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拖拉机发动机故障诊断系统设计基于虚拟仪器和ＣＡＮ总线王㊀峰(洛阳职业技术学院汽车工程系ꎬ河南洛阳㊀４７１００３)摘㊀要:以拖拉机发动机为研究对象ꎬ利用虚拟仪器和ＣＡＮ总线ꎬ配合必要的传感器ꎬ设计了一套拖拉机发动机故障诊断系统ꎮ系统将采集到的传感器参数信息与本地参数信息数据库进行对比ꎬ诊断出发动机存在的故障问题ꎮ实验结果表明:系统对发动机故障信号的采集以及诊断具有较好效果ꎬ且系统可靠性高㊁操作简单ꎬ能够精准地检测出发动机故障ꎮ关键词:拖拉机发动机ꎻ虚拟仪器ꎻＣＡＮ总线ꎻ故障诊断中图分类号:Ｓ２１９.１ꎻＴＰ３９１.９㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００３－１８８Ｘ(２０１９)０７－０２６４－０５０㊀引言发动机是拖拉机最主要的组成部件之一ꎬ为拖拉机的正常行驶提供动力来源ꎬ拖拉机的基本性能大多都与发动机性能息息相关ꎮ因此ꎬ对发动机检测评估成为当今拖拉机性能评估的重要手段ꎮ在检测当中ꎬ一般需要对正在运行中的拖拉机发动机进行全方位的检测㊁分析ꎬ进而得出拖拉机发动机的综合性能指标ꎮ本文根据拖拉机发动机的特点ꎬ利用虚拟仪器ꎬ以ＬａｂＶＩＥＷ为开发平台ꎬ配合必要的传感器及数据采集卡开发出一套多功能㊁智能化的拖拉机发动机故障诊断系统ꎮ１㊀虚拟仪器技术与ＣＡＮ总线概述１.１㊀虚拟仪器技术虚拟仪器具有性能卓越㊁可扩展空间大及开发周期短等特点ꎬ在自动化检验和测试领域的仪器系统中得到了迅速发展ꎮ２０１６年ꎬＮＩ公司销售了超过６００万个新测量通道ꎬ带动了全球虚拟仪器技术的发展ꎮ目前ꎬ全世界各个地方超过２５０００用户在使用虚拟仪器技术ꎬ包括ＴＩ㊁Ｎｏｋｉａ㊁Ｓｉｅｍｅｎｓ及Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ等ꎬ已在航天航空㊁互联网㊁医疗器械㊁石油及交通运输等领域普及应用ꎮ虚拟仪器组件方案如图１所示ꎮ虚拟与传统仪器特点对比如表１所示ꎮ收稿日期:２０１８－０３－２６基金项目:河南省高等学校重点科研计划项目(１７Ｂ５２００２２)作者简介:王㊀峰(１９７０－)ꎬ男ꎬ河南洛阳人ꎬ副教授ꎬ(Ｅ－ｍａｉｌ)ｑｉｕｈａｏ－５２１＠１６３.ｃｏｍꎮ图１㊀常见虚拟仪器的组件方案Ｆｉｇ.１㊀Ｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｃｈｅｍｅｏｆｃｏｍｍｏｎｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ表１㊀虚拟与传统仪器特点对比Ｔａｂｌｅ１㊀Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｖｉｒｔｕａｌａｎｄｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ虚拟仪器传统仪器用户自定义厂商定义研发周期短ꎬ维护费用低研发周期长ꎬ维护费用高软件是核心硬件是核心价格低廉价格昂贵开放灵活㊁可重复使用及配置固定可以连接网络和远程仪器进行通信智能连接有线设备自动㊁智能化功能单一㊁操作不变１.２㊀ＣＡＮ总线原理ＣＡＮ总线遵循ＩＳＯ/ＯＳＩ标准模型ꎬ其分层结构包括数据链路层和物理层ꎬ数据链路层又包括ＬＬＣ和ＭＡＣ两个子层ꎮＬＬＣ主要由数据封装/拆装㊁帧编码㊁媒体访问管理㊁错误检测㊁出错标定及应答等构成ꎻＭＡＣ则被细分为位编码㊁位定时和同步等ꎮＣＡＮ总线体系结构如图２所示ꎮ媒体访问控制子层ＭＡＣ是ＣＡＮ总线层级体系中的核心层ꎬ分为发送和接收两块ꎮＭＡＣ的功能框架如图３所示ꎮ图２㊀ＣＡＮ总线体系结构图Ｆｉｇ.