基于CAN总线的汽车仪表设计-任务书
基于CAN总线的组合汽车仪表盘的设计
总一 睾 蝴 ｉ。
摘要：现代汽车将会越来越多地装用各种用途的电子化仪表 ，造型新颖和功能强大的电子化仪表显示装置 ，
将是今后汽车仪表盘的发展趋势和潮流 。本文介绍了以微处理器及其扩展电路构成的组合汽车仪表盘的设
计思想及软件 、硬件设计技术。本汽车仪表盘将步进 电机指针式仪 表和液 晶显示器的虚拟仪表结合起来 ，
三 、系 统 硬 件 电路 设计 １、 电源 模 块 由于 汽 车 蓄 电池 普 遍 提 供 的 电源 电压 是 １２Ｖ ，而 本 系
统 中采 用 的 多 个 芯 片 的 电压 是 ５Ｖ，因 此 涉 及 到 电压 的 转 换 问
题 ，考虑到流经的负载电流较大 ，仅靠 ７８０５三端稳压芯片进 行 电压 转 化在 本 系 统 中 并不 能满 足要 求 ， 因此 本系 统采 用 如
图 ２所 示 的 方 法进 行 分 流稳 压 。 其 中 电阻 Ｒ，的选 择 至 关 重 要 ，它 的阻 值 决 定 了 流 经 三 端
稳 压 管 ７８０５的 电流 ，ｌ， 当负 载 电流 ｌ＞Ｉｒ时 ，三 极 管 ＴＩＰ１２７ 导 通 ，其 余 电流 （Ｉ２：Ｉ－Ｉ１）流 经 三 极 管 （ＴＩＰ１２７）再 流 向负 载 ，
ＣＡＮ控 制 器 和 ＣＡＮ 收 发器 三 部份 组成 ，如 图 ３所 示 。其 中 ， ＣＡＮ 控 制 器 用 于 执 行 ＣＡＮ 通 信 协 议 ， 即按 照 ＣＡＮ 协 议 的
规 范进 行 信 息 的收 发 ，主 要 功 能 包 括 信 息 缓冲 和验 收滤 波 。 本 系 统 中 ，ＣＡＮ 主 节 点上 远 光 灯 、近 光 灯 、左 右 方 向灯 、
传 盛 器 世 界 ２０１０．０４
ｗｗ ｓｅｎｓｏｎｖｏｒｉｄ．ＣＯｍ．Ｃｉｌ
基于CAN总线的嵌入式汽车仪表设计
Ｈａｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｉ ｑ ｕ ｅ
基于 Ｃ Ａ Ｎ总线 的嵌入式汽 车仪 表设 计
王 璐． 潘 明
（ 桂 林 电 子 科 技 大 学Байду номын сангаас电 子 工 程 与 自动 化 学 院 ， 广 西 桂林 ５ ４ １ ０ ０ ４）
摘 要 ： 在 Ｃ Ａ Ｎ 总 线技 术 基 础 上 ， 设 计 了一 款 Ｃ Ａ Ｎ 总线 嵌 入 式 汽 车仪 表 。该 仪 表 采 用 Ｓ ａ ｍ ｓ ｕ ｎ ｇ 公ｓ － Ｊ 的￥ ３ Ｃ ６ ４ １ ０处理 器 ． 利用 Ｎ ｏ ｋ ｉ ａ公 司开发 的 Ｑ ｔ Ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ及 Ｑ Ｍ Ｌ语 言 制 作 美观 大方 的人 机 交互 界 面 以 实 时 显 示 车 辆 工 作 情 况 。给 出 了 系 统 软 硬 件 结 构 设 计 方 案 。检 测 结 果 表 明 ， 该 设 计 方 案 满 足 了 汽 车
本 文 采 用 Ｎｏ ｋ ｉ ａ最 新 开 发 的 Ｑｔ Ｑｕ ｉ ｃ ｋ高 级 用 户 界 面 技
术 ， 为 嵌 入 式 设 备 快 速 轻 松 地 创 建 动 态 触 摸 式 界 面 和 轻
电子 技 术 的 迅 猛 发 展 ， 汽 车 信 息 容 量 与 系 统 复 杂 程 度 产
基于CAN总线的汽车组合仪表盘的设计
基于CAN总线的汽车组合仪表盘的设计1. 概述控制器局域网(Controller Area Network, 简称CAN) 是一种支持分布式和实时控制的串行通信网络,其主要特点是采用多主方式工作, 基于报文ID 并采用非破坏总线仲裁技术进行优先权仲裁,串行通信,事件触发型,大大减少线束的数量。
CAN 总线协议最初是由德国BOSCH 公司于20 世纪80 年代提出并用于汽车的,1993 年形成国际标准ISO 11898-1。
由于其高性能、高可靠性及独特的设计,CAN 越来越受到人们的重视,已经广泛应用于汽车电子控制,目前已经成为整车网络中的主要通信方式。
在为某公司开发的汽车仪表盘控制系统中,由于整车网络信息化的需要,希望采用总线方式,将仪表盘挂接在通信网络上,通过需求分析，本系统采用NEC 的专用汽车仪表控制器UPD780822 芯片，UPD780822 是NEC 公司的专门为汽车仪表开发的一款8 位微控制器。
它具有以下一些主要特点：4 通道大电流输出的步进电机控制器，并可用于驱动十字交叉线圈；支持34×4LCD 驱动，可以显示总里程、小计里程，还可显示档位及时钟等信号；同UPD780822 有一个CAN 通道，支持CAN2.0A 及CAN2.0B；还可以在出错时自动重发，响应远程帧自动传送；支持多报文，16 个报文缓冲，可以弹性配置接收滤波；拥有8 通道10 位A/D、3 个串行口以及低电压保护等功能。
以上这些特点在汽车仪表中都有实际的运用。
系统框图如图1 所示：图1CAN 总线收发器选用英飞凌公司的TLE7259G，是英飞凌公司专门为车载网络设计的CAN 总线收发器，该器件具有极低电磁辐射，高抵抗共模干扰的差动接受电路，断电时不影响总线状态, 针对汽车环境的总线插件保护, 过热。
基于CAN总线的汽车仪表电控单元设计
10.16638/ki.1671-7988.2017.17.034基于CAN总线的汽车仪表电控单元设计李雪梅（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：基于CAN总线的组合仪表以其独有的特点和优势取代了传统的机械指针式汽车组合仪表，成为了汽车行业制作汽车仪表时候的首要选择和必不可少的选择，并且还在汽车仪表方面不断地改进和完善，进一步加强对其的研究非常有必要。
基于此，本文主要分析了基于CAN总线的汽车仪表盘电控单元设计相关内容。
