放法規(guī)要求和ABS標準在我國全面實施，發(fā)動機ECU、ABS控制器等與整車信息的交互是采用CAN通訊模式，如發(fā)動機轉速、水溫、油耗、電壓、機油壓力、扭矩、巡航及各種報警信號，所以基于CAN總線的組合儀表應運而生。

關鍵詞：CAN總線；CAN協議；組合儀表；商用車

【分類號】：TG333.7

1. 商用車及CAN總線的介紹

1.1 商用車CAN組合儀表概述

本項目采用總線技術設計汽車儀表通訊系統，綜合數據采集、信號分析、儀器面板等多項內容。利用傳感器節(jié)點采集轉速、耗油、速度等模擬或數字信號，進行預處理后通過CAN總線傳送到嵌入式車載計算機，進行分析處理，得到發(fā)動機轉數、汽車車速、油耗、溫度及轉向燈等信息，然后將它們在LCD顯示屏顯示出來。

1.2 CAN總線的簡介

CAN是Controller Area Network的簡稱，譯為控制器局域網絡，是由德國BOSCH公司開發(fā)的，該公司以研發(fā)和生產汽車電子產品著稱。這項技術一經開發(fā)，立即引起了世界范圍內的相關領域專家、學者的目光，CAN的高性能和高可靠性也得到了全世界汽車廠商和通信領域專家的認同，并通過ISO 11898和ISO11519的國際標準化處理，先作為歐洲汽車行業(yè)的汽車網絡標準協議，然后成為了國際上運用最廣泛的現場總線之一。CAN總線的屬于通信工程方面的技術，它是以報文為單位進行數據傳遞，采用了最低的二進制數，這樣的傳遞方式具有最高的優(yōu)先級，使得CAN總線的通訊傳輸具有較高的效率，達到了數據的物理傳輸通路有較高的速度的要求，能對數據進行實時處理，實現數據的快速傳達。CAN總線的先關通信工程技術不僅被用于商務車的組合儀表的開發(fā)與應用，還被廣泛的應用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設備、工業(yè)設備等方面，走進人們的身邊，為人類社會創(chuàng)造一個又一個的經濟增長點，推動全世界的科學技術發(fā)展。

1.3 CAN總線的特點

由于采用許多新技術及獨特的設計，CAN總線與一般的通訊總線相比，他的數據通訊具有突出的可靠性、實時性和靈活性，其特點主要為：

1）CAN總線為多方式工作，網絡上任一節(jié)點均可在任一時刻主動向網絡上其他節(jié)點發(fā)動信息，不分主次；

2）CAN總線上的節(jié)點分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時需要，優(yōu)先級高的數據優(yōu)先傳輸；

3）CAN總線采用非破壞總線仲裁技術。當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息發(fā)送沖突時，優(yōu)先級低的節(jié)點會主動退出發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響的績效傳輸數據，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間，尤其在網絡負載率很高的情況下，也不會出現網絡癱瘓的情況；

4）CAN節(jié)點只需求通過對報文標識符濾波即可實現點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數據；

5）報文采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低。保證數據出錯率低；

6）CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他校錯措施，具有極好的校錯效果；

7）CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況小具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響；

8）CAN總線具有較高的性價比，它結構簡單，器件容易購置，每個節(jié)點的價格低，而且開發(fā)技術容易掌握。

2. 基于CAN總線的組合儀表的整體設計

2.1 基于CAN總線的組合儀表的硬件設計

基于CAN總線的組合儀表作為一個整體的系統，硬件方面主要包括電源模塊、CAN總線模塊、步進電機模塊和LCD液晶顯示模塊。目前，世界上大多數的商用車采用的蓄電池是提供的電源電壓是24V，而CAN總線的組合儀表系統中的多個電子元器件，例如芯片MCP2511、處理器V850-3425等都只適用于5V的電壓，所以應該在基于CAN總線的組合儀表系統中加入能解決電壓轉換問題的分流穩(wěn)壓的電路方法。這個分流穩(wěn)壓電路中存在一個非常關鍵的電阻，這個電阻的阻值控制了三極管兩段的電流，可以防止三極管過熱，燒毀電路，增強CAN總線的組合儀表系統的安全性。CAN總線模塊是CAN總線的組合儀表系統中的關鍵模塊，它由一個一個的CAN節(jié)點組成，每一個CAN節(jié)點又是由微處理器、CAN控制器和CAN收發(fā)器三部分組成。每一個CAN節(jié)點都嚴格按照CAN通信協議發(fā)出信號、傳遞信號、接收信號。正如前文所述，CAN節(jié)點是以報文為單位進行數據傳遞，采用了最低的二進制數，每一個CAN節(jié)點接收到上一個節(jié)點發(fā)出的信號后，都要對信號進行收集、過濾，把其中的數據和接收識別碼的內種進行比對，兩者一致的情況下才會真正接收這個信號，并讀取信號中的數據，對數據進行處理、分析，并向下一個CAN節(jié)點傳送。在存儲空間方面，寄存器的并行位數將決定了CAN總線的組合儀表系統的開關量，開關量越多，數據的傳輸效率越高，達到了數據的物理傳輸通路有較高的速度的要求，能對數據進行實時處理，實現數據的快速傳達。

2.2 基于CAN總線的組合儀表的軟件設計

基于CAN總線的組合儀表作為一個整體的系統，系統主程序主要為以下幾步驟：

1）系統初始化，系統初始化主要包括系統時鐘，CAN節(jié)點，LCD液晶屏，步進電機等。并使能CAN中斷，設置CAN屏蔽碼和驗收碼，CAN節(jié)點初始化主要是初始化CAN控制器并中斷。

2）讀取各項數據，并驅動指針以及LCD顯示屏等，同時等待CAN接收中斷。各項數據由各傳感器采集而來。

3）CAN接收中斷產生，進入接收中斷子程序讀取數據，判斷數據是否符合數據接收條件，如符合，則接收數據。

4）處理器將接收的報文進行解析，提取需要的數據并進行處理。處理器對傳感器傳來的數據和CAN總線讀取的數據進行處理計算，得到相應的驅動參數。

5）處理器將車輛相關的脈沖信號發(fā)至步進電機驅動器驅動相關的指針，同時將相關的數據發(fā)送至LCD控制器，在LCD顯示屏顯示相關的信息。

3. 結語

本文介紹了商用車基于CAN總線的組合儀表的開發(fā)與運用，重點介紹了基于CAN總線的組合儀表的整體設計，設計中綜合運用了CAN總線傳輸技術、步進電機原理和液晶顯示技術，使汽車儀表能夠接收傳感器的轉速、油壓、水溫等信號并通過微處理器處理后實時顯示出來，同時補充了傳統機械指針式儀表盤和簡單的電子式組合儀表的不足，提高了組合式儀表盤的穩(wěn)定性和可靠性，并使組合式儀表盤的功能更加的多元化，滿足駕駛員對于商用車組合儀表的各種需求，提高了商用車的操作穩(wěn)定性，更適合商用車的發(fā)展需求。.

參考文獻：

[1] 歐陽琰，王貴槐，陳先橋等. 基于 CAN 總線的汽車儀表盤電控單元設計[J]. 武漢理工大學學報，2009，31（1）：79-81.