２㊀ＴｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆＣＡＮｂｕｓ图３㊀ＭＡＣ的功能框架图Ｆｉｇ.３㊀ＴｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｆｒａｍｅｗｏｒｋｄｉａｇｒａｍｏｆＭＡＣ２㊀拖拉机发动机常见故障拖拉机发动机种类较多ꎬ结构相差也较大ꎬ但大多包括气缸体㊁气缸套㊁气缸盖和气缸垫等部件ꎮ拖拉机发动机结构如图４所示ꎮ拖拉机发动机在工作中ꎬ由于各种原因经常会出现一些故障ꎬ主要是由零件磨损或锈蚀㊁卡滞㊁零件疲劳出现裂迹㊁元器件烧损㊁油气管路堵塞和保养不善等引起ꎮ为实现拖拉机发动机的检测与故障诊断ꎬ需要对发动机参数进行分析ꎬ得到检测项目的具体参数信息ꎮ其中ꎬ在电路方面ꎬ主要由点火系统㊁起动系统㊁电喷电控系统等引起故障ꎻ在燃料供给方面ꎬ主要由供油系统㊁空气供给系统等引起故障ꎻ在机械方面ꎬ主要由曲柄连杆机构㊁配气机构等引起故障ꎮ图４㊀拖拉机发动机结构图Ｆｉｇ.４㊀Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｔｒａｃｔｏｒｅｎｇｉｎｅ３㊀发动机故障诊断系统硬件设计发动机上的温度㊁位置㊁声音㊁压力和速度等传感器ꎬ可以准确采集到发送机运转时的各种参数信息ꎮ当发动机发生故障时ꎬ传感器采集到的数据信息会跟着变化ꎮ因此ꎬ发动机故障诊断系统主要是对传感器的检测数据信息进行数值分析并得到结果ꎮ发动机故障诊断系统硬件体系结构如图５所示ꎮ图５㊀发动机故障诊断系统硬件体系结构图Ｆｉｇ.５㊀Ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｅｎｇｉｎｅｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｓｙｓｔｅｍ该故障诊断系统将一个完整的故障监测和诊断任务分配给ＬａｂＶＩＥＷ诊断层㊁ＮＩ数据采集层㊁ＣＡＮ通讯网络层及发动机电控单元ＥＣＵ层ꎮ其中ꎬＬａｂＶＩＥＷ诊断层主要是将ＮＩ数据采集到的信息与本地参数信息数据库进行对比ꎬ诊断出发动机存在的故障问题ꎻＮＩ数据采集层是信息采集载体ꎬ实时采集ＣＡＮ通讯网络层的数据信息ꎬ并传送给ＬａｂＶＩＥＷ诊断层ꎻＣＡＮ通讯网络信息传输载体ꎬ数据经由它实时发送给监测诊断核心层ꎻＥＣＵ指的是汽车电脑(相当于动物的大脑)ꎬ主要功能是负责收集各个传感器的参数信息ꎬ然后发出控制指令ꎬ使在最佳状态发动机工作ꎮ４㊀发动机故障诊断系统软件设计４.１㊀发动机故障诊断系统软件总体框架设计软件是一个检测系统的核心与灵魂ꎬ决定了整个平台性能的好坏ꎮ发动机故障诊断系统软件总体框架如图６所示ꎮ图６㊀发动机故障诊断系统软件总体框架图Ｆｉｇ.６㊀Ｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｆｒａｍｅｗｏｒｋｄｉａｇｒａｍｏｆｅｎｇｉｎｅｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｓｙｓｔｅｍｓｏｆｔｗａｒｅ４.２㊀系统软件的前面板设计本设计中ꎬ前面板用于设置串口号㊁存储路径㊁报警上限数值㊁显示报警及观察输出波形ꎮ系统软件前面板如图７所示ꎮ图７㊀系统软件前面板Ｆｉｇ.７㊀Ｔｈｅｆｒｏｎｔｐａｎｅｌｏｆｓｙｓｔｅｍｓｏｆｔｗａｒｅ设计步骤如下:１)打开ＬａｂＶＩＥＷ１３.