关键词：CAN总线；汽车仪表盘；电控单元；设计中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)17-86-03Design of electronic control unit for automobile instrument based on CAN busLi Xuemei( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )Abstract: CAN bus dashboard CAN bus with its unique features and advantages to replace the traditional mechanical pointer type instrument based on, become the first choice of automotive industry production when automobile instrument and essential choice, and still in the car instrument to continuously improve and perfect, it is very necessary to further strengthen the research this. This paper mainly analyzes the relevant aspects of the design of electronic control unit of automobile dashboard based on CAN bus based.Keywords: CAN bus; automobile dashboard; electronic control unit; designCLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)17-86-031 CAN总线的概念CAN总线最初是由德国Bosch公司开发的，当时消费者对汽车性能的要求越来越高，而提升汽车性能的这些控制功能都离不开大量电子装置的运用，这就使得所有电子装置之间的连接和通讯会变得越来越复杂，为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换，在1986年，Bosch公司开发了面向汽车的CAN通讯协议，它是一种多主方式的串行数据通信协议，它能够极大的解决汽车中各种电子部件之间的通讯问题，减少信号线的使用。
基于CAN总线的纯液晶汽车仪表的设计
基于CAN总线的纯液晶汽车仪表的设计摘要：由于新能源汽车仪表显示内容的独特性，传统汽车仪表的设计并不能完全适应新能源汽车的要求，本文介绍了一种基于CAN总线的纯液晶汽车仪表的设计。
该仪表以CAN总线为基础，通过微处理器进行数据采集、分析和处理，实现了仪表基本功能、动力驱动系统显示、动力能源系统参数显示以及相关系统故障信息报警等功能。
仪表界面的快捷设计，为实现仪表界面显示的丰富多彩提供了方便。
关键词：仪表；CAN；微处理器；通讯协议Abstract：As new energy automotive instrument display content uniquely，traditional car dashboard design can’t fully meet new energy vehicles requirement. The paper introduces a pure liquid crystal automotive instrument design based on CAN bus. This instrument with CAN bus conducts data acquisition，analysis and processing by a microprocessor，aims to achieve basic functions of instrument，power drive systems，power-energy systems and associated parameter display system fault message alarm. Fast designed instrument interface realize colorful instrument display to provide convenient interface.Key words：Meter；CAN；Microprocessor；Communication protocol0引言随着汽车技术的发展，人们对汽车要求也越来越高，特别是对仪表显示的直观和美观要求更高。
基于CAN总线嵌入式汽车智能仪表设计
基于CAN总线的嵌入式汽车智能仪表的设计【摘要】本文设计了一个完整的基于can总线技术的嵌入式汽车智能仪表，它包括了一般汽车智能仪表的功能，并在此基础上增加了驾驶员身份验证、gps卫星定位、全程行驶记录功能、显示打印功能、数据通讯功能等，采用一主多从的控制系统方案，各个功能有相应的模块进行完成，采用can总线通讯，各模块的数据传输通过can总线和主控制器进行数据交流，并最终完成了系统的安装调试。
汽车智能仪表,可以称作“汽车黑匣子”,是一种能对车辆行驶全过程同步记录、监控运行状态、预防交通事故发生的高新技术产品，它可详细记录车辆每次的起动时间、行驶里程、行驶时间、最高车速以及每次最高车速的持续时间,在汽车驾驶员超速行驶时发出超速报警声,储存车辆信息,具有gsm/gprs远程数据传输、gps定位等功能。
采用can总线可以使系统达到更高的指标，同时can总线已发展成为汽车电子系统的主流总线。
