隨著汽車上的電子裝置越來(lái)越多,，汽車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生,，控制器局域網(wǎng)（CAN,，Controller Area Network）開(kāi)始大量應(yīng)用與汽車之上。如何利用汽車網(wǎng)絡(luò)中的信息,，以便于司機(jī)與乘客了解車輛信息,，是一項(xiàng)需要展開(kāi)的研究。本研究從CAN總線獲取汽車儀表板所需的數(shù)據(jù),，并在液晶顯示屏上動(dòng)態(tài)顯示,，這一系列任務(wù)在硬件支持的情況下全部由高級(jí)語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。

1,、CAN總線技術(shù)

　　目前存在多種汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,，CAN總線技術(shù)屬于現(xiàn)場(chǎng)總線范疇，CAN是控制局域網(wǎng)絡(luò)（Control Area Network）的簡(jiǎn)稱,，最早由德國(guó)BOSCH公司推出,，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信，其縱向規(guī)范現(xiàn)已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),，由于得到了Philip,、Siemence、Motorola,、Intel,、Fusitu等公司的支持，它已成為國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線,。它有效支持分布式控制及實(shí)時(shí)控制,，并采用了帶優(yōu)先級(jí)的CSMA／CD協(xié)議對(duì)總線進(jìn)行仲裁。因此,，CAN總線允許多站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送,，這樣，既保證了信息處理的實(shí)時(shí)性,，又使得CAN總線網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)成多主結(jié)構(gòu)的系統(tǒng),，保證了系統(tǒng)的可靠性。另外,，CAN采用短幀結(jié)構(gòu),，且每幀信息都有校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性,、低傳輸出錯(cuò)率,。其傳輸介質(zhì)可以使用雙絞線、同軸電纜或光纖,。

2,、汽車儀表的發(fā)展及趨勢(shì)

　　按汽車儀表在工作原理上取得的重大技術(shù)創(chuàng)新來(lái)分，可以劃分為4個(gè)階段,，或稱為經(jīng)過(guò)4代,。第1代汽車儀表是基于機(jī)械作用力而工作的機(jī)械式儀表,，人們習(xí)慣稱這類儀表為機(jī)械機(jī)心表；第2代汽車儀表的工作原理基于電測(cè)原理,，即通過(guò)各類傳感器將被測(cè)的非電量變換成電信號(hào)加以測(cè)量,，通常稱這類儀表為電氣式儀表；第3代為模擬電路電子式,；第4代為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式全數(shù)字汽車儀表,。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及液晶現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，汽車儀表的發(fā)展趨勢(shì)將更加體現(xiàn)這些高新技術(shù)的結(jié)合,。如儀表的功能由軟件和硬件共同來(lái)完成儀表的功能由軟件和硬件共同實(shí)現(xiàn),，而且主要是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。這對(duì)于量大且對(duì)成本極為敏感的汽車儀表有特殊意義,，因?yàn)檐浖拈_(kāi)發(fā)費(fèi)用分?jǐn)偟矫總€(gè)儀表上是非常少的,。與僅由電子線路硬件組成的汽車儀表相比，帶有ＥＣＵ的汽車儀表,，其功能的實(shí)現(xiàn)手段更加靈活多樣,。產(chǎn)品的“柔性”更好，即在推出新款產(chǎn)品時(shí),，能最大限度地利用以前產(chǎn)品的硬,、軟件設(shè)計(jì)成果僅做少量修改便可，這在產(chǎn)品更新?lián)Q代很快的今天和未來(lái)特別重要,。

3,、基于CAN總線的汽車儀表設(shè)計(jì)方案

　　3.1 設(shè)計(jì)思想

　　本文利用車輛網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，從CAN總線上采集汽車儀表面板所需要的數(shù)據(jù),，如車速,、水溫、燃油,、里程等,，經(jīng)處理器處理后進(jìn)行各種實(shí)時(shí)控制和顯示。不是像傳統(tǒng)的儀表面板那樣,，本設(shè)計(jì)用液晶顯示屏動(dòng)態(tài)顯示所采集并用軟件處理的數(shù)據(jù),。這樣可以隨時(shí)根據(jù)需要，由軟件實(shí)現(xiàn)儀表面板的擴(kuò)充,。整體網(wǎng)絡(luò)具有自診斷功能,，降低系統(tǒng)的故障率，同時(shí)使用CAN總線方式使得整體系統(tǒng)工作更加及時(shí),、準(zhǔn)確,，提高了安全性,、可靠性，更具有智能化和人性化,。

　　由于本設(shè)計(jì)只是實(shí)驗(yàn)性研究以及各汽車總線數(shù)據(jù)編碼的多樣性,，本設(shè)計(jì)自行開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)單的ECU，用于采集車速,、燃油,、水溫、里程等數(shù)據(jù),。然后由CAN總線通過(guò)CAN－PC接口卡接入PC機(jī),，再由軟件編程來(lái)完成從CAN總線采集到的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示。這里用Visual Basic編程,。系統(tǒng)共享娛樂(lè)系統(tǒng),、導(dǎo)航系統(tǒng)所用的計(jì)算機(jī)。作為實(shí)驗(yàn)性研究,，可由筆記本電腦代替PC機(jī),。然后進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如抗干擾,、準(zhǔn)確度,、工作穩(wěn)定性、振動(dòng)的影響,、溫度的影響等,。