０ꎬ在新建窗口中单击ＶＩꎬ创建一个新的ＶＩ程序ꎬ会弹出前面板和程序框图两个窗口ꎬ以下操作均在前面板中进行ꎮ２)选择控件»新式»修饰»下凹盒ꎬ在前面板放置一个下凹盒ꎬ同时调整它至适当的大小ꎬ作为整个上位机的背景ꎮ３)选择控件»新式»图形»波形图表ꎬ拖动控件ꎬ把它放置在下凹盒的左方ꎬ并调整大小ꎬ使其适应于整个上位机背景ꎬ用来显示接收到的数据ꎮ把标签改为 实时曲线显示 ꎮ选中 图例 ꎬ单击右键ꎬ选择属性ꎬ将曲线的颜色改为绿色ꎬ并在其下面添加一个数值显示ꎮ双击Ｙ坐标的起始值ꎬ键入０ꎬ双击终值ꎬ键入５０ꎮ系统软件前面板程序框图如图８所示ꎮ图８㊀系统软件前面板程序框图Ｆｉｇ.８㊀Ｔｈｅｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｆｒｏｎｔｐａｎｅｌｏｆｓｙｓｔｅｍｓｓｏｆｔｗａｒｅ４.３㊀噪声测试模块的设计与编写发动机的整机振动不但会影响其本身的工作可靠性ꎬ且还会影响车辆行驶的平顺性和乘坐的舒适性ꎮ因此ꎬ可以通过测试来掌握发动机的主要振动部位㊁振动方式及造成振动的激振源ꎬ进而采取有效的主动及被动减振㊁隔离措施ꎬ消除或减弱发动机的各种振动ꎬ既可以延长发动机的使用寿命ꎬ又可以提高拖拉机行驶的安全性及乘坐的舒适性ꎮ拖拉机发动机故障诊断系统采用ＮＩ公司的Ｌａｂ￣ＶＩＥＷ软件模块设计ꎬ程序框图结构简单㊁直观㊁编写方便ꎮ噪声测试结果如图９所示ꎮ图９㊀噪声测试结果显示Ｆｉｇ.９㊀Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｏｆｎｏｉｓｅｔｅｓｔ５㊀实验结果与分析为验证本文设计的基于虚拟仪器和ＣＡＮ总线的拖拉机发动机故障诊断系统设计的可行性和可靠性ꎬ利用该系统对故障为 发动机启动困难ꎬ怠速不稳 的拖拉机发动机进行检测和分析ꎮ发动机转速传感器和冷却液温度传感器检测结果ꎬ如图１０和图１１所示ꎮＬａｂＶＩＥＷ诊断层采集到发动机转速以及冷却液温度与本地参数信息数据库进行对比ꎬ诊断出发动机存在的故障问题是油管碰偏或管路接头的滤网长期使用未经清洗ꎬ造成油路堵塞ꎬ导致拖拉机发动启动困难ꎮ通过与对维修人员诊断结果进行对比ꎬ证明了系统检测判断的准确性与客观性ꎮ图１０㊀发动机转速传感器检测结果Ｆｉｇ.１０㊀Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄｓｅｎｓｏｒ图１１㊀冷却液温度传感器检测结果Ｆｉｇ.１１㊀Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒｏｆｔｈｅｃｏｏｌａｎｔ６㊀结论将虚拟仪器和ＣＡＮ总线引入到拖拉机发动机的故障诊断中ꎬ并利用图形化编程语言ＬａｂＶＩＥＷ开发了一套拖拉机发动机的故障诊断分析系统ꎬ探索了虚拟仪器在拖拉机发动机性能检测中的应用ꎮ实验验证表明:系统对发动机故障信号的采集以及诊断具有较好效果ꎬ且可靠性高㊁操作简单ꎬ能够精准地检测出故障原因ꎬ减轻了维修人员的工作量ꎮ参考文献:[１]㊀李漫江.基于人工智能的农用拖拉机发动机故障快速诊断研究[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１７ꎬ３９(１１):２２９－２３３. [２]㊀李秀芬.基于虚拟仪器的发动机故障检测系统的研究[Ｊ].科技创新与应用ꎬ２０１７(１６):７３.[３]㊀刘平华.飞机发动机故障诊断专家系统研究[Ｄ].青岛:青岛科技大学ꎬ２０１７.[４]㊀曲景辉ꎬ郑利民ꎬ马忠磊.基于虚拟仪器的汽油发动机故障诊断研究[Ｊ].