陳爍，張耀鋒，張軼

（陜西汽車集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710200）

前言

儀表是人和汽車的交互界面，為駕駛員提供所需的汽車運行參數(shù)、故障、里程等信息，是每一輛汽車必不可少的部件[1]。當(dāng)前新能源車輛的市場份額在不斷增加，然而與之配套的專用儀表及故障診斷設(shè)備的發(fā)展卻較為滯后，多數(shù)車輛的顯示系統(tǒng)設(shè)計方案還是在傳統(tǒng)燃油車的平臺上改制而成。新能源汽車輔助顯示系統(tǒng)是在車輛原有儀表的基礎(chǔ)上再加裝一個觸摸顯示屏，用來補(bǔ)充顯示新能源車輛的運行信息。該系統(tǒng)不僅可以作為新能源車輛儀表來使用，還可作為便攜式故障診斷設(shè)備供服務(wù)人員對新能源車輛進(jìn)行診斷和維修。作為汽車儀表，與傳統(tǒng)儀表相比，其精度和響應(yīng)速度更具優(yōu)勢，且擁有更為豐富全面的顯示內(nèi)容，使得駕駛員可以實時獲取當(dāng)前車輛的運行狀況；作為車載故障診斷設(shè)備，該系統(tǒng)體積小重量輕，便于攜帶，且操作簡單，功能完善，能夠極大的提升車輛的診斷維修效率。本文詳細(xì)介紹了這種基于CAN總線觸摸屏的新能源汽車輔助顯示系統(tǒng)設(shè)計方案。

1 系統(tǒng)硬件的選型

新能源汽車輔助顯示系統(tǒng)硬件選型的基本原則是：

（1）屏幕尺寸

較大的顯示面積能夠?qū)④囕v信息全面呈現(xiàn)，并且觸控方便，降低誤觸幾率，提高使用體驗。

（2）CAN 總線通信接口的數(shù)量

多個CAN 總線通信接口，可適配新能源車輛的多路信號傳輸系統(tǒng)，使新能源汽車輔助顯示系統(tǒng)具有泛用性。

（3）使用車載電源

供電電壓與整車電壓一致方便隨車安裝。

（4）耐久性

以新能源汽車輔助顯示系統(tǒng)正常運行時間不少于3 年為目標(biāo)，按車輛全天24 小時運行，共計24×365×3 = 26280小時，因此要求顯示壽命高于26280 小時。

（5）可靠性

耐震動，耐高低溫，能適應(yīng)大多數(shù)工作環(huán)境。

（6）支持外部存儲

能夠全程記錄車輛運行數(shù)據(jù)，方便隨時讀取。

（7）配有蜂鳴器

當(dāng)車輛出現(xiàn)故障時，需要新能源汽車輔助顯示系統(tǒng)發(fā)出報警聲。

符合上述條件的觸摸屏產(chǎn)品很多，選擇時建議挑選材質(zhì)阻燃，并且具有較高防護(hù)等級的產(chǎn)品。本次設(shè)計的硬件選型如下表所示：

表1 硬件選型

2 整車CAN 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

對于新能源汽車，除了要顯示傳統(tǒng)儀表的信息外，還需要補(bǔ)充顯示電機(jī)、電池以及控制器的運行信息，這些信息都來自CAN 總線。圖1 是某純電動汽車的CAN 總線拓?fù)洌嚳刂破鳎╒MS）分別連接CAN1 和CAN2 兩個網(wǎng)絡(luò)，為了獲取整車各個系統(tǒng)的運行信息，新增的觸摸屏也需要與兩個網(wǎng)絡(luò)同時連接。CAN1 網(wǎng)絡(luò)有電池管理系統(tǒng)（BMS）、遠(yuǎn)程監(jiān)控終端（TEL）和五合一控制器（含電機(jī)控制器（MCS），高壓轉(zhuǎn)24V 單元（DCDC），電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPSS），電動助力制動系統(tǒng)（EPBS）)；CAN2 網(wǎng)絡(luò)有變速器控制單元（TCU）、剎車防抱死系統(tǒng)（ABS）、組合儀表（IC）。

圖1 某純電動汽車CAN 總線拓?fù)?/p>

3 顯示要求

新能源汽車輔助顯示系統(tǒng)需要實現(xiàn)整車控制器、電池管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控終端、五合一控制器、變速器控制單元、剎車防抱死系統(tǒng)之間通信信息的顯示，當(dāng)前故障的說明，以及歷史故障的查看。

4 CAN 通信協(xié)議

為了將信號通過CAN 總線傳輸?shù)接|摸屏，需要將信號編寫成通信協(xié)議。根據(jù)適配車輛的功能需求，新能源汽車輔助顯示系統(tǒng)需要補(bǔ)充顯示的部分信號的通信協(xié)議如表2 所示。

表2 通信協(xié)議

表2 所示的報文的數(shù)據(jù)域字節(jié)布局格式采用Intel 排布方式。

5 人機(jī)交互界面設(shè)計

在界面設(shè)計階段，應(yīng)該考慮用戶使用情況，設(shè)計思路應(yīng)該能夠使駕駛員清楚、方便、快速、人性化地查看到汽車信息，盡可能地滿足用戶使用需求[2]。觸摸屏的界面設(shè)計是開發(fā)新能源汽車輔助顯示系統(tǒng)的重點工作，主要完成人機(jī)交互的界面顯示及CAN 通信的解析。使用硬件配套的組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)計，創(chuàng)建工程的時候先要設(shè)置通訊串口和設(shè)備類型，然后根據(jù)適配車型的CAN 通信協(xié)議進(jìn)行觸摸屏的內(nèi)部寄存器配置，并記錄寄存器地址的使用情況，防止多個信號占用同一個寄存器造成沖突。最后根據(jù)顯示要求，在工程畫面的組件中添加寄存器地址，實現(xiàn)特定的功能。設(shè)計的界面包括開機(jī)畫面、主界面（圖2）、功能選擇界面（圖3）、故障記錄界面（圖4）等，組件有文字、數(shù)字、圖形和盤式等多種顯示方式。設(shè)計時堅持布局合理化的原則，力求簡潔、有序、易于操作。

圖2 主界面

圖3 功能選擇界面

圖4 故障記錄界面

6 系統(tǒng)測試

測試時使用了支持多通道的CAN 數(shù)據(jù)分析儀Kvaser USBcan Pro 5xHS，以及配套軟件BUSMASTER。主要測試內(nèi)容是檢測各個組件能否正確顯示，及報警記錄表能否正常工作，覆蓋了系統(tǒng)的所有顯示項目，測試用例如圖5：

圖5

7 結(jié)束語

新能源汽車輔助顯示系統(tǒng)的界面簡潔明了，用戶在接觸系統(tǒng)后，可以對其顯示的功能一目了然，不需要培訓(xùn)或閱讀說明書就可以快速上手使用，實時掌握車輛的運行信息，并及時處理一些簡單的故障。該系統(tǒng)還有豐富的拓展功能，如GPS 定位功能，超速提醒功能等等，可以根據(jù)客戶的需求進(jìn)行個性化定制。更為重要的是，由于硬件成本低、操作簡單及使用方便，其在售后或用戶的維修診斷工作中也容易得到普及[3]。