基于CAN的汽车行驶记录仪的设计

基于CAN总线技术的汽车仪表的研究及应用CAN总线技术是一种高效的数据通信方式，其在汽车行业中得到了广泛的应用。

汽车仪表是汽车电子控制系统中的一个重要组成部分，它可以反映汽车各项数据的状态，包括速度、油量、水温等。

本文将探讨CAN总线技术在汽车仪表领域的应用。

一、CAN总线技术简介CAN是Controller Area Network的缩写，意为控制区域网络。

它是一种高效的串行通信协议，能够实现多个模块之间的快速通信和高效协同工作。

CAN总线技术被广泛应用于汽车、机器设备、航空等领域。

二、汽车仪表中CAN总线技术的应用1、CAN总线架构CAN总线技术可以将汽车上的所有电子设备连接在一起，形成一个网络系统。

这个网络系统由控制单元、传感器、执行单元等组成。

在CAN总线架构中，多个控制单元可以互相通信，实现各个系统之间的信息交换。

这种方式简化了车辆的电子控制系统，减少了布线复杂度，节省了成本。

2、数据传输CAN总线技术通过数据总线进行通信，传输速率高，可靠性强。

在汽车仪表中，CAN总线技术能够快速地将各种传感器所采集到的数据传输到中央控制器上，并实时地更新汽车仪表上的信息。

3、HMI设计在汽车仪表中，CAN总线技术可以实现控制单元与显示器之间的通讯，从而提高了仪表的操作性和用户体验。

CAN总线技术可以为汽车仪表的HMI设计提供更多的自由度，使设计更加灵活，达到更好的视觉效果和使用体验。

三、总结CAN总线技术在汽车仪表领域的应用，不仅能够提高汽车仪表的性能和效率，还可以使汽车控制系统更加整合化和紧凑化。

在未来，随着汽车电子化程度的不断提高，CAN总线技术将会在汽车行业中发挥更加重要的作用。

四、CAN总线技术在汽车仪表中的未来应用1、车联网未来的汽车控制系统将会不断向车联网方向发展。

通过CAN总线技术，车载设备和智能手机可以实现高速、便捷的数据交互。

这种数据交互方式不仅可以优化车辆行驶过程，还可以实现远程控制、数据共享等功能。

并及 时显 示 与存 储 。能 针 对 运 行故 障及 异 常 情况 提 供 报 警 信
息 ． 且 要 尽 可 能兼 容 现 有 仪 表 的 信 息接 口与功 能． 车 仪 表 并 汽
Ｌ ２７ ＰＣ ４ ８
系 统整 体 结 构 由微 处 理器 Ｌ Ｃ ４ ８Ｃ Ｎ通 信 、脉 冲接 口 、 Ｐ ２７ 、Ａ 液 晶屏／ 摸屏 、 ０接 口 、／ 触 Ｉ ／ Ａ Ｄ接 口 、 电源 模块 等 组 成 ． 系统 总体
设 计结 构 框 图 如 图 １所示 ：
图 １ 系 统 总体 设 计 结 构 框 图
控 制 核心 采 用 Ａ Ｍ 芯 片 Ｌ Ｃ ４ ８ Ｒ Ｐ ２ ７ ，该 芯片 是基 于支 持 实 时仿 真 跟 踪 的 １ 、２位 Ａ Ｍ７ Ｄ — ６位 ３ Ｒ Ｔ ＭＩＳ内
收 稿 日期 ：０ １ １ １ ２ １ －ｌ — ３
信 号整 形成 标 准 的脉 冲信 号 ，Ｎ１７主要 功 能 是 进行 光 电隔离 ． ６ ３ １３２ ／ ． ． Ａ Ｄ接 口电路
Ａ Ｄ接 口电路 主要 接 收 电机 的 电压 、 ／ 电流 、 温度 等模 拟信 号 ．／ Ａ Ｄ接 口电路 如 图 ５所示 ：
ｖｃｃ
Ｕ∞ ｌＩ
ｕｏ ２ｌ ｏ
ＣＡＮＧ
图 ３ Ｐ ２７ Ｌ Ｃ ４ ８与 Ｃ Ｎ 收发 器 的连 接 电路 Ａ
脉 冲接 Ｅ 电路 主 要接 收 电 动汽 车 的 车速 和 电动 机 转 速等 脉 冲信 号 ， 冲接 口电路 如 图 ４所 示 ： ｌ 脉
阻
ＶＥＥ ＶＣＣ
阻
． ［ 吐 一ｏ ４ ｌ ＿ Ｏ Ｃ １ 卜 ４ ｕ 一 Ｆ ・９ Ｌ ８ Ｆ ｃｎ ｌ－ 上 ，＿ Ｕ ２＾ ｌ — ｑ Ｇ 一 Ｎ Ｄ Ｉ Ｒ ３ ０

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。

[2](法)胡思德(Daniel ROUCHB) .汽车车载网络(VAN /CAN /LIN)技术详解[M].北京:机械工业出版社, 2006.
[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。