汽车总线数字组合仪表设计
汽车组合仪表的设计与实现
汽车组合仪表的设计与实现汽车组合仪表是汽车驾驶舱内的重要部件，它能够为驾驶员提供车辆行驶、发动机运转、安全系统等各种信息。
本文旨在探讨汽车组合仪表的设计思路、实现方法以及效果评估，并展望未来的发展方向。
在设计汽车组合仪表时，需要考虑到以下几个方面：整体结构：汽车组合仪表一般由转速表、车速表、燃油表、水温表、气压表、里程表等多个仪表组成。
这些仪表需要以方便驾驶员读取的方式布局和设计。
显示方式：汽车组合仪表通常采用LED、LCD、VFD等显示技术，以提供高清晰度、高亮度的数字或图形显示。
一些高端车型还采用了全液晶仪表，以提供更加个性化的显示风格和更多的信息。
数据来源：汽车组合仪表的数据来源于各种传感器和控制系统。
例如，车速表和转速表的数据来自车速传感器和曲轴传感器；燃油表的数据来自油量传感器；水温表的数据来自水温传感器等。
汽车组合仪表的实现方法包括硬件和软件两个方面。
硬件实现：汽车组合仪表的硬件通常包括传感器、控制器、显示屏等。
传感器负责采集各种数据，如车速、转速、油量、水温等；控制器则负责处理这些数据，并输出相应的控制信号，以驱动显示屏显示相应的信息；显示屏则负责将信息呈现给驾驶员。
软件实现：汽车组合仪表的软件部分主要包括数据采集、数据处理、数据显示等模块。
数据采集模块负责从传感器中读取数据；数据处理模块则对采集到的数据进行处理和分析，以便于显示；数据显示模块则负责将处理后的数据在显示屏上显示出来。
对于汽车组合仪表的实际效果评估，主要从以下几个方面进行考虑：显示清晰度：评估汽车组合仪表显示屏的清晰度是否足够高，以便于驾驶员在各种光线条件下都能够清晰地读取信息。
数据准确性：评估汽车组合仪表传感器采集数据的准确性和可靠性，以及控制器处理数据的准确性和实时性。
响应速度：评估汽车组合仪表的响应速度是否足够快，以便于驾驶员在车辆行驶过程中能够及时地获取相关信息。
可读性：评估汽车组合仪表的信息显示是否直观易懂，以便于驾驶员能够快速地理解和掌握车辆的行驶状态信息。
基于CAN总线的组合汽车仪表盘的设计
总一 睾 蝴 ｉ。
摘要：现代汽车将会越来越多地装用各种用途的电子化仪表 ，造型新颖和功能强大的电子化仪表显示装置 ，
将是今后汽车仪表盘的发展趋势和潮流 。本文介绍了以微处理器及其扩展电路构成的组合汽车仪表盘的设
计思想及软件 、硬件设计技术。本汽车仪表盘将步进 电机指针式仪 表和液 晶显示器的虚拟仪表结合起来 ，
三 、系 统 硬 件 电路 设计 １、 电源 模 块 由于 汽 车 蓄 电池 普 遍 提 供 的 电源 电压 是 １２Ｖ ，而 本 系
统 中采 用 的 多 个 芯 片 的 电压 是 ５Ｖ，因 此 涉 及 到 电压 的 转 换 问
题 ，考虑到流经的负载电流较大 ，仅靠 ７８０５三端稳压芯片进 行 电压 转 化在 本 系 统 中 并不 能满 足要 求 ， 因此 本系 统采 用 如
图 ２所 示 的 方 法进 行 分 流稳 压 。 其 中 电阻 Ｒ，的选 择 至 关 重 要 ，它 的阻 值 决 定 了 流 经 三 端
