CAN在汽车数字仪表中的应用探讨

周清清

摘 要：根据计算机网络技术在汽车应用中的发展趋势，以汽车数字仪表为对象，设计了以总线网络技术为数据传输框架的仪器系统。通过建立CAN总线智能节点，显示终端设置仪器系统，驱动电路的设计和软件平台和多任务调度的数字仪器建立的实时操作系统，显示系统的独特设计，最后实现了应有的功能。

关键词：CAN 总线技术 数字仪表 结构

中图分类号：U463.7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（a）-0004-02

经过100年的发展，现代汽车已从纯机械化的起步成为微电子、控制、信息、材料等高科技技术、智能应用平台的整合。为了满足人们对汽车的安全性和舒适性需求以及国家对能源及环境的改善，节能减排和环境保护等方面的功能需求不断提高，大量的计算机网络、通信控制等科学技术成果已应用于汽车工业、自动控制功能集成，向着网络化与智能化的方向发展。汽车仪表是现代汽车集存储、分析、识别、控制功能、显示和控制等功能的关键部件之一。其能够体现汽车的各类型参数，保证辅助行车的安全。相对比现代类型的汽车所显示信息的内容时，高精度电子化设备，传统设备转换为数字设备已成必然。与ECU传感器有效的各部分之间形成一种可靠的数据形式，该文提出了一种网络技术集成的微处理器，建立数字信息交换的平台是基于CAN总线网络，通过ECU系统的数据交换，降低了能源的消耗，优化了汽车仪表的安全，实现了汽车的可靠性与舒适性，提高了通用性的设备产品，使得产品更加的向着标准化与系列化迈进。

1 数字仪表体系总体结构的设计

1.1 体系主要功能的分析

通过查阅相关资料，确定了数字仪表系统的主要功能，如下：继承和提高了模拟功能速度、里程、燃料的形式，一个数字信号、温度等参数的实时采集、传输、处理和显示。车辆运行和ECU工作的实时监控，如标志、声音异常，以及其他形式的报警灯面板，可以使系统实现自我急救保护。个性化设置，用户可以选择与搭配，充分显示了具有设置风格的仪器，仪表盘的控制面板的颜色所显示的内容、大小、浏览器与位置的关系、图片的切换更具有人性化。在仪表上扩展日历、倒车雷达显示、行车记录仪、GPS导航与WiFi等等软硬件的功能。此外，模块化设计方便配置其他车辆供用户进行选择。在体系的整体结构上，满足了模块系统设计规范化与标准化的要求，嵌入式的实时操作具有控制与协调体系数据采集、数字传输、处理与存储、显示和储备的优点。

1.2 体系总体结构的方案

根据仪表的功能要求和系统设计要求，该文采用CAN总线通信技术和TFT-LCD技术，采用ARM处理器和嵌入式实时操作系统平台确定系统方案的整体结构。

2 CAN 通信模块接口设计

CAN总线网络结构在该文中，一个节点可以视为一个数字仪表，所以这是一个CAN总线通信的模块需要有控制器和收发器，平衡逻辑电平转换的差异，能够完成发送和接收数据节点的内容。该文分析了可以收发器和两个接口之间的接口设计。

2.1 CAN 控制器的基本结构

因为LPC2478协议控制器是嵌入式主控制器，数据链路层的协议和物理层的功能不需要独立连接。

2.2 CAN 收发器的基本结构

本文选用TJA1040收发器作为CAN控制器和总线接口，实现两发在总线引脚保护汽车瞬态环境之间的差异，支持3.3 V和5 V的电压，可以连接到至少110個节点。

2.3 数字仪表体系的RTOS 平台

数字仪表系统采用嵌入式实时操作系统（RTOS）平台进行多任务和时间管理。为了提高系统的实时性和效率。在μC/OS-II实时操作系统，免费开源代码，操作方便，对硬件要求低的优点，已被选定为开发平台。内核μC/OS-II需要运行在LPC2478中并实现其功能，本部分的重点是结合了有限的空间，在这里留下了μC/OS-II LPC2478移植过程，μC/OS-II任务设计是整个系统设计中的应用的一个基本组成部分。

3 体系的软件设计

3.1 体系任务的分析

该文研究总线车载数字表显示了体系的驱动状态参数：燃油、速度、水和路程。显示了需要报警的信号：安全带、轮胎压力、电池、门开关、润滑油、制动器与转向器等。根据所显示的信息比要求，相应的工作分为：发送、液晶显示、按键扫描、可总线接收与报警等。每个任务同步和数据通信是通过信号量之间的协调，实现了优先级与消息的呈现。

3.2 任务的优先级设置

不同的信号显示，不同优先级的任务可以显示不同数值。依据良好的工作秩序安排仪器设备，确定本文工作的优先级：优先启动系统；LCD显示报警，设置为最高优先级；CAN总线接收数据设置优先级液晶屏实时动态信息显示应可以优先保留；液晶仪表显示设置，将数据发送到CAN总线的优先级；暂时设定优先级；设定的扫描按钮为优先级最低，每个任务通信的整体之间的关系可以优先设置。

4 数字仪表体系

LCD图形的接口实现了系统与用户功能的交互，使最后的链接布局和展示图形功能的实现主要是通过调用GUI函数写一系列的图形绘制功能。分析方法在这上面提到的任务1，仪表板的速度，燃料，冷却液，根据实时监测数据的传感器节点显示，并根据里程计算数据值。通过编写和使用功能任务1信息显示和报警指示结果，仪表板采取高对比度的颜色为背景，设置警报信号显示了仪表盘顶部的区域，依据实际里程的特殊情况来报警。相应的速度、燃料和水温参数都显示在一个圆形指针式。桌子上的明亮的黄色表盘轮廓在正确的安排，当燃料<1/10，规模变为红色，并显示旁边的“低燃料！”；与明亮的绿色表盘右下轮廓区域布局，在>3/4度的水表面温度变成红色，并显示“水温度太高！”；在两位数分别记录了总里程与即时里程；底部数字显示了时间。

5 结语

该文以汽车数字仪表体系为研究的主要对象，实时操作了该体系平台，详细介绍了CAN网络通信技术传输的数据，实现了对液晶屏显示该车辆信息的功能化，开发成套的汽车数字智能仪器体系的原型。该文只是简单从理论的角度来考虑，探讨了嵌入式车载数字仪表体系的应用，完成了体系的硬件和软件设计，从实用性和产品的端到端有了相当大的差距，还需要不断的探索和研究。

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