本文设计的嵌入式can总线汽车智能仪表采用一主多从的控制系统方案，各个功能有相应的模块进行完成，采用can总线通讯，各模块的数据传输通过can总线和主控制器进行数据交流。
1.系统硬件的总体构成本系统中总体构成包括数据中心处理模块cpu、速度采集模块、语音报警模块、距离测量模块、gsm远程监控模块、液晶显示模块、指纹识别模块、数据采集模块、gps模块、开关量输入、usb接口及光电隔离电路等组成。
2.系统主模块中单元电路设计该系统大体可以分为以下单元：速度采集单元、指纹信号处理单元、gps卫星定位信号处理单元、液晶显示单元、语音报警单元、信号采集单元、打印单元、电源单元、中心处理单元。
2.1速度采集单元速度采集模块cpu选择台湾华邦公司生产的8位单片机w77e58, 它内部集成了32kb的可重复编程的flash rom、256字节的片内存储器、1kb用于movx指令访问的sram、可编程看门狗定时器、三个16位定时器、二个增强型的全双工串行口、片内rc振荡器、双16位数据指针等诸多功能。
基于CAN总线的汽车仪表的设计
表、 指示报警灯、 多功能信息显示系统以及系统照明 等 。为了符合驾驶员 习惯 ， 车速表和转速表使用常
规 的指针 式仪表 ， 过步进 电机 驱动 仪表 指针 指示 通
出来 。
一
作者简介 ：肖楚海 （９４一）男 ， 士， １８ ， 硕 主要从 事嵌入式 系统 、 汽车电 子和现场总线研究工作。
代初 ， 为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器 之 间的数 据交换 而 开 发 的一种 串行 数 据通 讯 协议 。
它 的短帧数据结 构 、 破坏 性 总 线应 了汽 车 的实 时性 和 可靠 性 要
求， 备受汽车生产厂商的青睐。
在显示方面 ， 多功能信息显示屏采用 Ｔ ｒ Ｆ 液晶 显示屏 ， 主要显示的内容为总里程数 、 车外温度、 可 行驶里程 、 平均油耗 、 实时油耗 、 已行驶时间、 平均车 速、 车辆运行状态、 发动机冷却液温度指示、 燃油指 示以及故障诊断等其它信息。指示报警灯采用背光
Ｌ Ｄ指示 ， 示 的 内容 主要制动 报警灯 、 Ｅ 显 发动机 故 障 报警 灯 、 力 和温度报 警灯 以及 Ａ Ｓ报警 灯 等 相关 压 Ｂ 报警 信息 。
ａｅ ｇｖ ｎ． ｌ ｉｅ
Ｋｅ ｏ ｄ ： Ｃ ｕ ； ａ ｔｍｏ ｉ ｓ ｕ ｎ ； ｄ ｓ ｌｙ ｓ ｓ ｍ ｙｗ ｒｓ ＡＮ ｂ ｓ ｕ ｏ ｂ ｌ ｉ ｔ ｍｅ ｔ ｉ ａ ｙ ｔ ｅｎ ｒ ｐ ｅ
０ 引言
Ｃ 总线 是 德 国 Ｂ ＳＨ公 司在 ２ 纪 ８ Ｎ Ａ ＯＣ ０世 ０年
该汽 车组合 仪 表 由单 片机 处 理器 、 号 调理 电 信 路 、 电模块 、 供 Ｌ Ｄ显 示屏 、 Ｄ报警 指 示 灯 、 Ｃ Ｅ Ｌ Ｃ 模块 、 进 电机 模 块 以 及外 围模 块 组 成 ， 体 Ｎ Ａ 步 具
基于CAN总线的汽车仪表设计
作 ，现在只能按照顺 序串行来完成 ，从而减少 核 。这样可提高数据采集 的实时性 ，同时减轻
２ 仪 表硬 件 设 计
关键词 ：嵌入式系统 ；汽车电子 ；组合仪表；ＣＡＮ总线
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ． ＳＯ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ＭＣ９Ｓ１２ＸＨＺ５１２ ｄｕａｌ—ｃｏｌｅ ｐｍｃｅｓ￣ｒ ａｓ ｔ｝ｌｅ
科
科 技ｆ论Ｉ坛
基 于 ＣＡＮ总线 的汽车仪表设 计
ＣＡＮ ｂｕｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ａｕｔｏ Ｍｅｔｅｒ
宋 晓君 （同 济大 学软 件 学 院 在读 研 究 生 ，黑 龙 江 哈 尔滨 １５００００）
摘 要 ：由于采用高可靠的设计原 则，所 以本仪表采用 ＭＣ９Ｓ１２ＸＨＺ５１２双核 处理器为核心的汽车仪表硬件平 台。软件采 用高可靠性的基于优 先级调度的抢 占式的 实时内核 ｕｃ／ｏｓ—ＩＩ嵌入式操作 系统。通过实际的运行表 明，基于 ＣＡＮ总线的汽车仪表稳 定性 、可靠性以及精度都比传统的汽车 仪表优越。基 于 ＣＡＮ总线的汽车仪表在容错处理 和数据交换、系统管理抗干扰等方面都比传统 的汽车仪表优越。
于指示车辆当前状态 的各指示仪表 、电压模 拟 从而给系统带来繁重的开销 ；而任务划分的不 核处理器。为了提高系统的实时性 ，系统将全
量接 口、频 率模 拟量接 口、ＣＡＮ总线接 口和 够彻底 ，则会造成原来 可以并行同时运行 的操 部 的中断处理都分 配给了 ＸＧＡＴＥ协处理器 内
人机交互按键 。
ｃｏｒｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｈｉｇｈ—ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｒｉｏｒｉｔｙ—ｂａｓｅｄ ｐｒｅｅｍｐｔｉｅ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｏｆ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｃｏｒｅ ＵＣ ， ＯＳ—ＩＩ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＣＡＮ ｂｕｓ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｉｎｓｔｒｕ ｍｅｎｔ ｓｔａｂ ｉｌｉｔｙ， ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｒｅ—