稳 压 管 ７８０５的 电流 ，ｌ， 当负 载 电流 ｌ＞Ｉｒ时 ，三 极 管 ＴＩＰ１２７ 导 通 ，其 余 电流 （Ｉ２：Ｉ－Ｉ１）流 经 三 极 管 （ＴＩＰ１２７）再 流 向负 载 ，
ＣＡＮ控 制 器 和 ＣＡＮ 收 发器 三 部份 组成 ，如 图 ３所 示 。其 中 ， ＣＡＮ 控 制 器 用 于 执 行 ＣＡＮ 通 信 协 议 ， 即按 照 ＣＡＮ 协 议 的
规 范进 行 信 息 的收 发 ，主 要 功 能 包 括 信 息 缓冲 和验 收滤 波 。 本 系 统 中 ，ＣＡＮ 主 节 点上 远 光 灯 、近 光 灯 、左 右 方 向灯 、
传 盛 器 世 界 ２０１０．０４
ｗｗ ｓｅｎｓｏｎｖｏｒｉｄ．ＣＯｍ．Ｃｉｌ
针对can总线的汽车数字仪表系统的设计及实现
重庆邮电大学硕士论文第五章测试与应用表５．２固定转速指示误差测试情况ｌ发动机实际转速（转／分钟）５００１０００１５００２０００２５００３０００ＩＩ指针指示误差（转／分钟）４１０４１０４１０４１０４１０４１０ｌ设计完成的转速表已由四联集团生产出实际产品，实际产品如图５．１所示。
图５．１转速表产品５．２汽车数字仪表系统测试及应用５．２，１仪表系统的测试为了对仪表的功能进行验证，设计的最后将仪表和车身网络一起进行了测试．对ＣＡＮ通信功能的测试主要是通过网络上其它ＣＡＮ节点向仪表发送报文，再将仪表接收到的报文通过串行通信口传送到Ｐｃ机上进行显示．由于实验条件所限，无法对实际的车速、转速等信息进行采集、传递，测试中是由网络上其它ＣＡＮ节点向仪表节点发出模拟的车速、转速等信息。
测试中分别由其他节点向仪表发送了仪表参数和灯光控制两种报文，测试结果如图５．２所示。
重庆邮电大学硕士论文第五章测试与应用图５．２仪表接收ＣＡＮ报文测试图从图中可以看到，标识符为０１５４的报文为仪表参数信息，车速为前两个字节ＯＸ００１Ｃ，即２８Ｋｍ／ｈ，第三、四字节为发动机转速０Ｘ０３２０，酃８００ｒ／ｍｉｎ。
这与我们所发送的模拟信息完全一致，证明仪表节点实现了和ＣＡＮ网络的正确通信。
仪表的其余功能模块经测试也完全能实现，经长时间的运行测试，仪表的指示误差小于１％，长时连续运行（１０个小时以上）失步误差的累积不超过ｌＯ微步，证明本文所设计的仪表系统在精确性和稳定性上符合汽车仪表的要求。
由于实验条件所限，尚未对仪表在实际的汽车环境下运行的可靠性进行测试，这也是下一步需要研究的工作之一．５．２．２仪表系统在长安ＳＣ６３５０ＣＡＮ网络上的试验本设计中是将汽车仪表系统作为ＣＡＮ网络的一个节点来设计的，仪表和整个汽车网络的其它节点一起在长安ＳＣ６３５０上进行了应用。
整个的汽车网络由高速ＣＡＮ网络、低速ＣＡＮ网络以及高低速ＣＡＮ网络之间的网关构成。
基于CAN总线的汽车仪表设计-任务书
[3]吴浩珪.汽车电子控制技术和车内局域网[M].北京:电子工业出版社, 2003.
[4]江思敏. PCB和电磁兼容设计[M].北京:机械工业出版社,2006.
[17] SAE J1939 Recommended practice for a serial control andcommunication vehicle network [S]. Society of AutomotiveEngineers，2000.
