基于CAN系统的汽车无线测量系统

　　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。[page]

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。

图4　上位机界面图

　　7　结论

　　该系统运行良好，能方便、快速、可靠地实现汽车运行参数的测量，为实现汽车网络参数的无线实时测量与汽车故障诊断提供了一个较好的平台。程序运行结果显示此蓝牙无线传输CAN测量系统有如下优点：

　　1)在测量汽车运行参数时，可利用多个单片机构成CAN测量网络，充分利用了CAN网络的优点：信号抗干扰能力强、数据速率快、数据可靠性高与系统连接线少等。

　　2)无线数据传输系统充分体现了蓝牙系统的高速和蓝牙协议的高可靠性，理论上数据的成功率为100%,实现了高速和可靠的数据传递。

　　3)在用上位机测量汽车运行参数时，在汽车与电脑之间无需任何线缆的连接，方便测量系统的组建，降低了系统组建的时间和成本。

　　4)可充分利用上位机计算与处理的优势，相比于传统的汽车检测仪器，可实现功能更强大的数据处理能力。