详解基于CAN总线的汽车仪表系统设计—核心电路模块设计
详解基于CAN总线的汽车仪表系统设计—核心电路模块设计于汽车上的蓄电池，而汽车蓄电池是+24v(轿车为12v 电系，卡车和重型货车为24v 电系)，启动运行时发电机与蓄电池采用并联的方式对电器件供电，电压波动范围为16V-32V。
在仪表内部电路中，液晶屏背光，蜂鸣器，各功能指示灯(发光二极管)为12V，MCU(H128)单片机的芯片内部使用3v 电压、刀0 端口和外部供电电压为sv，EZPRoM 等其他电气元件为SV，所以可靠的电源转换也是本仪表能成功应用的关键技术。
由于汽车工作时负载变化大，电压波动范围大，而本系统所用器件大多是SV 和+12V 供电的，其驱动电流都比较小，以及AD 转换参考电压都需要较稳定的电压。
本系统选择的电压模块首先要进行电平转换，把+24V 转换成12v 和SV，同时保证其输入电压范围大，输出电压稳定。
本系统选用的是NS 的开关电源稳压转换器LM2574-5。
开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的-种电源方式。
LM2574 系列其可以驱动0.5A 的负载;输入电压范围大，在6V-40V 之间;只需要4 个简单的外围调整器件，即可把+24V 调整到+5V 给元器件提供稳定的电压。
而其他12V 供电的元器件可直接采用电阻进行分压后获取所需电压。
选用开关电源LM2574-5，由反馈电路控制输出电压。
其最大电流输出为0.5A，从24V 电源转换为SV 时转换效率达到80%。
仪表核心控制电源部分采用了芯片7805 做二级稳压，仪表的核心电源电路分别如图4-8 所示。
仪表从车载蓄电池获取24V 电源，经过电容Cn 滤波进入开关电源芯片LM2574-5，输出端接稳压二极管DW3 和滤波电感Ll，滤波电容C12。
该开关。
基于CAN总线的汽车仪表设计研究
基于CAN总线的汽车仪表设计研究汽车仪表是汽车与驾驶员进行信息交流的窗口，是汽车信息的中心，能够集中、直观、迅速地反映汽车在行驶过程中的各种动态指标，如行驶速度、里程、电系状况、制动、压力、发动机转速、冷却液温度、油量、各种危险报警。
随着科技进步，汽车排放、节能、安全和舒适性等使用性能不断提高，汽车电子控制程度也越来越高。
汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各种信息，并通过仪表显示出来，使驾驶员能够及时了解并掌握汽车的运行状态，以妥善处理各种情况。
这里给出一种基于CAN(Controller Area Network)总线的汽车仪表设计方案。
该仪表利用CAN 总线使其成为车身网络一部分，遵循SAE J1939 协议读取发动机转速、水温等信息。
仪表还能接收传感器的车速、油量、油压、制动气压等信号并显示，为驾驶员提供实时车辆工况。
所设计的仪表主要应用于重型运输车等领域，在某重型车辆工厂进行的试验结果表明，该仪表能够满足数据可靠性及实时性等要求。
1 CAN 总线及SAE J1939 协议1．1 CAN 总线及SAE J1939 协议简介CAN 总线属于现场总线的范畴，是德国Bosch 公司在20 世纪80 年代初为解决现代汽车中众多的控制和测试仪器之间的数据交换而开发的一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
CAN 总线的通信实时性强，数据传输速率可高达1 Mb／s，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或者光导纤维，通过标准的插接件能够方便的连接。
CAN 总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，是目前应用最广泛的一种汽车总线。
SAEJ1939 协议是美国汽车工程师协会SAE(Societv of Automotive Engineer)发布的以CAN2．0B 作为网络核心协议的车辆网络串行通信和控制协议。
J1939 是参照ISO 的开放式数据互联模型定义的7 层基准参考模型而制定的。
该协议明确规定汽车内部ECU 的地址配置、命名、通讯方式以及报文发送优先级等，并且。
基于CAN 总线的汽车仪表设计
100 AUTO TIME
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AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计
时代汽车
图 1 脉冲接口电路
VEE
VCC
D2 IN4148
C1 PULSE0
10 μF
关键词：系统功能 CAN 总线 汽车仪表 设计
Design of Automobile Instrument Based on CAN Bus Lin Binbi
A b s t r a c t ：The article elaborates on the bus instrument design scheme of automobile, mainly introduces the main functions of automobile instrument system, and designs the hardware and software, electromagnetic anti-jamming design, and the human-machine interface with interactive functions so as to bring convenience to people driving cars, and meet the requirements of automotive instrumentation.