六、备注
指导教师签字：
年 月 日
教研室主任签字：
年 月 日
设计的实物模型，设计说明书，程序。
四、设计（论文）进度安排
（1）熟悉任务书，了解相关信息，准备资料，填写开题报告：第1~2周（3月1日~3月13日）
（2）掌握CAN总线与汽车仪表的绘制，并提出相应问题：第3~7周（3月14日~4月18日）
（3）对系统的软、硬件进行设计，并利用C语言进行软件编程：第8~11周（4月19日~5月16日）
（二）选题的目的、意义
目的：在CAN总线技术的基础上，研究和设计了一款CAN总线汽车仪表。该仪表通过编程实现数据接收、处理以及显示。该设计利用CAN总线将仪表纳入整个车身网络，通过对CAN总线数据读取、处理和显示，实时反映车辆工况。
意义：将CAN总线技术应用于汽车数字式组合仪表的开发,使仪表所需的发动机转速、车速、水温等主要信号均通过其它车载电控系统的CAN协议接口直接读取,避免现有汽车数字式仪表每个信号均采用传感器到仪表点对点的信号获取与传输方式带来汽车线束多、质量大、故障率高的不足,减少了传感器和汽车线束的数量,降低了仪表成本,提高了系统工作可靠性。
基于CAN总线的汽车组合仪表盘的设计
基于CAN总线的汽车组合仪表盘的设计1. 概述控制器局域网(Controller Area Network, 简称CAN) 是一种支持分布式和实时控制的串行通信网络,其主要特点是采用多主方式工作, 基于报文ID 并采用非破坏总线仲裁技术进行优先权仲裁,串行通信,事件触发型,大大减少线束的数量。
CAN 总线协议最初是由德国BOSCH 公司于20 世纪80 年代提出并用于汽车的,1993 年形成国际标准ISO 11898-1。
由于其高性能、高可靠性及独特的设计,CAN 越来越受到人们的重视,已经广泛应用于汽车电子控制,目前已经成为整车网络中的主要通信方式。
在为某公司开发的汽车仪表盘控制系统中,由于整车网络信息化的需要,希望采用总线方式,将仪表盘挂接在通信网络上,通过需求分析，本系统采用NEC 的专用汽车仪表控制器UPD780822 芯片，UPD780822 是NEC 公司的专门为汽车仪表开发的一款8 位微控制器。
它具有以下一些主要特点：4 通道大电流输出的步进电机控制器，并可用于驱动十字交叉线圈；支持34×4LCD 驱动，可以显示总里程、小计里程，还可显示档位及时钟等信号；同UPD780822 有一个CAN 通道，支持CAN2.0A 及CAN2.0B；还可以在出错时自动重发，响应远程帧自动传送；支持多报文，16 个报文缓冲，可以弹性配置接收滤波；拥有8 通道10 位A/D、3 个串行口以及低电压保护等功能。
以上这些特点在汽车仪表中都有实际的运用。
系统框图如图1 所示：图1CAN 总线收发器选用英飞凌公司的TLE7259G，是英飞凌公司专门为车载网络设计的CAN 总线收发器，该器件具有极低电磁辐射，高抵抗共模干扰的差动接受电路，断电时不影响总线状态, 针对汽车环境的总线插件保护, 过热。
基于CAN总线的纯电动汽车数字组合仪表开发
整 车 控 制 器 、 电 机 控 制 器 和 电池 管 理 系 统 实 现 Ｃ ＡＮ
通 信 。 该 组 合 仪 表 主 要 包 括 ６ 独 立 指 针 表 、 ２ 个 个 ４
