基于CAN总线的汽车仪表设计-任务书
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
基于CAN总线的嵌入式汽车仪表设计
Ｈａｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｉ ｑ ｕ ｅ
基于 Ｃ Ａ Ｎ总线 的嵌入式汽 车仪 表设 计
王 璐． 潘 明
（ 桂 林 电 子 科 技 大 学Байду номын сангаас电 子 工 程 与 自动 化 学 院 ， 广 西 桂林 ５ ４ １ ０ ０ ４）
摘 要 ： 在 Ｃ Ａ Ｎ 总 线技 术 基 础 上 ， 设 计 了一 款 Ｃ Ａ Ｎ 总线 嵌 入 式 汽 车仪 表 。该 仪 表 采 用 Ｓ ａ ｍ ｓ ｕ ｎ ｇ 公ｓ － Ｊ 的￥ ３ Ｃ ６ ４ １ ０处理 器 ． 利用 Ｎ ｏ ｋ ｉ ａ公 司开发 的 Ｑ ｔ Ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ及 Ｑ Ｍ Ｌ语 言 制 作 美观 大方 的人 机 交互 界 面 以 实 时 显 示 车 辆 工 作 情 况 。给 出 了 系 统 软 硬 件 结 构 设 计 方 案 。检 测 结 果 表 明 ， 该 设 计 方 案 满 足 了 汽 车
本 文 采 用 Ｎｏ ｋ ｉ ａ最 新 开 发 的 Ｑｔ Ｑｕ ｉ ｃ ｋ高 级 用 户 界 面 技
术 ， 为 嵌 入 式 设 备 快 速 轻 松 地 创 建 动 态 触 摸 式 界 面 和 轻
电子 技 术 的 迅 猛 发 展 ， 汽 车 信 息 容 量 与 系 统 复 杂 程 度 产
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总线的汽车仪表电控单元设计
10.16638/ki.1671-7988.2017.17.034基于CAN总线的汽车仪表电控单元设计李雪梅（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：基于CAN总线的组合仪表以其独有的特点和优势取代了传统的机械指针式汽车组合仪表，成为了汽车行业制作汽车仪表时候的首要选择和必不可少的选择，并且还在汽车仪表方面不断地改进和完善，进一步加强对其的研究非常有必要。
基于此，本文主要分析了基于CAN总线的汽车仪表盘电控单元设计相关内容。
关键词：CAN总线；汽车仪表盘；电控单元；设计中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)17-86-03Design of electronic control unit for automobile instrument based on CAN busLi Xuemei( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )Abstract: CAN bus dashboard CAN bus with its unique features and advantages to replace the traditional mechanical pointer type instrument based on, become the first choice of automotive industry production when automobile instrument and essential choice, and still in the car instrument to continuously improve and perfect, it is very necessary to further strengthen the research this. This paper mainly analyzes the relevant aspects of the design of electronic control unit of automobile dashboard based on CAN bus based.Keywords: CAN bus; automobile dashboard; electronic control unit; designCLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)17-86-031 CAN总线的概念CAN总线最初是由德国Bosch公司开发的，当时消费者对汽车性能的要求越来越高，而提升汽车性能的这些控制功能都离不开大量电子装置的运用，这就使得所有电子装置之间的连接和通讯会变得越来越复杂，为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换，在1986年，Bosch公司开发了面向汽车的CAN通讯协议，它是一种多主方式的串行数据通信协议，它能够极大的解决汽车中各种电子部件之间的通讯问题，减少信号线的使用。
基于CAN总线的纯液晶汽车仪表的设计
基于CAN总线的纯液晶汽车仪表的设计摘要：由于新能源汽车仪表显示内容的独特性，传统汽车仪表的设计并不能完全适应新能源汽车的要求，本文介绍了一种基于CAN总线的纯液晶汽车仪表的设计。
该仪表以CAN总线为基础，通过微处理器进行数据采集、分析和处理，实现了仪表基本功能、动力驱动系统显示、动力能源系统参数显示以及相关系统故障信息报警等功能。
仪表界面的快捷设计，为实现仪表界面显示的丰富多彩提供了方便。