总线汽车仪表可以根据用户自己的喜好设置 个性化界面，无论是仪表界面的颜色、图形 顺序及大小等都可自行设置，满足用户的个 性化要求。
2.2 CAN 通信功能 CAN 总线汽车仪表系统设置了外设及扩 展接口，能够进行信息交换，实现通信功能。 用户可根据需求下载相关信息到仪表中，例 如便于导航的地图以及倒车雷达等，在节省 用户时间的同时也为用户出行带来便利。另 外，设计 CAN 总线汽车仪表的基础条件，不 同的模块功能不同，则其设计准则各不相同。
基于CAN总线的汽车仪表设计
基于CAN总线的汽车仪表设计【摘要】汽车仪表作为汽车行驶过程状态信息窗口，多年来一直为模拟表盘和简单的数字表盘，既占据了车头空间又不能提升美观。
本文对此提出将汽车仪表全数字化、实时化、并将FM、MP3等娱乐信息集于一体，超速的报警系统，同时提出更优控制设计方案。
在实现过程中仍然采用欧美汽车总线标准CAN2.0总线交互信息、采用高速ARM Cortex-M3内核，ST公司产品STM32F103作为控制器实现本设计中需要的所有要求。
【关键词】CAN总线;汽车仪表;Stm32f103微控制器0.引言汽车仪表为汽车驾驶员提供了各种关于汽车的数据信息，是汽车的信息交互窗口，能够集中、直观、实时显示汽车在行驶过程中的各种动态数据，如车速、里程、油量、发动机转速、冷却液温度、各种危险警报等。
现今人们生活水平不断提高，汽车的拥有量也在逐年增加。
随着科技进步，汽车节能、环保、安全和舒适等使用性能不断提高，对汽车电控系统的要求也越来越高。
汽车电控装置除了快速和高效处理各种动态数据外，还能从审美、娱乐方面提升。
本文给出一种基于CAN (Controller Area Network) SAE J1939总线协议的汽车仪表控制器。
此控制器设计思路将获取的车速、里程、油量、发动机转速、冷却液温度等数据交互给汽车数字仪表外，还提供FM、MP3等车载娱乐信息于控制器。
交互窗口不再是模拟仪表盘，采用10寸TFT液晶触摸屏幕。
这样不仅减少了原车头模拟表盘，同时可减少原车载的模拟收音机和CD机空间，而且全数字化全彩屏给驾驶员提供更为清晰的视觉享受，超速的智能报警系统使得行驶更加人性化、安全化。
所有的信息采集、处理和现实得以高速Cortex-M3内核处理，然后直观显示在TFT液晶显示屏上。
1.CAN总线及SAE J1939协议CAN总线协议应用分类如图1所示，其中J1939协议是本控制器中所需的通信协议，J1939由美国SAE( Society of Automotive Engineer)组织维护和推广。
基于 CAN 总线的汽车虚拟仪表系统设计
第24卷 第12期2017年12月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONEIC Vol.242017 No.12基于CAN总线的汽车虚拟仪表系统设计毛泽强，杨耀权（华北电力大学 控制与计算机工程学院，河北 保定 071003）摘要：设计了一种采用ARM和Linux架构方案的汽车虚拟仪表系统，仪表通过CAN总线以及硬线接口与车辆接口连接。
介绍了CAN数据信息采集显示系统设计，嵌入式系统平台双MCU构建和人机界面设计，系统可以实现汽车虚拟仪表系统所需参数采集、处理、计算以及结果显示、存储功能。
实验结果表明该系统能够达到汽车虚拟仪表的功能设计要求。
关键词：汽车虚拟仪表；CAN通信网络；嵌入式系统；Linux；人机界面中图分类号: TP274.1 文献标志码：ADesign of Vehicle Virtual Instrument System Based on CAN BusMao Zeqiang , Yang Yaoquan(School of Control and Computer Engineering, North China Electric Power University, Hebei, Baoding, 071003, China)Abstract：A vehicle virtual instrument system is designed with ARM and Linux architecture.The instrument send and receive data through CAN bus and hard line.The design of CAN data acquisition and display system is introduced.Embedded system plat-form construction and human-machine interface design,the system can complete the acquisition, process, calculation, display and storage of the parameters of the vehicle virtual instrument system.The experiment results show that the scheme meets the design requirements of virtual instrument.Key words：vehicle virtual instrument； CAN communication network；embedded system； Linux； human-machine in-terfaceDOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2017.12.06文章编号：1671-1041(2017)12-0019-03收稿日期：2017-09-26基金项目：河北省科技厅科学技术项目（15212204D）。