广 视 角 报 警 灯 和 Ｔ Ｔ Ｌ Ｄ液 晶 显 示 屏 。 组 合 仪 表 界 Ｆ —Ｃ
面如 图２ 示 。 所
（ ． ’ ａ ｈ ｏ ｉ ｔ ｏ，Ｌ ｄ ，Ｘｉ ｇ ａ ｇ ４ ０ ０ ，Ｃ ｉａ １ Ｈｅ ｎ ｎ Ｓ ａ ｌ Ａｕｏ Ｃ ． ｔ ． ｎ ｙ ｎ ５ １ ０ ｈ ｎ ） ｎ
Ａｂｓ ｒ ｔ Ｉ ’ ｖ ｒ ｉ ｐ ｒ ａ ｆ ｒ ｈｅ ｔ ａｃ ： ｔ Ｓ ｅ ｙ ｍ ｏ ｔ ｎｔ ｏ ｔ ｄｒｖ ｒ ｔ ｋ ｗ ｔ ｅ ｔ ｔ ｏ ＥＶ ｆｏ ｉ ｅ ｏ ｎｏ ｈ ｓ ａ ｅ ｆ ｒ ｍ ｔ ｉ ｔ ｌｉ ｅ ｔ ｎ ｔｕ ｅ ｔ Ｔｈ ｄ ｇ ｔ ｌ ｈｅ ｎ ｅ ｌｇ ｎ ｉ ｓ ｒ ｍ ｎ ． ｅ ｉ ｉａ
总 体 趋 势 和 战 略 重 点 ，这 在 国 际 上 已 形 成 共 识 。
近 年 来 ， 国 内 电 动 汽 车 取 得 了 重 大 的 发 展 。 初 期 研 发 的 电 动 汽 车 ．大 都 是 在 传 统 车 的 基 础 上 改 制
而 成 的 ， 电 动 汽 车 的 显 示 仪 表 仍 然 借 用 传 统 车 的 仪 表 ， 电 动 汽 车 运 行 时 的 电 机 信 息 、 电 池 信 息 等 一 般
车 速 表 、 电 机 转 速 表 为 ２ ０ 旋 转 角 度 的 独 立 仪 ４。 表 ，气 压 表 、 电 机 温 度 表 、 电 压 表 为 ９ 。 转 角 度 ０旋
的独立 指 针 表 。独立 指 针 表 采用 步进 电机来 驱动 ， 采 用 微 步 驱 动 控 制 ，分 辨 率 高 达 十 二 分 之 一 度 ，工
乘用车CAN总线数字仪表测试系统设计
型号配 套单 一 的专用 设备 产生 仪表 所 需要 的各 种 信
日 舌 Ｊ Ｉ
号； 对仪 表 Ｃ Ｎ信 号 的 测 试 多 采 用 搭 建 测 试 Ｃ Ｎ Ａ Ａ
网络 的方式进 行 测试 。这 些检 测装 置 不具 备通 用 性 和 整体 性 。针对 这种情 况 本文 中设 计 了通 用 的乘 用
Ｃ ｅＸ ａ ｌ ， ａ ｇＤｅ ｇｅ ｇ Ｃ ｏＸｉ ｌ Ｔ ｎ ａ ｇｈ ｏ＆ ＱｕＸｉｇ ｈ ｉｏｅ Ｗ ｎ ｎ ｆｎ ， ａ ａ ｉ ｉ ｏ ｎ， ａ ｇＸｉｎ ｓ ｕ ｎ
Ｊｌ ｎｖｒｔ ＳａｅＫｙＬ ｂｒｔｙｏ ｕ ｍ ｂｅＤ ｎｍｉ Ｓｍ ｌｔ ｎ ｈ ｎ ｃｕ １０ ２ ｉｎＵ ｉ ｓｙ， ｔｔ ｅ ａ ｏａｏ ｉ ｅｉ ｒ ｆＡ ｔ ｏｉ ｙａ ｃ ｉｕａｉ ，Ｃ ａ ｇｈ ｎ ３ ０ ２ ｏ ｌ ｏ
仪表 性 能的测 试 。
为 了使检 测 装 置 具 有 通 用 性 ， 试 系 统 提 供 ２ 测
总线数字仪表 ， 即仪表 中所 有的信号 皆来 自于 Ｃ Ｎ Ａ 总线 ， 一种 为 局 部 Ｃ Ｎ总 线 数 字 仪表 ， 部 分 信 另 Ａ 即
号来 自于 Ｃ Ｎ总 线 ， 它 信 号 与 传 统仪 表 一样 ， Ａ 其 仍 然依靠 传感 器测 量 并 通 过 线 束传 输 ， 目前 大 部 分乘 用车仪 表 为局部 Ｃ Ｎ总 线 数 字仪 表 。在 Ｃ Ｎ总 线 Ａ Ａ
汽车智能化组合仪表的设计与实现
汽车智能化组合仪表的设计与实现随着现代汽车技术不断的发展，汽车智能化已经成为了追求的方向。