汽车维修技师ꎬ２０１７(５):１２５. [５]㊀张琦.基于车联网的汽车发动机远程故障诊断系统的研究[Ｄ].长沙:中南林业科技大学ꎬ２０１７.[６]㊀庞伟飞.总线技术在汽车电气系统中的应用[Ｊ].山东工业技术ꎬ２０１６(２０):２８８.[７]㊀周俊.航空发动机振动监测与故障诊断系统研究[Ｄ].武汉:华中科技大学ꎬ２０１６.[８]㊀宣亮.汽车发动机故障诊断系统的软件设计与实现[Ｄ].北京:中国科学院大学ꎬ２０１５.[９]㊀聂立新.基于优化支持向量机模型的发动机故障诊断[Ｄ].沈阳:东北大学ꎬ２０１５.[１０]㊀胡楠.基于虚拟仪器技术的汽车自动变速器故障诊断平台开发[Ｄ].长春:吉林大学ꎬ２０１４.[１１]㊀孙培峰.基于ｉｎｔｅｒｎｅｔ的远程发动机故障诊断技术实现[Ｊ].浙江水利水电专科学校学报ꎬ２００３(２):５０－５１. [１２]㊀张杰飞ꎬ王培.汽车发动机故障诊断教学虚拟系统的设计与开发[Ｊ].湖南农机ꎬ２０１４ꎬ４１(４):６１－６３. [１３]㊀毕胜尧.基于ＤＳＰ的汽车发动机故障诊断及预测系统研究[Ｄ].哈尔滨:哈尔滨理工大学ꎬ２０１４.[１４]㊀王冬.基于虚拟仪器的集控舵控制器故障诊断平台设计与实现[Ｄ].南京:南京航空航天大学ꎬ２０１４.[１５]㊀崔中清ꎬ薛金红ꎬ杨小强.基于层次分析法的发动机故障诊断专家系统[Ｊ].机械制造与自动化ꎬ２０１２ꎬ４１(３):５３－５５.[１６]㊀刘丽芳.汽车发动机故障诊断系统[Ｄ].太原:太原理工大学ꎬ２０１２.[１７]㊀万骞骞.基于ＣＡＮ总线的车窗控制ＥＣＵ的研究[Ｄ].长沙:湖南大学ꎬ２０１１.[１８]㊀毕海波.重型ＣＮＧ发动机车载诊断(ＯＢＤ)系统研究[Ｄ].北京:北京交通大学ꎬ２００９.[１９]㊀王建英.基于虚拟仪器技术和ＣＡＮ总线的监测系统设计[Ｄ].武汉:武汉理工大学ꎬ２００９.[２０]㊀陈智勇ꎬ张玘ꎬ罗诗途ꎬ等.基于ＣＡＮ总线技术的车辆虚拟仪表数据采集系统的设计[Ｊ].微计算机信息ꎬ２００３(１２):７８－７９ꎬ５８.[２１]㊀白继伟ꎬ罗书强ꎬ叶进ꎬ等.多功能拖拉机发动机余热利用系统设计[Ｊ].农机化研究ꎬ２００８(１２):１９５－１９７. [２２]㊀余春暄ꎬ张明杰ꎬ段建民.混合动力汽车的在板故障诊断系统研究[Ｊ].机械与电子ꎬ２００８(６):３９－４２.[２３]㊀侯冬冬ꎬ于良杰ꎬ马建辉.基于ＣＡＮ总线和虚拟仪器技术的汽车ＣＡＮ节点测试仪设计[Ｊ].世界电子元器件ꎬ２００８(４):９４－９６.[２４]㊀刘应吉ꎬ张天侠ꎬ闻邦椿ꎬ等.基于ＣＡＮ总线的发动机ＰＳＡ故障诊断系统[Ｊ].东北大学学报:自然科学版ꎬ２００８(２):２５４－２５７ꎬ２６１.[２５]㊀梁皖贵.基于虚拟仪器的信号设备测试系统故障检测及误差分析[Ｄ].北京:北京交通大学ꎬ２００８.[２６]㊀王志武.基于虚拟仪器技术的信号处理与故障检测系统[Ｊ].火箭推进ꎬ２００７(４):５２－５５.[２７]㊀余有芳.基于虚拟仪器的车辆底盘集中润滑系统工作特性的研究[Ｄ].杭州:浙江大学ꎬ２００６.[２９]㊀王立大.基于网络化虚拟仪器技术的拖拉机综合性能检测系统研究[Ｄ].杭州:浙江大学ꎬ２００４.