基于CAN总线的汽车组合电子仪表系统设计
1.2
汽车发展已经走过了100多年的历程，汽车仪表也在不断开发和发展之中。汽车仪表发展，按其工作原理上取得的重大技术创新来分，已经经过了4代：第1代汽车仪表是基于机械作用力而工作的机械式仪表，即机械机心表：第2代汽车仪表的工作原理基于电测原理，即通过各类传感器将被测的非电量变换成电信号加以测量，称之为电气式仪表；第3代为模拟电路电子式；第4代为步进电动机式全数字汽车仪表[8]。
通常状况下，电子控制装置通过CAN总线提供稳定、可靠的低成本网络连接。在现代汽车中，采用总线的意义已远远超出节省电线的范围，它已成为车内各零部件实施信息交互的标准接口。整车的总线网络成为整车的电器平台，也就是说只要有总线存在，就可以在这个总线平台上不断增加汽车的智能化零部件[2]。总线技术促进了汽车智能化的发展[3]。根据ISO(国际标准化组织)定义的OSI模型，CAN协议定义了物理层及数据链路层规范，这为不同的汽车厂商制定符合自身需要的应用层协议提供了很大的便利。因此汽车总线技术有着相当广阔的前景。
KeyWords:CAN；car dashboard；LM3S8962；signal transmission；stepper motor；LCDdisplay
基于CAN总线的汽车组合电子仪表系统设计
1.
1.1
随着集成电路和芯片在汽车上的广泛应用，汽车上的电子控制单元越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置、安全气囊装置、电控门窗装置和主动悬架等。如果仍采用常规布线方式，即电线一端与开关相接，另一端与用电设备相通，将导致车上电线数目的急剧增加，同时复杂电路也降低了汽车可靠性，增加了维修难度。于是，先进的通信网络技术CAN总线被引入到汽车组合仪表设计中，并替代原有的机械式、电气式传统的仪表设计。它用低成本的双绞线电缆代替了车身内昂贵的导线，并大幅度减少了用线数量；提高可靠性、安全性，降低了成本[1]。
基于CAN总线的车用仪表系统的设计分析
Ｃ ＡＮ总线的车 用仪表 系统设计 方案 ，基 于对ＣＡ Ｎ总线性 能特点 的分析 ，研 究车用仪表 系统硬 件 电路 以及 软件 系 统模块的设计要点 ，望能够进一步优化 车用仪表 系统 的相 关性 能。 关键词：车用仪表 系统 ；Ｃ Ａ Ｎ总线 ；设计
中图分 类 号 ：Ｕ ４ ６ ３ 文 献标识 码
音 干扰 ，对步进 电机 驱动 方式选 择为 微步驱 动模 式 ，通 过 与常规 意义 上 的串 口通 信方 式相 比 ，在 Ｃ Ａ Ｎ总线 的实 对细 分驱 动技术 的应 用 ，以与正 弦更 为接 近的脉 冲序列 驱 际应 用 中 ，其 主要体 现 出了 以下 几个方 面 的性 能优 势 ：第 动电机 ，从而使步进 电机能够获得更小 的微 步步进 。 首先 ，在 系统 电源 电路设 计 中 ，电源转换 芯片 选型 为 基于Ｃ Ａ Ｎ 总线技术采用双线差分信号模式 ，可根据不 同环境 Ｌ ７ ８ ０ ５ 型 ，该 芯片为 三端 集成稳压 芯片 ，内部含 有过载 、过 选择 双绞线 、光 纤 以及 统筹 电缆等 通信介 质 ； 第 三 ，基于 热以及过流保护电路，系统内部电容可有效预防电源浪涌 Ｃ Ａ Ｎ 总线 的通信协议 自身对 总线挂接节点数量无 明显限制 ， 问题 ，对 电压纹波脉动有 良好的抑制效果 。 仅受发 送节 点驱 动能力影 响 ，单 个 网段节 点数量 应控 制在 其次 ，在信 号数 据采 集 电路 设计 中，以车辆 运行 速度 ３ ２ 个以 内；第四 ，基于Ｃ Ａ Ｎ 总线技术的通信协议采用短帧结 周 期信 号为例 ，输 入仪表 盘 的周期 或脉 冲信号 ，经 过信号 构 ，受外部 因素的干扰小且传输时 间短 ；第五 ，基 于Ｃ Ａ Ｎ 总 处 理 电路滤 波一调 整后 ，送 入单 片机定 时／ 计 数模块 进行测 线技术 的通信 协议 以多 主站结构 模式 ，搭 载于总 线上 的各 量 。由于Ｌ Ｍ３ ９ ３ Ｉ作 时噪声干扰 的存在 ，会 在输 出端产生尖 个节 点平 等 ，任意节点均可在Ｃ Ａ Ｎ 总线 空闲状 态下实现对数 峰 、阶跃 等干 扰存在 ，因此我们 在信 号处 理 电路 与单 片机 据 的主动发送 与传 输。 端 口之间增加 了光 电隔离 器 。光 电隔离 器Ｔ Ｌ Ｐ ５ ２ １ 是 能量型 二 、系统硬件 电路设计 元件 ，它的导通需要 ５ ． ０ ｍＡ 左右 的电流 ，由于尖 峰噪声 的电
车辆工程毕业设计58基于CAN总线的汽车仪表设计
摘要本设计致力于汽车CAN总线仪表系统的研究，深入讨论了系统的设计思想与实现方法，实现了在LabVIEW开发平台上建立基于CAN总线的虚拟仪表系统。
整个设计分为硬件系统和软件系统两部分。
其中硬件系统是以飞思卡尔公司的MC9S12XS128 作为微处理器的核心。
软件系统是利用C 语言编写程序实现两个CAN 节点之间的通讯以及利用LABVIEW编程实现单片机与虚拟仪表之间的通讯。