其中，汽车智能化组合仪表是汽车行车安全和驾驶舒适性的重要组成部分。
汽车智能化组合仪表，是指集车速表、转速表、油量表、水温表、电量表、导航屏等多个功能与特性于一体的仪表。
1. 界面设计。
界面设计需要简洁明了，具有较高的直观性和可读性。
对于用户而言，使用方便、易于操作、信息明确清晰都是必须的。
2. 其他功能。
智能化组合仪表的设计不仅仅要涵盖车速表、转速表、油量表、水温表、电量表等基本功能，也要考虑实时导航、多媒体播放、车辆状态监测等其他功能。
因此，仪表集成多媒体操作面板，多功能显示屏，以及各种传感器和控制器，能满足车辆驾驶员的需求。
3. 升级性。
汽车智能化组合仪表的设计应该具有较高的升级性，可以通过软件升级、硬件升级等方式，随时更新和增强其功能。
1. 硬件选型。
智能化组合仪表的硬件选型需要根据汽车的品牌、型号、系列等信息进行判断和选择。
可以采用高性能的处理器、大容量存储器、高清显示器和多个传感器和控制器进行设计。
2. 软件开发。
智能化组合仪表软件开发需要按照用户需求、设计规范和技术标准进行开发。
需要考虑到用户体验、性能优化、安全性和易于维护等多个方面。
3. 车辆接入。
智能化组合仪表需要与车辆的CAN总线进行连接，获取车辆的各项监测数据，以及向车辆发送控制指令。
需要进行接口开发和测试，确保与车辆的兼容性和稳定性。
综上所述，汽车智能化组合仪表的设计与实现是一项复杂的任务，在实施过程中需要采用先进的硬件和软件技术，并充分考虑用户的需求和体验。
汽车智能化组合仪表的设计，旨在满足驾驶员驾驶体验提升及行车安全需求。
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转速表
８
０ｘ７Ｆ
４ ０００ｒ／ｍｉｎ
水温表
８
Ｏｘ７Ｆ
车速表
１３
Ｏ’曲３Ｅ８
输出信号主要包括ＬＣＤ显示信息、转速、车速、 水温和油量信号。采用６３４５芯片将ＭＣ９Ｓ１２ＨＺ２５６ 的串行输出转换为并行输出，通过它控制挡位灯以 节省Ｉ／Ｏ端口。
汽车仪表整体设计时考虑了电磁兼容性和电源 设计问题。在兼容性方面，电路设计以及布线结构 设计采取了提高仪表样机电磁兼容性的措施。电路 设计包括选择电子元件、电路结构、采用干扰抑制技 术的方案以及确定合理的连线和接地方法。布线结 构设计主要包括连线和接地方法、布线方式、不同电 路的电磁屏蔽隔离以及抗干扰规划、结构类型、材料 选用和材料接触腐蚀等Ｈ Ｊ。
Ｃａｏ Ｘｉａｏｌｉｎｌ，Ｗａｎｇ Ｄｅｎｇｆｅｎ９１，Ｃｈｅ Ｘｉａｏｌｅｉｌ，Ｎｉ Ｙｉｎｇｘｉａｎ９１，Ｒｕａｎ Ｓｈａｏｆａｎ２＆Ｓｏｎｇ Ｌｉａｎｂｉｎ２ １．埘讯Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｔａｔｅ研Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２２； ２．脚ｆ昭Ｈｕｉｙｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓ／ｐ／ｎｇ １３６００１
图６指示灯和挡位的电路原理图
２软件设计
图４液晶屏各段定义
图５显示全部段的液晶屏 １．４指示灯和挡位的电路设计