ＤｅｓｉｇｎｏｆＦａｕｌｔＤｉａｇｎｏｓｉｓＳｙｓｔｅｍｆｏｒＴｒａｃｔｏｒＥｎｇｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＶｉｒｔｕａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄＣＡＮＢｕｓＷａｎｇＦｅｎｇ(ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＬｕｏｙａｎｇＶｏｃａｔｉｏｎａｌ＆ＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅꎬＬｕｏｙａｎｇ４７１００３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔａｋｉｎｇｔｒａｃｔｏｒｅｎｇｉｎｅａｓｏｂｊｅｃｔｏｆｓｔｕｄｙꎬｉｔｄｅｓｉｇｎｅｄａｓｅｔｏｆｔｒａｃｔｏｒｅｎｇｉｎｅｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｓｙｓｔｅｍｂｙｕｓｉｎｇｖｉｒ￣ｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄＣＡＮｂｕｓꎬａｎｄｗｉｔｈｎｅｃｅｓｓａｒｙｓｅｎｓｏｒｓ.Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒｗｉｔｈｔｈｅｌｏｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｄａｔａｂａｓｅꎬｔｈｅｆａｕｌｔｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅｉｓｄｉａｇｎｏｓｅｄ.Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｅｎｇｉｎｅｆａｕｌｔｓｉｇｎａｌꎬｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｉｍｐｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎꎬａｎｄｉｔｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｔｅｃｔｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｓｔａｒｔｉｎｇｆａｕｌｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｔｒａｃｔｏｒｅｎｇｉｎｅꎻｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔꎻＣＡＮｂｕｓꎻｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ２０１９年７月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第７期。
《基于CAN总线的嵌入式人机交互终端的设计与开发》篇一一、引言随着嵌入式系统技术的快速发展，人机交互终端在各种设备中的应用越来越广泛。
本文将探讨基于CAN总线的嵌入式人机交互终端的设计与开发，通过结合CAN总线的通信特性和嵌入式系统的特点，设计出一款具有高效、稳定和智能特性的人机交互终端。
二、系统需求分析1. 功能需求：该人机交互终端需要实现数据采集、传输、显示及用户操作指令的接收等功能。
2. 性能需求：系统应具备高可靠性、实时性、可扩展性等特点，以满足不同场景的应用需求。
3. 硬件需求：包括微处理器、CAN总线接口、显示屏等硬件设备。
三、系统设计1. 硬件设计(1) 微处理器选择：选用高性能、低功耗的微处理器，如ARM Cortex系列，以满足系统的实时性和稳定性要求。
(2) CAN总线接口设计：采用高速CAN总线接口，实现与其他设备的通信。
