一种基于CAN总线的车辆虚拟仪表数据采集系统设计
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1 引言 现在总线技术有很多种。从成本上讲，RS-232/485的成本都比CAN低;速度上讲，工业以太网等也都不错。为什么唯独CAN在汽车电子中得到亲睐? 从成本上来说，CAN比UART、RS-232/485高，但比以太网低;从实时性来说：CAN的实时性比UART和以太网高，为了保证安全，车用通信协议都是按周期性主动发送，不论是CAN还是LIN,对实时性要求高的消息其发送周期都小于10ms(每辆车都有好几条这样的消息)，发动机、 ABS和变速器都有几条这样的消息;从可靠性来说，CAN有一系列事故安全措施，这是UART和以太网都不具备的，多点冗余也是UART(点对点传输)和工业以太网(数据传输距离短)难于实现的，所以CAN出现后，由于价格的原因，最初应用得最多的地方并不是汽车，而是对成本不敏感的工业控制和医疗设备，如：工业上的DEVICENET、SDS、CANOPEN,医疗上MRI等。至于工业以太网的产生，其背景与个人PC的普及是分不开的，现在工业控制中的 PCBASED就是一个例子，但汽车控制是不能用一台PC的，要达到汽车控制的要求，成本上也不容许。而LIN的传输过程只有20Kbps,显然不能作为独立的汽车总线控制要求，一般它只配合CAN在汽车上做辅助之用。 车辆是一个特殊的应用环境，车辆自动化程度的不断提高给车辆仪表提出了更高的要求，传统的动磁式仪表已经越来越不适应现代智能交通工具发展的需要，而虚拟仪表因其具有交互、智能和便于扩展等特点而受到广泛重视。本课题要求为某车设计一套虚拟仪表，上位机采用基于RTOS开发环境的PC104嵌入式微机。车辆环境数据采集系统作为虚拟仪表的一个最重要的子系统，要求完成数据的采集和通信功能，而且具有较高的适时性和可靠性。本文根据作者体会介绍了用 Philips公司的高性能单片机P80C592设计车辆数据采集系统的方法，重点介绍了系统设计和CAN通信编程。 2 系统简介 根据设计要求，本系统主要完成传感信号的处理以及车辆的工况数据采集并将数据通过CAN总线送上位机，要求处理16路模拟信号、4路频率信号和 32路扩展 IO信号，采集参数主要有：发动机机油压力、水温、油温、转速、车速、变速箱油压、油箱油量以及电网电压、车门状态、转向灯指示、车体超宽指示以及车内环境示警等，信号的形式有电压、频率、以及开关量信号，信号频率范围为0~ 6KHZ. 2.1 系统硬件结构设计 图1给出了系统硬件结构图。系统采用的核心器件为Philips公司的8位高性能微控制器P80C592,它与标准80C51完全兼容，其主要特性有：内建能与内部RAM进行DMA数据传送的CAN控制器;4个捕获端口和2个标准的16位定时/计数器;8路模拟量输入的10位ADC变换器;2×256字节在片RAM和一个Watch Dog.P80C592的在片CAN控制器可以完全实现CAN协议，减少了系统连线，增强了诊断功能和监控能力。数模转换器件选用12位的 AD1674A,分辨率为0.02%,转换时间为25uS.为了提高系统抗干扰能力，在模-数电路之间和系统到CAN总线之间采用了光电隔离，并且将模拟电路和数字电路分别设计成两块独立的PCB板，两板通过栈接组成一个完整的系统。 |