仪表上的许多信息与警示信号都由发光二极管 显示，每个发光二极管都需要一个Ｉ／Ｏ端口控制，但 由于ＭＣ９Ｓ１２ＨＺ２５６芯片的Ｌ／Ｏ端口数量有限，故采 用２个包含８位移位寄存器的ｐ．ＰＤ６３４５芯片与 ＭＣ９Ｓ１２ＨＺ２５６芯片的串行外围设备接口（ＳＰＩ）通 信，利用３个引脚扩展后控制１６个发光二极管，如 图６所示。上面的ｔ．ＬＰＤ６３４５控制６个发光二极管， 分别为自动挡指示灯、驻车灯、倒车灯、空挡灯、自动 挡开和手动挡开；下面的斗ＰＤ６３４５控制１个７段式 数码发光二极管，用于显示挡位。图７为ｌａＪａＤ６３４５ 的输出全部为低电平时点亮各挡位显示的情形。
［摘要】设计了ＣＡＮ总线、步进电机驱动、液晶显示驱动和挡位与警示灯控制等仪表核心电路模块，完成了整 个组合仪表硬件的研发，并编制了仪表的控制软件。检测结果表明，仪表指针指示正确、稳定，里程、报警和挡位显 示准确。 关键词：汽车；ＣＡＮ总线；数字仪表；设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＣＡＮ Ｂｕｓ—ｂａｓｅｄ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｌｕｓｔｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
１７ Ｍ２ＣＯＫ翻Ⅵ２ＣｏＳＭ礓飞，Ｏ
１８ 、１２ＣＯＰＭ２ＣＯＳＰ卞Ｖｌ １９ 、１２ｃ ｌ卜仆１２ＳＩｍ仰Ｖ２
２０ 、１２Ｃ ｌＰ’～ｉ２ＳＩＮＲＰＶ３
２ｌ Ｍ３ＣＯＭ：Ｍ３ＣＯＳＭ巾Ｖ４ ２２ Ｍ３ＣＯｐ、１３ＣＯＳＰ中Ｖ５
２３ Ｍ３Ｃｌ卜ｔ仉１３ＳｌＮｈＩ，ＰＶ６
２４ ～ＢＣ ｌＨ、１３ＳＩＮＰ ４ＰＶ７
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｕｌｅｓ ｏｆ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅｓ ｆｏｒ ＣＡＮ ｂｕｓ，ｓｔｅｐｐｅｒ
ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅ，ｌｉｑｕｉｄ－ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｒｉｖｅ ａｎｄ ｇｅａｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ／ａｌａｒｍ ＬＥＤｓ ｃｏｎｔｒｏｌ，ＳＯ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔ· ｗａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｌｕｓｔｅｒ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｒｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｉｎｔｅｒｓ ｏｆ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ ａｎｄ ｓｔａｂｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｌｅａｇｅ，ｇｅａｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ａｌａｒｍ ＬＥＤｓ ｄｉｓｐｌａｙ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．
