韓震，初洪超

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基于LABVIEW汽車CAN總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

韓震，初洪超

（江淮汽車技術(shù)中心新技術(shù)研究院預(yù)研技術(shù)規(guī)劃部，安徽 合肥 230601）

為了對汽車CAN總線數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行有效的測試和監(jiān)控，設(shè)計采用USB-CAN適配器采集總線數(shù)據(jù)。該適配器接收CAN總線上的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖后轉(zhuǎn)化為USB數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機，通過計算機上的LABVIEW虛擬儀器軟件接收并加以處理，實現(xiàn)與下位機通信、顯示數(shù)據(jù)、診斷。

CAN總線；LABVIEW；數(shù)據(jù)采集

引言

隨著汽車CAN網(wǎng)絡(luò)普及，各個電控單元之間的交互信息通過CAN總線組成的網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。因而對整車CAN信號的測試和監(jiān)控尤為重要，不僅可以了解整車各電控單元的狀態(tài)同時可以根據(jù)相關(guān)的信號查找車輛故障的原因。目前市面上的CAN總線測試設(shè)備分為兩種，一種是Vector開發(fā)的CANCase與華東汽電開發(fā)的Tellus工具，另一種是周立功的USB-CAN轉(zhuǎn)換器，前一種工具功能齊全，可以采集分析整車信號并實時記錄，但價格在十萬左右難以普及；后一種工具可以采集整車信號但是無法對信號進(jìn)行解析，使用很不方便，價格在一千元以下。本系統(tǒng)所使用的USB-CAN適配器價格為三百元，通過labview軟件接收CAN數(shù)據(jù)并進(jìn)行信號解析顯示。

1 Labvew前面板設(shè)計

1.1 車型選擇面板

圖1 通訊面板

運行軟件后彈出車型選擇面板，選擇車型并確定。軟件會讀取該車型的DBC數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行信號的解析。同時在DBC數(shù)據(jù)庫中提取該車型CAN通道的波特率用于硬件波特率配置。

1.2 通訊面板

通訊面板用于顯示接收的報文和信號，如圖2所示，界面中顯示了從車輛中接收的報文信息并對信號進(jìn)行了解析顯示。

圖2 信號面板

面板中的按鍵作用如下：

“開始”“停止”：

控制軟件運行與停止；

“開始記錄”：

點擊后打開或創(chuàng)建文本文件用來記錄通訊報文；

“結(jié)束記錄”：

點擊結(jié)束報文記錄；

“打開記錄”：

點擊后記錄的通訊報文會在報文記錄界面顯示；

“發(fā)送統(tǒng)計”“接收統(tǒng)計”：

統(tǒng)計發(fā)送和接收的報文數(shù)量；

“報文顯示”：

顯示接收到的報文和解析的信號；

“模塊選擇”：

點擊選擇要顯示的模塊，如接收該模塊的報文則該模塊顯示為紅色。

ALL_2：選擇CAN通道2所有報文

Others_2：顯示接收到的非DBC數(shù)據(jù)庫中的報文

“報文刷新時間”：

所有報文屏幕刷新一次的時間，當(dāng)報文有10幀時的刷新時間為200ms。為快速刷新可使用“模塊選擇”只顯示一個模塊的報文。

“CAN通道波特率”：

默認(rèn)為從DBC數(shù)據(jù)庫中讀取的波特率，如無DBC數(shù)據(jù)庫可手動配置。

1.3 診斷面板

診斷面板用于整車診斷，作用類似于診斷儀，界面如圖3所示：

面板中的按鍵作用如下：

“選擇節(jié)點”：

選擇當(dāng)前要診斷的模塊，如EMS（發(fā)動機）、ESC（轉(zhuǎn)向）、BCM（車身控制）

“診斷數(shù)據(jù)輸入”：

輸入需要發(fā)送的診斷數(shù)據(jù)然后點擊“發(fā)送”將輸入的數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上。比如需要將模塊轉(zhuǎn)為擴展模式則輸入“10 03”，讀取VIN碼則輸入“22 F1 90”。

“診斷數(shù)據(jù)發(fā)送/接收”：

顯示發(fā)送和接收的診斷數(shù)據(jù)，如需保存診斷數(shù)據(jù)則點擊“保存”至文本文件。

圖3 診斷面板

“故障碼”：

顯示當(dāng)前模塊讀取的故障，故障讀取可點擊“讀故障碼”，并配合選擇“故障類型”中的當(dāng)前故障、歷史故障、歷史+當(dāng)前故障、所有故障。如讀取的故障非以上四種故障類型則可在“其他”中輸入需要讀取的故障掩碼。