关键词：仪表；CAN；微处理器；通讯协议Abstract：As new energy automotive instrument display content uniquely，traditional car dashboard design can’t fully meet new energy vehicles requirement. The paper introduces a pure liquid crystal automotive instrument design based on CAN bus. This instrument with CAN bus conducts data acquisition，analysis and processing by a microprocessor，aims to achieve basic functions of instrument，power drive systems，power-energy systems and associated parameter display system fault message alarm. Fast designed instrument interface realize colorful instrument display to provide convenient interface.Key words：Meter；CAN；Microprocessor；Communication protocol0引言随着汽车技术的发展，人们对汽车要求也越来越高，特别是对仪表显示的直观和美观要求更高。
基于CAN总线嵌入式汽车智能仪表设计
基于CAN总线的嵌入式汽车智能仪表的设计【摘要】本文设计了一个完整的基于can总线技术的嵌入式汽车智能仪表，它包括了一般汽车智能仪表的功能，并在此基础上增加了驾驶员身份验证、gps卫星定位、全程行驶记录功能、显示打印功能、数据通讯功能等，采用一主多从的控制系统方案，各个功能有相应的模块进行完成，采用can总线通讯，各模块的数据传输通过can总线和主控制器进行数据交流，并最终完成了系统的安装调试。
汽车智能仪表,可以称作“汽车黑匣子”,是一种能对车辆行驶全过程同步记录、监控运行状态、预防交通事故发生的高新技术产品，它可详细记录车辆每次的起动时间、行驶里程、行驶时间、最高车速以及每次最高车速的持续时间,在汽车驾驶员超速行驶时发出超速报警声,储存车辆信息,具有gsm/gprs远程数据传输、gps定位等功能。
采用can总线可以使系统达到更高的指标，同时can总线已发展成为汽车电子系统的主流总线。
本文设计的嵌入式can总线汽车智能仪表采用一主多从的控制系统方案，各个功能有相应的模块进行完成，采用can总线通讯，各模块的数据传输通过can总线和主控制器进行数据交流。
1.系统硬件的总体构成本系统中总体构成包括数据中心处理模块cpu、速度采集模块、语音报警模块、距离测量模块、gsm远程监控模块、液晶显示模块、指纹识别模块、数据采集模块、gps模块、开关量输入、usb接口及光电隔离电路等组成。
2.系统主模块中单元电路设计该系统大体可以分为以下单元：速度采集单元、指纹信号处理单元、gps卫星定位信号处理单元、液晶显示单元、语音报警单元、信号采集单元、打印单元、电源单元、中心处理单元。
2.1速度采集单元速度采集模块cpu选择台湾华邦公司生产的8位单片机w77e58, 它内部集成了32kb的可重复编程的flash rom、256字节的片内存储器、1kb用于movx指令访问的sram、可编程看门狗定时器、三个16位定时器、二个增强型的全双工串行口、片内rc振荡器、双16位数据指针等诸多功能。
基于CAN总线的汽车仪表的设计
表、 指示报警灯、 多功能信息显示系统以及系统照明 等 。为了符合驾驶员 习惯 ， 车速表和转速表使用常
规 的指针 式仪表 ， 过步进 电机 驱动 仪表 指针 指示 通
出来 。
一
作者简介 ：肖楚海 （９４一）男 ， 士， １８ ， 硕 主要从 事嵌入式 系统 、 汽车电 子和现场总线研究工作。
代初 ， 为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器 之 间的数 据交换 而 开 发 的一种 串行 数 据通 讯 协议 。
它 的短帧数据结 构 、 破坏 性 总 线应 了汽 车 的实 时性 和 可靠 性 要
求， 备受汽车生产厂商的青睐。
在显示方面 ， 多功能信息显示屏采用 Ｔ ｒ Ｆ 液晶 显示屏 ， 主要显示的内容为总里程数 、 车外温度、 可 行驶里程 、 平均油耗 、 实时油耗 、 已行驶时间、 平均车 速、 车辆运行状态、 发动机冷却液温度指示、 燃油指 示以及故障诊断等其它信息。指示报警灯采用背光
Ｌ Ｄ指示 ， 示 的 内容 主要制动 报警灯 、 Ｅ 显 发动机 故 障 报警 灯 、 力 和温度报 警灯 以及 Ａ Ｓ报警 灯 等 相关 压 Ｂ 报警 信息 。
ａｅ ｇｖ ｎ． ｌ ｉｅ
Ｋｅ ｏ ｄ ： Ｃ ｕ ； ａ ｔｍｏ ｉ ｓ ｕ ｎ ； ｄ ｓ ｌｙ ｓ ｓ ｍ ｙｗ ｒｓ ＡＮ ｂ ｓ ｕ ｏ ｂ ｌ ｉ ｔ ｍｅ ｔ ｉ ａ ｙ ｔ ｅｎ ｒ ｐ ｅ
０ 引言
Ｃ 总线 是 德 国 Ｂ ＳＨ公 司在 ２ 纪 ８ Ｎ Ａ ＯＣ ０世 ０年
该汽 车组合 仪 表 由单 片机 处 理器 、 号 调理 电 信 路 、 电模块 、 供 Ｌ Ｄ显 示屏 、 Ｄ报警 指 示 灯 、 Ｃ Ｅ Ｌ Ｃ 模块 、 进 电机 模 块 以 及外 围模 块 组 成 ， 体 Ｎ Ａ 步 具
基于CAN总线的汽车仪表设计
作 ，现在只能按照顺 序串行来完成 ，从而减少 核 。这样可提高数据采集 的实时性 ，同时减轻
２ 仪 表硬 件 设 计
关键词 ：嵌入式系统 ；汽车电子 ；组合仪表；ＣＡＮ总线
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ． ＳＯ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ＭＣ９Ｓ１２ＸＨＺ５１２ ｄｕａｌ—ｃｏｌｅ ｐｍｃｅｓ￣ｒ ａｓ ｔ｝ｌｅ