对仪表上的４个步进电机实时性要求较高，故采用实
时中断来控制步进电机。主程序流程如图８所示。 按照上述流程，文中用Ｃ语言设计了汽车ＣＡＮ
总线仪表的主程序框架。在后台程序中任务１至任
后台
前台
图８主程序流程图
万方数据
２０１０（Ｖ０１．３２）Ｎｏ．１
曹晓琳，等：汽车ＣＡＮ总线数字组合仪表设计
·８９·
务ｎ分别为仪表上的功能模块函数，每个函数可完 成相应的动作。在前台程序中完成对步进电机新变 量的赋值，并调用步进电机驱动函数执行新变量。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅ；ＣＡＮ ｂｕｓ；ｄｉｇｉｔａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；ｄｅｓｉｇｎ
日ＩＪ舀
汽车仪表是汽车工作状态的信息显示中心，是 驾驶员与汽车进行信息交流的平台，是保证汽车安 全行驶的关键零部件之一…。近年来随着微电子技 术、控制技术、网络通信技术的发展，ＣＡＮ总线协议 在车载电控系统中得到了广泛应用，因此汽车仪表 可通过ＣＡＮ总线直接在总线网络上读取所需的输 人信号，无须专门布置传感器，从而可使汽车仪表系 统得到大大简化，同时也显著降低了仪表的成本。 因此，将ＣＡＮ总线通信应用于汽车仪表已成为发展 的必然趋势¨。－。
机转速、水温和油量指针显示正确、稳定，里程、报警 和挡位显示准确，从而验证了所开发ＣＡＮ总线数字 仪表功能的正确性。
表１ ＣＡＮ总线仪表测试项目
ＣＡＮ协议 标识符 ２４０Ｈ ２８０Ｈ ２ＣＯＨ
３００Ｈ
模块
占用字数／ 总线数据
Ｂｉｔ
实际显示
ｌ
ｌ 报警灯
４
Ｏｘ４０ ０∞ｌ
０ｘＡＡ
发动机故障灯亮 ＡＢＳ故障灯亮
硬件电路以飞思卡尔公司的ＭＣ９Ｓ１２ＨＺ２５６为
牵吉林省汽车产业发展专项基金（２００６００３）和长春市科技支撑计划项目（０８ＫＺｌ４）资助。 原稿收到Ｅｔ期为２００９年３月４日，修改稿收到日期为２００９年５月８日。
万方数据
２０１０（Ｖ０１．３２）Ｎｏ．１
曹晓琳，等：汽车ＣＡＮ总线数字组合仪表设计
准确定位。
ＭＩ ＭＯＴＲＯ ＳＴＥＰ
Ｍ２ ＭＯＴＲｏ Ｓ．ＩＥＰ
墨垫⑩墨垫①
Ｍ２Ｃ１Ｐ
ｎ
ＭＯＣｌＭ ｎ
—Ｍ２Ｃ１Ｍ
Ｊ＆ｉＱ盟Ｐ—
Ｊ
出④遄兰④ Ｍ３ ＭＯＴＲＯ ＳＴＥＰ Ｍ４ ＭＯＴＲＯ ＳＴＥＰ
￥≥￡！丛 ｎ
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Ｊ
丛！ｇ！丛 ｎ
丛！￡！￡
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黼翟黜 糕噩器