(3) 显示屏选择：根据实际需求选择合适的显示屏，如TFT 液晶屏等。
2. 软件设计(1) 操作系统选择：选用适用于嵌入式系统的操作系统，如Linux或RTOS。
(2) 通信协议设计：采用CAN通信协议，实现与其他设备的通信。
(3) 人机交互界面设计：设计简洁、直观的用户界面，方便用户操作。
四、系统实现1. 硬件实现根据硬件设计要求，完成电路板的设计与制作，包括微处理器、CAN总线接口、显示屏等硬件设备的连接与调试。
2. 软件实现(1) 操作系统移植：将选定的操作系统移植到硬件平台上。
(2) 驱动程序开发：编写微处理器、CAN总线接口等硬件设备的驱动程序。
(3) 人机交互界面开发：使用C++或Qt等开发工具，开发简洁、直观的人机交互界面。
五、系统测试与优化1. 系统测试：对系统进行全面的测试，包括功能测试、性能测试和稳定性测试等。
2. 问题排查与修复：针对测试中发现的问题进行排查和修复。
3. 系统优化：根据测试结果和用户反馈，对系统进行优化，提高系统的性能和用户体验。
《基于CAN总线的嵌入式人机交互终端的设计与开发》篇一一、引言随着嵌入式系统技术的快速发展，人机交互终端在各种设备中的应用越来越广泛。
CAN（Controller Area Network）总线作为一种高性能、高可靠的现场总线技术，广泛应用于汽车、工业自动化等领域。
本文将探讨基于CAN总线的嵌入式人机交互终端的设计与开发，以提高系统的交互性能和通信效率。
二、系统需求分析在设计和开发基于CAN总线的嵌入式人机交互终端时，首先需要进行系统需求分析。
该阶段主要包括确定系统的功能需求、性能指标以及硬件和软件环境要求。
功能需求方面，终端应具备数据采集、处理、传输以及与用户进行交互的能力。
此外，还需支持远程控制、故障诊断等功能。
性能指标方面，要求终端具有高可靠性、低延迟以及良好的兼容性。
硬件环境要求包括CPU处理器、内存、存储等；软件环境则要求支持实时操作系统以及相应的驱动程序和应用程序接口。
三、硬件设计硬件设计是嵌入式人机交互终端的基础。
设计过程中，需要选择合适的微处理器、存储器、通信接口等硬件设备。
此外，还需考虑电路设计、电源管理以及抗干扰性等方面的问题。
在微处理器的选择上，应考虑其性能、功耗以及成本等因素。
存储器方面，需根据系统需求选择适当的内存和存储空间。
通信接口方面，应选择支持CAN总线的接口芯片，并设计相应的电路实现与CAN总线的连接。
此外，还需考虑电源管理模块的设计，以确保终端在各种工作环境下都能稳定运行。
四、软件设计软件设计是实现嵌入式人机交互终端功能的关键。
在软件设计过程中，需要确定系统的软件架构、操作系统以及驱动程序等。
软件架构方面，可采用分层设计思想，将系统分为应用层、传输层和驱动层等。
应用层负责实现终端的各项功能，传输层负责数据的传输和处理，驱动层则负责与硬件设备的通信。
操作系统方面，可选择实时操作系统以满足系统的实时性要求。
驱动程序方面，需编写支持CAN总线的驱动程序以及其他必要的驱动程序。
《基于CAN总线的嵌入式人机交互终端的设计与开发》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提升，嵌入式人机交互终端作为现代工业控制系统中不可或缺的一部分，扮演着信息交换与控制的桥梁角色。
在各种通讯协议中，CAN总线因其可靠性与高效性在工业控制领域得到广泛应用。
本文旨在介绍一种基于CAN总线的嵌入式人机交互终端的设计与开发方法，探讨其系统架构、功能设计及实现过程。