系统首先构建了一个由两个CAN节点组成的最简单的CAN网络。
对两个节点进行软件设计后，来实现相互之间的通讯和数据收发，同时在汽车的CAN 应用层协议基础上，上位机节点对接收的CAN报文进行处理，得到虚拟仪表各控件所对应的数据。
其中，基于LabVIEW的虚拟仪表系统开发和单片机的C语言编程是本设计的重点和难点。
关键词：CAN总线；汽车仪表；LabVIEW；C语言；单片机ABSTRACTThis paper researches automotive instrument based on CAN bus, deeply discusses the idea and the method of system design and brings forward the approach of design the automotive emulational virtual instrument system on the platform of LabVIEW software.The whole design of hardware system and software system is divided into two parts. One of the hardware system is the MC9S12XS128 as freescale's company core microprocessor. A software system is using written in C language program realization of the communication between two CAN node using G language preparation and MCU and virtual instrument LABVIEW realization of the communication between.To construct a system first composed by two CAN node of the most simple CAN network. Two nodes software design, to realize mutual communication and data transceiver, meanwhile in automobile CAN application-layer protocol basis, PC node to receive message processing, CAN get virtual instrument corresponding each control the data. Among them, the LabVIEW virtual instrument based on SCM system development and the C programming language is the design of the key and difficult.Key words: CAN Bus；Automotive Instrument；LabVIEW；C Language；SCM目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2汽车仪表的发展 (2)1.3CAN总线技术推动汽车仪表的升级换代 (2)1.4研究的基本内容 (3)第2章CAN总线原理 (5)2.1汽车总线 (5)2.2CAN总线 (5)2.2.1 CAN总线简介 (5)2.2.2 CAN总线基本特点 (7)2.2.3 CAN总线通讯介质访问控制方式 (7)2.2.4 CAN总线的物理层设计 (8)2.2.5 CAN应用软件设计原则 (8)2.3汽车的其他总线 (8)2.3.1 LIN总线简介 (8)2.3.2 FLEXRAY总线简介 (9)2.3.3 MOST总线简介 (10)2.3.4汽车总线比较 (11)2.4汽车通讯协议 (11)2.4.1 SAE J1939通讯协议 (11)2.4.2 CAN总线协议 (12)2.5本章小结 (15)第3章汽车智能仪表系统的硬件设计 (16)3.1硬件系统的组成 (16)3.2微处理器的选择 (17)3.3微处理器的介绍 (17)3.4MSCAN总线模块 (18)3.5CAN总线节点的搭建 (21)3.6串行接口电路的设计 (22)3.7按键电路设计 (22)3.8电位计电路设计 (22)3.9本章小结 (24)第4章汽车智能仪表系统的软件设计 (25)4.1LABVIEW简介 (25)4.2下位机主程序流程图 (28)4.3上位机流程图 (29)4.4按键中断函数流程图 (29)4.5CAN总线程序 (30)4.6本章小结 (44)第5章系统测试 (45)5.1整体概述 (45)5.2测试 (46)5.3本章小结 (53)结论 (54)参考文献 (55)致谢 (56)附录A 英文原文 (57)附录B 英文翻译 (64)第1章绪论1.1课题研究的目的和意义传统的汽车仪表只能为驾驶员提供汽车运行中必要而又少量的数据信息。
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[3]吴浩珪.汽车电子控制技术和车内局域网[M].北京:电子工业出版社, 2003.