Ｍ（ＣＯＭ，ＭＯＣＯＳＭ巾ＵＯ 、ＩＯＣＯＰ，‘ＭＯＣＯＳＰ．。ＰＵｌ ＭＯＣ ｌ卜Ｌｎｌ０ＳＩＮｈＬＰＵ２ Ｎ１０Ｃ ｌｐＡＩＯＳＩＮＰ，‘ＰＵ３ 卜ＩｌＣ０～ｉＡ¨ＣＯＳＭ，伊Ｕ４ ＮｉｌＣ０ｐ、ｎＣＯＳＰ ＰＵ５ ＭｌＣｌＭｊＭｌＳＩＮ～量’ＰＵ６ ＭｌＣｌＰ，ＭｌＳｒＮⅣＰＵ７
·８７ ·
际蕊可厮 核心，系统框图如图１所示。
摆Ｈ一
副艄 。’‘。。。。。。。。。。一 。ＭＣｇＳ １２ＨＺ２５６
ＴＪＡｌ０５０
ＡＮ收发器
转速表Ｉｌ车速表ＩＩ水温表｜Ｉ油量表
电源Ｈ各种报警灯¨模拟量输入
图１ ＣＡＮ总线仪表硬件模块总体框图
仪表有车速、发动机转速、水温和油量４个显示 表头，１个ＬＣＤ液晶信息显示窗口，根据仪表信号来 源，其输入信号可分为ＣＡＮ总线信号和模拟信号两 类，其中挡位、车速、发动机转速、水温、报警信号以 及ＬＣＤ显示信息等ＣＡＮ总线信号通过ＣＡＮ收发器 ＴＪＡｌ０５０送人ＭＣ９Ｓ１２ＨＺ２５６；而油量信号则作为模 拟量直接输入ＭＣ９Ｓ１２ＨＺ２５６。
油量表均采用步进电机驱动。硬件设计时只须用引
线将单片机与步进电机连接即可。图３为步进电机
驱动电路原理图，ＭＩ、Ｍ２、Ｍ３和Ｍ４分别驱动车速
Hale Waihona Puke 表、转速表、电压表和油量表，是每个步进电机工作
在双全桥模式时的硬件电路连接方法，由两个脉宽
调制（ＰＷＭ）通道控制步进电机。通道Ｘ控制线圈
０，通道ｘ＋１控制线圈１。工作中根据步进电机的原 理，通过控制脉冲个数控制角位移量来实现指针的
１ 硬件设计
根据ＣＡＮ ２．０协议，采用４路ＣＡＮ总线信号， 可从ＣＡＮ总线上接收到来自整车其它电控单元 （ＥＣＵ）的ＣＡＮ信号，将标识符为２４０Ｈ的数据帧定 义为发动机故障、制动器ＡＢＳ故障、电瓶电量低和 安全带未系等４个报警灯；标识符为２８０Ｈ的数据帧 定义为转速表和水温表；标识符为２ＣＯＨ的数据帧 定义为车速表和里程表；标识符为３００Ｈ的数据帧 定义为挡位信号。
３测试验证
目前尚没有现成的ＣＡＮ总线仪表的离线测试 系统可用，为对所开发的汽车总线仪表性能进行检 测，以Ｍ６８ＫＨ９１２ＤＰ２５６芯片为核心搭建了ＣＡＮ总 线仪表测试平台，与ＣＡＮ总线仪表组成ＣＡＮ总线 通信网络如图９所示，该平台能够发出ＣＡＮ总线仪 表所需ＣＡＮ驱动信号和模拟信号，从而实现对ＣＡＮ 总线仪表性能的检测验证，测试平台采用实车仪表 对其进行标定。
电源方面，由于它不仅为仪表供电，而且也是防 止电源干扰并让仪表稳定工作的重要前提，通过稳 压电源抑制电压波动幅度，以保证仪表工作的稳定 性。因此采用抗干扰性较好的电压分级转换、分模 块供电方式。 １．１ ＣＡＮ总线模块电路设计
采用ＭＣ９Ｓ１２ＨＺ２５６芯片的ＭＳＣＡＮ模块完成 数据链路层连接，采用ＴＪＡｌ０５０高速ＣＡＮ收发器完 成物理层连接。由于ＭＳＣＡＮ模块只能完成ＣＡＮ数 据的协议转换，故从芯片Ｔｘ引脚输出的信号和从 Ｒｘ引脚输入的信号只是单线的串行信号。而ＣＡＮ 总线采用ＣＡＮＨ和ＣＡＮＬ，分别传递两个互补的差 分信号，以便降低噪声干扰，所以ＣＡＮ总线入口处 须采用ＣＡＮ收发器完成信号转换。ＣＡＮ收发器在 总线中的位置如图２所示＂Ｊ。
作者将ＣＡＮ总线技术应用于汽车数字式组合 仪表的开发，使仪表所需的发动机转速、车速、水温、 挡位、警示信息等主要显示信号均通过其它车载电 控系统的ＣＡＮ协议接口直接读取，避免现有汽车数