張明

摘 要：為了了解汽車CAN總線組合儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計特點和特征，掌握儀表開發(fā)的具體流程和操作難點。對當(dāng)前汽車CAN總線組合儀表發(fā)展現(xiàn)狀進行文獻總結(jié)，分析儀表設(shè)計的不同類型，推理儀表應(yīng)用效果。最終通過研究發(fā)現(xiàn)CAN儀表能通過模擬信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳輸信號給微控制器進行運算處理，最終完成信號輸出功能，儀表指示功能的數(shù)據(jù)輸出精準(zhǔn)度更高。通過軟件能實現(xiàn)自我診斷，在現(xiàn)實中的應(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；微電子技術(shù)

中圖分類號： U463 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 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，即對老式汽車儀表的改造，屬于電子化時代的汽車；第二種是使用步進電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的儀表機芯結(jié)構(gòu)，對機芯效率進行優(yōu)化，使得結(jié)構(gòu)更加簡單簡易化，車身對傳感器的敏感度更高，接收信號的功能更強；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)計及結(jié)構(gòu)開發(fā)系統(tǒng)，是使用和推廣該技術(shù)的前提和基礎(chǔ)，下面將展開詳細(xì)的論述。

1汽車CAN總線儀表技術(shù)總體設(shè)計

1.1 現(xiàn)場總線設(shè)計

CAN總線在人類生產(chǎn)活動中使用非常廣泛，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)字化以及雙向互動化的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是由多個監(jiān)控裝置連接而成，遵守統(tǒng)一的通信協(xié)議，對信號進行采集、處理、傳輸、顯示等，最終形成一種自動化控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線是連接各個子系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，與各個系統(tǒng)協(xié)作完成現(xiàn)場總線作業(yè)。其具體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖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CAN總線技術(shù)實現(xiàn)對控制對象的控制。系統(tǒng)具有的基本功能是實現(xiàn)發(fā)動機轉(zhuǎn)速表、車速表、水溫表等儀表的準(zhǔn)確指示；報警功能，以提示音或者紅色預(yù)警信號提出，在行車前、中、后，及時提示汽車的狀態(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)對汽車上所有的電子控制設(shè)備進行監(jiān)控，還能采集行車的轉(zhuǎn)速、時速等、電池蓄電狀態(tài)；當(dāng)汽車發(fā)生故障時，還能報警和警示功能。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，下面將針對系統(tǒng)具體應(yīng)用進行測試。

2 CAN系統(tǒng)開發(fā)與試驗

基于上述總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，CAN總線組合儀表系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計主要是由總線對各個控制系統(tǒng)進行操作，而對CAN的測試和驗證是非常關(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。對系統(tǒng)進行在線驗證。

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，作為一個標(biāo)準(zhǔn)的CAN節(jié)點，然后將其連接到總線系統(tǒng)中，通過總線實現(xiàn)對現(xiàn)場CAN的多方面控制。詳見圖2。

（同一種顏色表示相同的控制單元）

由圖2可知，當(dāng)汽車抵達同一個目的地時，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、電動門窗、后視鏡等。然后根據(jù)組合儀表步進電機驅(qū)動模塊生產(chǎn)設(shè)計，以波特率計算公式，Tq為時間單位，BT為比特位的時間，得出公式：

當(dāng)fsys=24MHz時，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，其運行的速率為100KB/s，在實際行車中，需要根據(jù)車子不同的性能進行調(diào)試。系統(tǒng)通過信息傳遞直接實現(xiàn)控制，所以，對信息傳遞的要求高，需要CAN總線進行信息傳遞。上述中兩輛車子達到同一個目的地，選擇高速能節(jié)約大量時間。如果其中1輛車行駛速度慢，則需要選擇普通國道，可以節(jié)約費用。

在CAN總線系統(tǒng)開發(fā)中，相同的控制單元其采用一個單位的傳輸速率，根據(jù)車主自身在行車中的需求，能通過調(diào)試CAN總線進行資源的合理優(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)運行整體效益和可行性的主要因素。

2.2 開發(fā)可行性及優(yōu)勢

CAN總線系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用以CAN總線控制為中心，整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相當(dāng)于一個電話會議，每個不同的用戶都是一個控制單元，通過數(shù)據(jù)信號的傳遞，其他用戶通過網(wǎng)絡(luò)“接聽”，對用戶的需求進行利用，滿足用戶需求。CAN總線就是一個驅(qū)動總線，對其他的控制單元進行控制，在傳遞數(shù)據(jù)時，也起到一個翻譯的作用。通過CAN總線技術(shù)的改進和應(yīng)用，整個車載網(wǎng)絡(luò)信息最終能實現(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)相對于傳統(tǒng)單一的運行模式，實現(xiàn)了雙向互動的管理與控制，對于故障的診斷更加及時，系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性更高。

汽車組合儀表軟件模塊的開發(fā)與設(shè)計，在未來為了進一步完善系統(tǒng)，應(yīng)該對系統(tǒng)軟件設(shè)計語言進行選擇，將高級程序語言編制到系統(tǒng)中，能對集成開發(fā)的環(huán)境進行詳細(xì)分析和介紹。針對系統(tǒng)軟件模塊化的設(shè)計以及功能需求的開發(fā)應(yīng)該進一步對系統(tǒng)主程序的模塊化進行開發(fā)與完善，并對各個系統(tǒng)主要的子系統(tǒng)和子模塊深入開發(fā)和調(diào)試，通過實踐的深入研究，不斷提升整個系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語

綜上所述，對于汽車CAN總線技術(shù)的設(shè)計與開發(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)自動化和集成化技術(shù)未來研究的重點。通過上述分析可知，CAN總線技術(shù)在實踐中的應(yīng)用廣泛，其開發(fā)程序經(jīng)過系統(tǒng)的試驗和調(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，使用軟件開發(fā)，以IAR為基礎(chǔ)，通過模塊試驗和開發(fā)，節(jié)約了大量的實踐，并且實現(xiàn)了二次利用，對主程序模塊的軟件開發(fā)更加快捷和完整，實現(xiàn)了CAN總線通訊的初始化。因此，研究汽車CAN總線的設(shè)計與開發(fā)具有重要的意義。

參 考 文 獻

[1] 馬龍翔.基于嵌入式的汽車CAN總線控制系統(tǒng)設(shè)計[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)計與實現(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.