“擴展模式按鍵”：

點擊自動發(fā)送10 03報文將模塊轉(zhuǎn)為擴展模式，一般模塊選擇時會自動發(fā)送該報文，如有需求可自行點擊。

“安全訪問”：

點擊則對當(dāng)前模塊進(jìn)行安全訪問服務(wù)，如安全訪問通過則后面指示燈為綠色，如不通過則為灰色。

注意：在點擊“寫配置碼”按鍵前需先點擊此按鍵。

“MT車型自診斷”：

點擊后則對S-II MT車型的所有節(jié)點進(jìn)行故障診斷，并對讀取的故障進(jìn)行顯示。

“讀ECU信息”：

點擊后會以1秒為間隔依次讀取以下信息：VIN碼、配置碼、零部件號、ECU序列號、ECU硬件號、ECU硬件版本、ECU軟件號、ECU軟件版本、ECU安裝日期。

注意：如模塊不支持某個信息則不進(jìn)行相關(guān)顯示。

“鑰匙學(xué)習(xí)”：

學(xué)習(xí)流程為：

（1）點擊“BCM安全訪問”

（2）點擊“開始學(xué)習(xí)”

（3）操作鑰匙

（4）點擊“結(jié)束學(xué)習(xí)”

“方向盤標(biāo)定”：

標(biāo)定流程為：

（1）點擊“EPS安全訪問”

（2）點擊“開始標(biāo)定”

（3）操作方向盤

（4）點擊“結(jié)束學(xué)習(xí)”

（5）點擊“清除故障碼”（可選）

“ESC標(biāo)定”：

標(biāo)定流程為：

（1）點擊“ESC安全訪問”

（2）根據(jù)標(biāo)定需求選擇下面的四個按鍵

“讀配置碼”：

點擊后可在選擇的模塊中讀取配置碼，讀取的配置碼會顯示在下面配置碼顯示區(qū)。該按鍵與寫“配置碼”按鍵結(jié)合使用

注意：選擇的模塊需與當(dāng)前診斷的模塊在同一CAN總線上，如正在對動力CAN上的模塊進(jìn)行診斷則需選擇動力CAN上的模塊讀取配置碼

“寫配置碼”（先安全訪問）：

點擊可將上面顯示區(qū)中的配置碼寫入到當(dāng)前診斷的模塊中，顯示區(qū)中的配置碼可以根據(jù)需求手動改動或輸入。

注意：點擊該按鍵前需先點擊“安全訪問”按鍵，因為寫服務(wù)需要通過安全訪問驗證后方可執(zhí)行

“配置碼計算”：

點擊可調(diào)出配置碼計算界面，可以自行配置生成配置碼或選擇相應(yīng)的車型自動生成該車型的配置碼，點擊“配置碼輸出”則“配置碼計算”界面關(guān)閉，生成的配置碼自動輸出到配置碼顯示區(qū)中。

配置碼計算界面如下：

圖4

2 Labview程序框圖設(shè)計

2.1 程序框圖

程序設(shè)計采用生產(chǎn)者/消費者模式，生產(chǎn)者/消費者模式分為兩個while循環(huán)，生產(chǎn)者while循環(huán)產(chǎn)生數(shù)據(jù)并入隊列，消費者while循環(huán)讀取入隊列的數(shù)據(jù)。Labview提供的隊列模塊可以起到數(shù)據(jù)緩存的作用以避免數(shù)據(jù)得不到及時處理而被覆蓋掉。

圖5 程序主結(jié)構(gòu)

2.2 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將前面板輸入的通訊數(shù)據(jù)、ID、發(fā)送時間等數(shù)據(jù)寫入隊列。

圖6 發(fā)送數(shù)據(jù)程序

2.3 數(shù)據(jù)接收模塊

數(shù)據(jù)接收模塊從隊列中讀取數(shù)據(jù)，按照從DBC庫中解析得到的信號屬性對該幀信號進(jìn)行解析。

圖7 接收數(shù)據(jù)程序

3 總結(jié)

本文設(shè)計了汽車總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并成功地進(jìn)行了對轎車的數(shù)據(jù)采集。通過試驗，實現(xiàn)上下位機通信、實時信號顯示、模塊故障診斷，具有很高的性價比和實用性。

[1] 趙方庚,龍理華,等.現(xiàn)代汽車總線技術(shù)的發(fā)展[J].汽車運用,2005 (12):30-31.

[2] 鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1996:18-49.

[3]付偉,秦樹人,等.基于CAN總線的車載數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計[J].重慶大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2006,29(3).

[4] 寸良耀,宋健.汽車總線數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計[J].計算機測量與控制, 2007,15(2):268-270.

CAN bus data acquisition system of automotive base on Labview

Han Zhen, Chu Hongchao

（Jianghuai Automobile Technical Center, Anhui Hefei 230601）

In order to test and monitor the can bus data transfer on the vehicle,Design uses a USB-CAN adapter bus data acquisition.The adapter receives data on the CAN bus are buffered and converted into USB data is sent to the computer,Through labview virtual instrument software on the computer to receive and deal with them,Achieved communication with device, display data and diagnostics.

CAN bus; LABVIEW; data collection

B

1671-7988(2018)20-148-03

U407.471

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1671-7988(2018)20-148-03

U407.471

初洪超，就職于江淮汽車技術(shù)中心新技術(shù)研究院預(yù)研技術(shù)規(guī)劃部。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.054