二、系统架构设计1. 硬件架构基于CAN总线的嵌入式人机交互终端硬件架构主要包括主控制器、CAN通信模块、显示模块、输入模块及电源模块等部分。
主控制器负责处理各种数据与指令，CAN通信模块用于与其他设备进行数据传输，显示模块提供用户界面，输入模块接收用户指令，电源模块为整个系统提供稳定的电力供应。
2. 软件架构软件架构包括操作系统、驱动程序、应用程序等部分。
操作系统负责管理硬件资源，驱动程序用于实现硬件与操作系统的接口，应用程序则负责实现具体功能。
在软件设计中，应注重实时性、稳定性和可扩展性。
三、功能设计1. 数据通信功能终端应具备通过CAN总线与其他设备进行数据通信的能力，包括数据的发送与接收。
同时，需支持多种通信协议，以满足不同设备的通信需求。
2. 人机交互功能终端应提供友好的用户界面，支持文本、图形等多种显示方式。
同时，应具备丰富的输入方式，如键盘、触摸屏等，以满足用户的不同需求。
3. 控制功能终端应具备对其他设备的控制能力，包括远程控制、自动控制等多种方式。
同时，应具备故障诊断与报警功能，及时发现并处理设备故障。
四、实现过程1. 硬件实现硬件实现包括主控制器的选型与配置、CAN通信模块的连接与配置、显示模块与输入模块的选型与连接等。
在硬件选型与配置过程中，应考虑成本、性能、可靠性等因素。
在硬件连接与配置过程中，需严格按照硬件接口规范进行，确保硬件的正常工作。
2. 软件实现软件实现包括操作系统的选择与配置、驱动程序的编写与调试、应用程序的编写与测试等。
《基于CAN总线的嵌入式人机交互终端的设计与开发》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提升，嵌入式人机交互终端作为现代工业控制系统的重要组成部分，其设计与开发显得尤为重要。
本文将详细介绍基于CAN总线的嵌入式人机交互终端的设计与开发过程，包括系统架构、硬件设计、软件设计、通信协议以及实际应用等方面。
二、系统架构设计1. 整体架构基于CAN总线的嵌入式人机交互终端的整体架构包括硬件层、驱动层、应用层等部分。
硬件层负责实现终端的物理连接和信号处理；驱动层负责管理硬件设备，为应用层提供接口；应用层则负责实现人机交互功能。
2. 硬件设计硬件设计是嵌入式人机交互终端的基础，主要包括主控制器、显示模块、输入模块、通信模块等部分。
主控制器负责整个系统的控制和数据处理；显示模块用于呈现信息；输入模块用于接收用户输入；通信模块则负责与CAN总线进行通信。
三、软件设计1. 操作系统软件设计采用嵌入式操作系统，如Linux或RTOS等，以满足实时性和稳定性要求。
操作系统负责管理硬件资源，提供多任务处理、文件系统等功能。
2. 软件开发环境软件开发环境包括编译器、调试器、开发工具等。
编译器和调试器用于编写和调试程序；开发工具则提供项目管理、代码编辑等功能。
3. 通信协议通信协议采用CAN总线协议，实现终端与上位机之间的数据传输。
协议包括物理层、数据链路层、网络层和应用层等部分。
物理层负责实现电气特性和信号传输；数据链路层负责帧的管理和传输；网络层负责实现数据的寻址和路由；应用层则负责实现具体的业务逻辑。
四、硬件与软件集成1. 驱动程序开发驱动程序是连接硬件和软件的桥梁，负责管理硬件设备。
根据硬件设备的特性，编写相应的驱动程序，实现设备的初始化、数据读写、中断处理等功能。
2. 人机交互界面开发人机交互界面是嵌入式人机交互终端的核心部分，负责呈现信息和接收用户输入。
根据实际需求，开发相应的界面，包括图形界面和文本界面等。
界面应具有友好、易用、美观等特点。