科
科 技ｆ论Ｉ坛
基 于 ＣＡＮ总线 的汽车仪表设 计
ＣＡＮ ｂｕｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ａｕｔｏ Ｍｅｔｅｒ
宋 晓君 （同 济大 学软 件 学 院 在读 研 究 生 ，黑 龙 江 哈 尔滨 １５００００）
摘 要 ：由于采用高可靠的设计原 则，所 以本仪表采用 ＭＣ９Ｓ１２ＸＨＺ５１２双核 处理器为核心的汽车仪表硬件平 台。软件采 用高可靠性的基于优 先级调度的抢 占式的 实时内核 ｕｃ／ｏｓ—ＩＩ嵌入式操作 系统。通过实际的运行表 明，基于 ＣＡＮ总线的汽车仪表稳 定性 、可靠性以及精度都比传统的汽车 仪表优越。基 于 ＣＡＮ总线的汽车仪表在容错处理 和数据交换、系统管理抗干扰等方面都比传统 的汽车仪表优越。
于指示车辆当前状态 的各指示仪表 、电压模 拟 从而给系统带来繁重的开销 ；而任务划分的不 核处理器。为了提高系统的实时性 ，系统将全
量接 口、频 率模 拟量接 口、ＣＡＮ总线接 口和 够彻底 ，则会造成原来 可以并行同时运行 的操 部 的中断处理都分 配给了 ＸＧＡＴＥ协处理器 内
人机交互按键 。
ｃｏｒｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｈｉｇｈ—ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｒｉｏｒｉｔｙ—ｂａｓｅｄ ｐｒｅｅｍｐｔｉｅ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｏｆ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｃｏｒｅ ＵＣ ， ＯＳ—ＩＩ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＣＡＮ ｂｕｓ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｉｎｓｔｒｕ ｍｅｎｔ ｓｔａｂ ｉｌｉｔｙ， ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｒｅ—
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[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。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
1.主要内容
1、汽车仪表模拟信号的设计
2、CAN总线通信的研究与实现，仪表与信号模拟装置的之间能进行CAN总线通信。
3、通过PC上位机显示LABVIEW设计的虚拟仪表。
2.要求
（1）对系统的软、硬件进行设计，并利用C语言进行软件编程。
（2）进行实验分析。
三、设计（论文）完成后应提交的成果
[8]周立功. ARM微控制器基础与实战[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.
[9]史久根,张培仁,陈真勇. CAN现场总线系统设计技术[M].北京:国防工业出版社,2004.
[10]饶运涛,邹继军,关勇芸.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[11]朱建军,刘进.基于μC/ OS -Ⅱ操作系统的汽车组合仪表的设计[J].中国仪器仪表,2007 (1) :60262.
[15]Steven F Barrett, Daniel J Pack. Embedded Systems Design andApp licationswith the68HC12and HCS12 [M].Publishing Houseof ElectronicsIndustry,2006.
[16] SAE J1939/21 Data link layer[S].Society of Automotive Engineers，2000.
[12]王田苗,魏洪兴.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京:清华大学军，郑勇芸．现场总线CAN原理与应用技术［M］.北京：北京航空航天出版社，2003．
[14]刘剑，沙微，姜凡．CAN总线及SAE J1939通讯协议在汽车上的应用［J］．机电工程技术，2006，35（10）．
毕业设计（论文）任务书
学生姓名
系部
汽车与交通工程学院
专业、班级
指导教师姓名
职称
教授
从事
专业
车辆工程
是否外聘
□是 否
题目名称
基于CAN总线的汽车仪表设计
一、设计（论文）目的、意义
（一）研究现状
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入信号,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。
（4）进行实验分析：第12~14周（5月17日~6月6日）
（5）毕业论文总结、评阅、审核及修改不足：第15~16周（6月7日~6月20日）
（6）为毕业论文答辩做准备及答辩：第17周（6月21日~6月27日）
五、主要参考资料
[1]王绍光,夏群生,李建秋.汽车电子学[M].北京:清华大学出版社, 2005.
[5]陈智勇，罗诗途，田希晖，基于CAN总线技术的车辆虚拟仪表数据采集系统的设计，微计算机信息，2003年第19卷第12期：78-80.
[6]唐志勇,暴宏志.汽车仪表指针控制技术[J] .汽车电器,2007 (7) :123.
[7]马忠梅. ARM嵌入式处理器结构与应用基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.