關于CAN總線汽車儀表的研究

儀表采用VID6606驅動器驅動步進電機。每片VID6606可同時驅動4路步進電機。在其頻率控制端輸入脈沖序列F(SCX)，即可控制輸出端使步進電機的輸出軸以微步轉動，每個微步電機輸出軸轉動1/12(°)，最大角速度可達600(°)/s。該電機驅動器具有以下特點：硬件微步驅動、簡單易用，電機只需速度F(sex)和方向(CW/CCW)2個控制端、所有輸入引腳都有干擾過濾器、寬工作電壓、低電磁干擾輻射。儀表板指針采用VID-29電機驅動，電機內置減速比180/1的齒輪系，能夠將數字信號直接準確地轉為模擬的顯示輸出。該電機具有很高的顯示精度，其步距角最小可達到1/2(°)。圖 3所示為VID6606驅動儀表電路。

該儀表利用LCD顯示時間、燃油消耗量以及產生故障時故障名稱，處理器發送的信號先經74HC245功率放大后，然后送至液晶屏F2000LCD顯示。LCD電路如圖4所示。

2.3 系統軟件設計

系統軟件設計分為主程序、CAN通信、數據采集處理和數據顯示等4個模塊。主程序模塊通過調用各個子模塊程序來處理數據處理：CAN通信模塊負責發送和接收數據;數據采集及處理模塊完成對各種類型數據的采集以及計算;數據顯示模塊將車速、油壓以及信號燈等信息顯示在儀表上。

圖5為系統主程序流程，該系統主程序流程分為：1)系統初始化。系統初始化主要包括初始化系統時鐘、CAN節點、LCD液晶屏、步進電機等，并使能CAN 中斷，設置CAN屏蔽碼和驗收碼。CAN節點初始化主要是初始化CAN控制器并中斷CAN控制器：2)讀取傳感器以及CAN總線數據，并驅動指針以及 LCD等顯示，同時等待CAN接收中斷。3)CAN接收中斷產生，進入接收中斷子程序讀取數據。判斷數據是否符合數據接收條件，如果符合，則接收數據。此過程逐位比較接收到的29位標識符與驗收碼、屏蔽碼，只有標識符相應位與驗收碼相應位相同，系統才開始接收數據。4)處理器將接收的報文進行解析，提取需要的數據并進行處理。處理器對傳感器傳來的數據和CAN總線讀取的數據進行處理計算，得到相應的指針驅動參數，計算出指針轉角，并根據初始化的步進電機的參數計算出指針轉動速度。指針轉動速度與相應的參數變化速度成正比。同時計算出車輛行駛里程并累加到總路程上。5)處理器將包含車輛工況的一組脈沖序列發送至步進電機驅動器，驅動器驅動步進電機以微步方式轉動，指示出相應的發動機轉速、車速、水溫以及油壓等;處理器將包含車輛總路程等信息的數據發送至 LCD控制器，控制器控制LCD顯示相應的總路程等：處理器改變相應的I/O引腳狀態直接點亮/關閉相應的指示燈。

2.4 故障顯示

該儀表能夠從CAN總線接收故障代碼并對故障代碼進行解析，與預先寫入的故障碼比對后找到對應的故障信息并顯示在LCD屏幕上。每一類型的數據都有特定的數據幀ID，系統根據幀ID判斷故障產生的位置。如果收到的是單幀故障，則系統來提取總字節數和總包數;如果收到的是多幀故障，系統則連續提取故障診斷報文至特定的字節，然后根據故障代碼查找故障類型。

3 結束語

在研究CAN總線和SAE J1939協議的基礎上，設計CAN總線汽車儀表。該設計充分利用LM3S2948以及VID6606的功能，較大程度上降低了系統外圍電路的設計以及成本。多次實車試驗結果表明，相對于常規儀表，該CAN總線儀表具有以下優點：抗干擾能力強，傳輸速率高，能夠保證數據有效、快速、穩定地傳輸;減少車身布線，硬件方案軟件化實現，簡化了設計，降低了成本;及時、直觀地查看車輛故障;CAN總線將整車構成一個網絡系統，能夠提升系統的靈活性，方便地增加設備，擴大了可開發的空間。