　　3.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及所用器件

　　該測(cè)試系統(tǒng)由液晶顯示器、PC-CAN接口卡,、單片機(jī),、CAN控制器（SJA1000）、CAN總線發(fā)送/接收驅(qū)動(dòng)器（PCA82C250）,、和各數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成,。

　　專用液晶顯示屏用來(lái)顯示轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力,、水溫,、燃油消耗等；PC機(jī)用來(lái)處理CAN總線上的數(shù)據(jù)并通過(guò)軟件顯示于顯示屏上,；PC－CAN接口卡完成PC機(jī)與CAN之間的通信,；自行設(shè)計(jì)的ECU完成從各傳感器采集數(shù)據(jù)，通過(guò)CAN收發(fā)器連于CAN總線上,。其中的PC－CAN接口卡通過(guò)RS232接口或UAB與PC機(jī)相連,，PC－CAN接口卡再通過(guò)總線與自行設(shè)計(jì)的ECU相連。在實(shí)際中PC－CAN接口卡與車輛CAN總線相連，可采集大量數(shù)據(jù)信息,，從而隨時(shí)可通過(guò)軟件編程把這些信息在顯示屏上動(dòng)態(tài)顯示出來(lái),。

　　3.3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　PC－CAN接口卡選用CAN232智能CAN接口卡，它適合CAN-bus的小流量數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用,，最高可達(dá)500幀/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率,，提供廣泛和強(qiáng)大的軟件支持。支持在VC++,、C++Builder,、Delphi和VB等開(kāi)發(fā)環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì)。該接口卡為用戶提供了編程需要的三個(gè)文件：CAN232dll.DLL,，CAN232dll.LIB,，ExportHead.H。

　　CAN協(xié)議控制器選用SJA1000,，它是Philips公司生產(chǎn)的適合汽車環(huán)境的獨(dú)立CAN控制器,，支持CAN2.0B協(xié)議。CAN發(fā)送/接收驅(qū)動(dòng)器選用Philip公司的PCA82C250,，它是CAN控制器和物理傳輸線路之間的接口,，它可以用高達(dá)1Mbits/s的位速率在兩條有差動(dòng)電壓的總線電纜上傳輸數(shù)據(jù),。

　　3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　CAN2.0的分層結(jié)構(gòu)是按ISO/OSI模型對(duì)CAN結(jié)構(gòu)的描述,。數(shù)據(jù)鏈路層又分為邏輯鏈路層（LLC，Logical Link Control）和媒體訪問(wèn)控制（MAC,，Medium Access Control）兩個(gè)層,。LLC層完成下列功能：為數(shù)據(jù)發(fā)送以及以及遠(yuǎn)層數(shù)據(jù)請(qǐng)求傳送服務(wù)；判斷是否接受接收到的數(shù)據(jù),；提供恢復(fù)管理和超載處理,。

　　MAC層主要定義了傳輸協(xié)議，包括信息幀格式,、仲裁方式,、應(yīng)答信號(hào)、錯(cuò)誤檢測(cè),、錯(cuò)誤信令和故障限制等,。

　　物理層實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的物理信號(hào)的傳送，主要定義網(wǎng)絡(luò)的電氣特性,。CAN網(wǎng)絡(luò)中可以采用多種不同的物理層協(xié)議,。

　　本研究用VC編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)汽車儀表數(shù)據(jù)的顯示。PC—CAN接口卡自帶三個(gè)文件CAN232dll.DLL,，CAN232dll.LIB,，ExportHead.H，其中ExportHead.H描述了動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)CAN232dll.DLL所定義的外部函數(shù),。如下所示：

　　void OpenSerialPort(int nPort,，unsigned int Baud),；

　　void CAN232Send(unsigned char*sdata，size_t  Len),；

　　void CAN232Setting(unsigned char*sdata,，size_t Len)；

　　char CAN232Receive(unsigned char*CANReceive),；

　　將接口卡所帶的三個(gè)文件拷貝在VC目錄下,，在VC菜單的PROJECT->SETTING中的LINK項(xiàng)下，填入CAN232dll.LIB,。然后在程序的頭文件中加入“＃include ExportHead.H”,。

4、結(jié)論

　　本研究只有一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn),，所以顯示器所顯示的數(shù)據(jù)只有轉(zhuǎn)速,、機(jī)油壓力、水溫,、燃油消耗,，但是在實(shí)際的汽車網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)編程我們可以動(dòng)態(tài)獲得CAN總線上的所有信息,，并能夠以友好的人機(jī)界面顯示,，使車輛信息對(duì)駕駛員或乘客透明化。所以基于CAN總線的汽車儀表軟件實(shí)現(xiàn)是汽車儀表設(shè)計(jì)的一個(gè)新的嘗試,。