基于CAN总线的汽车仪表设计

1、SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名朱智涛系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-11班指导教师姓名张金柱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、课题研究现状、选题目的和意义（一）研究现状随着汽车中电子部件数量的增加, 线束与配套接插件的数量也在成倍上升。在1955年平均一辆汽车所用线束的总长度为45米,而到了今天,平均一辆汽车所用线束的总长度却达到了6千米。线束的增加不但占据了车内的有效空间、增加了装配和维修的难度、提高了整车成本,而且妨碍整车可靠性的提高。这无形中使汽车研发进入了这样一个怪圈: 为了提高汽车的性能而增加汽车电器,

2、汽车电器的增加导致线束的增加, 而线束的增加又妨碍了汽车可靠性的进一步提高, 因此就要有一种新的连接技术来代替传统的线束。1、国外CAN总线发展现状德国Bosch公司CAN总线正是在这样的环境下应运而生的。CAN总线是一种现场总线,通讯线可以是一根双绞线、同轴电缆或光导纤维, 将各种汽车电子装置连接成为一个网络。它可以有效地支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。在这个系统中,各控制装置独立运行,控制和改善汽车某一方而的性能, 同时可为其他控制装置提供数据服务。以分布式控制系统为基础构造的汽车车载电子网络系统, 由于CAN总线具有通信速率高、可靠性好、连接方便、多主站点、通讯协议简单和性价比高

3、等突出的优点,如今,CAN总线现已成为汽车电子控制装置之间通信的标准总线, 在汽车分布式控制系统中得到了广泛的应用。同时,CAN总线得到Freescale、Intel、Philips等著名半导体器件生产厂家的广泛支持,他们纷纷推出了CAN接口芯片与直接带有CAN接口的微控制器(MCU)芯片, 如Intel公司的82527等。因此在接口芯片技术方面,CAN已遥遥领先于其他的现场总线,正逐步形成系列。到目前为至,世界上已拥有20多家CAN总线控制器芯片生产商,110多种CAN总线协议控制器芯片和集成CAN总线协议控制器的微控制器芯片。CAN总线是一种极适于汽车环境的汽车局域网, 在现代汽车设计中,

4、CAN已经成为了必须采用的装置,奔驰、宝马、大众、雷诺汽车都将CAN总线作为控制器联网的手段。在国内汽车工业中, 一些引进车型, 如大众的帕萨特和POLO、丰田“花冠”,福特嘉年华等中档车中CAN总线技术得到了广泛的应用。但自主品牌汽车产品总线技术的应用目前基本上处于概念设计和原理样机试验阶段。目前,国外的汽车总线技术已经成熟,采用总线系统的车辆有BENZ、BMW、RORSCHE、ROLLSROYCE、JAGUAR、VOLVO等。国内完全引进技术生产的奥迪A6车型已于2000年起采用总线替代原有线束,帕萨特B5、BORA、POLO、FIATPALIO和SIENA等车型也都不同程度地使用了总线技

5、术。此外,部分高档客车、工程机械也都开始应用总线技术。2、我国CAN总线动态总线系统对于汽车行业, 特别是对于我国的汽车行业来说还是一项新生事物,总线系统和传统汽车电器有着本质的不同。从研发、应用和维护出发, 为整车提供一个安全可靠的总线系统,以达到以“XBYWIRE”的目标还需要业界付出长期的努力。为了加速我国汽车总线技术的标准化进程, 在“十五”期间,科技部连续五年支持电动汽车总线通信协议方面的研究工作,国家汽车标准化组织也成立了商用车控制系统局域网络(CAN总线)通讯协议起草小组。其中电动汽车总线通信协议以J1939为基础,并针对电动汽车的特点进行了补充。根据目前得到的信息,商用车控制系

6、统局域网络(CAN总线)通讯协议是完全基于J1939的,同时国内一些单位也研发出符合J1939的汽车智能零部件。02年中国首辆CAN网络系统混合动力轿车在奇瑞公司试装成功, 并进行了初步试运行, 这标志着中国在混合动力轿车项目上取得突破性进展;2008年深圳航盛公司去年推出了第一款带CAN总线的车载CD/MP3播放器, 该产品具有AM/FM收音功能、CD/MP3播放功能,带CAN BUS总线、蓝牙免提接口、中文显示及数字信号处理芯片,音质优美动听。该产品结构设计独特,获得国家发明专利。我国的CAN总线时代正在来临。（二）选题的目的、意义 在CAN 总线技术的基础上，研究和设计了一款CAN 总线

7、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 总线数据的读取、处理和显示，实时反映车辆工况。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）的基本内容、拟解决的主要问题（一）研究的基本内容1、虚拟仪表的设计2、在硬件设计中根据系统功能选择合适的

8、PC机、CAN总线控制器和外围电子元器件3、通过C语言编程实现CAN总线数据的收发任务（二）拟解决的主要问题1、CAN总线硬件系统的搭建2、信号产生的方法3、虚拟仪表的显示程序三、技术路线（研究方法）1、调查研究，收集资料2、CAN总线理论分析3、构架出系统功能结构图，选取合适的PC机、CAN总线控制器和外围电子元器件4、通过单片机及外围元器件实现对车速信号、转速信号、油量信号、水温信号的模拟5、用C语言对CAN总线收发程序进行编写6、LABVIEW编程，完成虚拟仪表的设计7、试验四、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12周（3月1日3月13日）（2）CAN总线

9、理论分析：第34周（3月14日3月27日）（3）硬件的选择：第5周（3月28日4月3日）（4）信号处理：第67周（4月4日4月17日）（5）C语言编程：第810周（4月18日5月8日）（6）虚拟仪表的设计及程序编写：第1112周（5月9日5月22日）（7）进行试验：第13周（5月23日5月29日）（8）毕业论文修改不足：第1416周（5月30日6月19日）（9）准备答辩：第17周（6月20日6月26日）五、参考文献1李涵武，赵雨旸.汽车电器与电子技术M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2006.2(法)胡思德(Daniel ROUCHB).汽车车载网络(VAN/CAN/LIN)技术详解M.北京

10、:机械工业出版社, 2006.3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秦贵和.车上网络技术M.北京:机械工业出版社,2006.5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J.微计算机信息，2003,19（12）：78-80.6唐志勇,暴宏志. 汽车仪表指针控制技术J.中国仪表,2008，7(11):30-32.7王绍光,夏群生,李建秋. 汽车电子学M.北京:清华大学出版社, 2005.8邬宽明编著.CAN总线原理和应用系统设计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

11、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C/OS-操作系统的汽车组合仪表的设计J.中国仪器仪表,2007,7 (1) :60-62.12王田苗,魏洪兴. 嵌入式系统设计与实例开发M.北京: 清华大学出版社,2003.13赵方庚.现代汽车总线技术的发展J，汽车运用，2005,12(5):103-110.14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）:10-16 15Steven F Barrett, Daniel J Pack. Embedded Systems Design and App licationswith the 68HC12 and HCS12 M.Publishing Houseof Electronics Industry,2006.16SAE J1939/21 Data link layerS.Soci