基于SAE J1939協議的車輛信息采集與診斷模塊

2 模塊設計開發
2．1 硬件電路設計
設計的模塊由微控制器、CAN總線接口、信號采集處理電路、接口電路等部分組成，如圖1所示。在實際的車載環境中，此模塊通過CAN總線獲取報文，并根據SAE J1939協議計算得出車輛的發動機轉速、節氣門開度、水溫以及故障代碼等信息，而燃油量、轉向泵壓力、制動氣壓等其它信息則從相應傳感器以模擬量、開關量、脈沖量等形式獲取，在經過信號采集處理電路進行分壓濾波整形處理后直接送往微控制器進行A／D變換處理。這些信息經過微控制器計算處理后通過USB和UART接口傳送給車載多媒體設備或虛擬數字儀表設備。

主控處理器采用ST公司的STM32F103C8T6，它基于ARM公司新一代32位Cortex-M3內核，可提供1．25 DMIPS／MHz的處理能力，內部帶有ADC、I2C、UART、USB等外圍接口，特別是其內部帶有支持CAN 2．0B協議的CAN控制器，位速率達lMb／s，具有兩個接收FIFO，3級14個可調節的濾波器，可收發ll位標準幀或29位擴展幀。因此可以省去類似設計中必須帶有的CAN協議接口器件SJAl000，大大降低了外圍電路的成本。
圖2給出了模塊CAN總線接口部分的電路。系統采用帶隔離及TVS保護的通用CAN收發器CTM8251T為CAN控制器與物理總線之間提供接口，CTM8251T內部集成了信號隔離電路和所有必需的CAN電平轉換電路，具備差動發送和接收功能，同時帶有TVS保護，可以支持最高1Mb／s的通訊速率，單芯片實現了CAN節點的數據收發、隔離、保護功能；從而省卻了傳統設計中采用的光電耦合器件、DC-DC隔離、CAN收發器等多種器件，既簡化了設計又節約了成本。

汽車的電磁環境非常復雜，既有內部各模塊之間的相互干擾(包括雨刮器、冷卻風扇電機、發電機等產生的傳導干擾、輻射干擾)，也有外界對其產生的干擾(環境電磁場、人體放電和大自然的干擾雷電)。因此本模塊的設計主要采用了以下幾個方面的抗電磁干擾措施：首先，加裝鐵氧體互感器件抑制線路板的輻射和外部傳導干擾；其次，采用了帶隔離及過壓保護功能的CAN接口器件；再次，在輸入電源處采用TVS管抑制外部傳導干擾。