[4]江思敏. PCB和电磁兼容设计[M].北京:机械工业出版社,2006.
[17] SAE J1939 Recommended practice for a serial control andcommunication vehicle network [S]. Society of AutomotiveEngineers，2000.
六、备注
指导教师签字：
年 月 日
教研室主任签字：
年 月 日
设计的实物模型，设计说明书，程序。
四、设计（论文）进度安排
（1）熟悉任务书，了解相关信息，准备资料，填写开题报告：第1~2周（3月1日~3月13日）
（2）掌握CAN总线与汽车仪表的绘制，并提出相应问题：第3~7周（3月14日~4月18日）
（3）对系统的软、硬件进行设计，并利用C语言进行软件编程：第8~11周（4月19日~5月16日）
（二）选题的目的、意义
目的：在CAN总线技术的基础上，研究和设计了一款CAN总线汽车仪表。该仪表通过编程实现数据接收、处理以及显示。该设计利用CAN总线将仪表纳入整个车身网络，通过对CAN总线数据读取、处理和显示，实时反映车辆工况。
意义：将CAN总线技术应用于汽车数字式组合仪表的开发,使仪表所需的发动机转速、车速、水温等主要信号均通过其它车载电控系统的CAN协议接口直接读取,避免现有汽车数字式仪表每个信号均采用传感器到仪表点对点的信号获取与传输方式带来汽车线束多、质量大、故障率高的不足,减少了传感器和汽车线束的数量,降低了仪表成本,提高了系统工作可靠性。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
1.主要内容
1、汽车仪表模拟信号的设计
2、CAN总线通信的研究与实现，仪表与信号模拟装置的之间能进行CAN总线通信。
3、通过PC上位机显示LABVIEW设计的虚拟仪表。
2.要求
（1）对系统的软、硬件进行设计，并利用C语言进行软件编程。
（2）进行实验分析。
三、设计（论文）完成后应提交的成果
[8]周立功. ARM微控制器基础与实战[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.
[9]史久根,张培仁,陈真勇. CAN现场总线系统设计技术[M].北京:国防工业出版社,2004.
[10]饶运涛,邹继军,关勇芸.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[11]朱建军,刘进.基于μC/ OS -Ⅱ操作系统的汽车组合仪表的设计[J].中国仪器仪表,2007 (1) :60262.
[15]Steven F Barrett, Daniel J Pack. Embedded Systems Design andApp licationswith the68HC12and HCS12 [M].Publishing Houseof ElectronicsIndustry,2006.
[16] SAE J1939/21 Data link layer[S].Society of Automotive Engineers，2000.
[12]王田苗,魏洪兴.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京:清华大学军，郑勇芸．现场总线CAN原理与应用技术［M］.北京：北京航空航天出版社，2003．
[14]刘剑，沙微，姜凡．CAN总线及SAE J1939通讯协议在汽车上的应用［J］．机电工程技术，2006，35（10）．
毕业设计（论文）任务书
学生姓名
系部
汽车与交通工程学院
专业、班级
指导教师姓名
职称
教授
从事
专业
车辆工程
是否外聘
□是 否
题目名称
基于CAN总线的汽车仪表设计
一、设计（论文）目的、意义
（一）研究现状
汽车仪表是汽车工作状态的信息显示中心,是驾驶员与汽车进行信息交流的平台,是保证汽车安全行驶的关键零部件之一。近年来随着微电子技术、控制技术、网络通信技术的发展, CAN总线协议在车载电控系统中得到了广泛应用,因此汽车仪表可通过CAN总线直接在总线网络上读取所需的输入信号,无须专门布置传感器,从而可使汽车仪表系统得到大大简化,同时也显著降低了仪表的成本。因此,将CAN总线通信应用于汽车仪表已成为发展的必然趋势。
（4）进行实验分析：第12~14周（5月17日~6月6日）
（5）毕业论文总结、评阅、审核及修改不足：第15~16周（6月7日~6月20日）
（6）为毕业论文答辩做准备及答辩：第17周（6月21日~6月27日）
五、主要参考资料
[1]王绍光,夏群生,李建秋.汽车电子学[M].北京:清华大学出版社, 2005.
[5]陈智勇，罗诗途，田希晖，基于CAN总线技术的车辆虚拟仪表数据采集系统的设计，微计算机信息，2003年第19卷第12期：78-80.
[6]唐志勇,暴宏志.汽车仪表指针控制技术[J] .汽车电器,2007 (7) :123.
[7]马忠梅. ARM嵌入式处理器结构与应用基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.