基于CAN系统的汽车无线测量系统

2014-03-08 来源：elecfans

　　1 引言

　　随着汽车电子的发展，汽车内电子产品越来越多，汽车发动机、底盘和车身等电控系统中的电控单元数量不断增加，同时它们之间的通信也越来越重要。在汽车内利用网络技术，可大大提高系统之间信息传递的可靠性，同时可大大减少汽车线束的数量，降低汽车电气系统的成本。本文提出并实现了一种利用单片机组成CAN系统，利用蓝牙无线传输技术对汽车运行数据进行采集与处理的方法。CAN总线符合ISO11898标准，最大传输速率可达1Mbps,最大传输距离为10km,传输介质可为双绞线。它具有如下的一些技术特性：

　　1)多主方式工作，非破坏性的基于优先权的总线仲裁技术;

　　2)采用短帧结构，受干扰概率低，每帧信息都有CRC检验及其他检错措施;

　　3)对严重错误具有自动关闭总线的功能，使总线的其他操作不受影响。

　　在汽车运行过程中，车载射频装置如汽车立体声系统、GPS导航设备、卫星数字音频无线电业务(SDARS)装置、GSM无线电收发器以及其它电器设备均可能造成干扰或受到干扰，这些射频干扰信号会对汽车无线系统的数据流造成不良影响。如果应用传统的无线数据传输技术，传输的数据的速率和准确率都不能很高，从而不能实现快速、准确地进行数据的传输，而把蓝牙无线传输技术用在汽车上可以很好地解决这个问题。

　　本文所用蓝牙模块采用英国CSR公司的BC417芯片，并与SST公司的8M的FLASH芯片39VF800A构成了模块。

　　模块的硬件图如图1所示。

图1　蓝牙模块原理图

　　此模块的主要特点如下：

　　1)采用CSR主流蓝牙芯片，符合蓝牙V210标准。

　　2)串口模块上底板带有RS232接口和TTL接口，任选一种接口使用，使用313～5V电源。串口对用户而言是透明的。

　　3)蓝牙芯片采用向前纠错编码，通信效率高，自动跳频，抗干扰能力强。

　　4)波特率为1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200,230400,460800,921600,1382400,可在程序中根据实际需要设置。

　　5)休眠电流：小于1MA,工作电流：40MA。

　　2　系统硬件结构原理图

　　本文利用MICROCHIP公司的内嵌CAN控制器的18F4580芯片与CAN收发器芯片MCP2515构成CAN网络系统，并用18F4580芯片自带的10位AD传感器实现了对汽车发动机节气门位置信号的测量，同时利用智能数字传感器DS18B20对发动机的水温信号进行测量。利用蓝牙模块把测量的信号无线传给上位机，利用VC++编写数据接收与处理的程序实现数据的实时显示与存储，并可显示数据值随时间的变化关系曲线图，测量结果直观。系统的硬件原理图如图2所示。

图2　测量系统原理图

　　5　蓝牙无线传输系统

　　MAX232芯片把转换后的信号传给由CSR公司的BC417构成的蓝牙主(发射)模块。BC417蓝牙模块可以设定数据传输速率，在保证发射信号的质量的情况下，可以尽量采用高速率的传输。本文中的传输速率为38400bps。另一块BC417蓝牙芯片构成的从(接收)模块在接收到数据信号后，通过MAX232芯片转换电平传给上位机微机的串口。

　　6　上位机信号接收处理系统

　　上位机微机的串口接到信号后，用VC++开发工具编写了面向对象的程序对数据包进行处理。为了直观的显示数据的数值和其随时间的变化关系，本程序可显示实际节气门位置信号与水温的数值，另可显示节气门位置信号的变化曲线。上位机程序的界面如图4所示。

　　本文利用的是SerialPort类来实现此功能，这种方法对使用者来说只要关心设定相关的通讯参数，而不用关心封装的实现方法，程序的模块化和维护性好[5]。在使用中采用串口事件响应方式工作。为了更直观的显示出数据随时间变化的曲线，编写了一个利用封装的BUTTON类控件实现的显示界面。此控件可方便地实现对数据的坐标、背景、数据的单位与数据的更新速度等属性进行设定，显示效果良好。