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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flashrom、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。

整个模块在晶振的驱动下运行，w77e58通过rs232串口采集车轮

实际半径，通过光耦隔离模块采集速度信号，计算出实际的车速，

在经过can总线传送给中心模块，看门狗的作用是在w77e58程序

跑死的情况下对其复位，保证系统正常运行。

2.2指纹识别信号处理单元

指纹识别模块cpu选择台湾华邦公司生产的8位单片机w77e58。

整个模块在晶振的驱动下运行，w77e58通过采集指纹识别机的记录

来确定驾驶员的输入指纹时间，并通过can总线通知中心模块驾驶

员信息，中心模块在接收到驾驶员信息后打开汽车启动控制器，驾

驶员才能安全的启动汽车。

2.3gps卫星定位信号处理单元

在进行gps模块设计时直接选用其它公司的gps成品，用以减少

开发周期，gps接收器和中心模块进行通讯，把相应的数据传输给

中心模块，有中心模块进行相应的操作，通过液晶显示，通知驾驶

员所在的地理位置以及方向等。

2.4液晶显示单元

液晶显示模块结构cpu选择8位upsd3234a单片机芯片，它内部

集成了256kb的可重复编程的flashrom、8kb字节的片内存储器、

可编程看门狗定时器、三个16位定时器、两个增强型的全双工串

行口、一个a/d中断口等诸多功能。

该模块由12mhz晶振驱动，汉字自摸存储在upsd3234a中，在接

收到中心处理模块数据时进行显示相应信息，驾驶员通过显示信

息，可以了解汽车的状态，以便进行相应的操作。

2.5语音报警单元

语音报警模块芯片选择isd4004，isd4004单片可播放8-16分钟、

内置微控制器串行通信接口、10万次录音周期、不耗电信息保存

100年等功能。

该模块首先是把要播放的语音内容通过烧片机及语音录制进语

音芯片，模块cpu在接受中心模块的数据后进行相应的语音播报，

用以提醒驾驶员汽车可能出现的故障。

2.6电源单元

本单元是整个系统的能量单元，该模块的稳定性直接影响到整个

系统的稳定性，而且不同的汽车内部所提供的电压不是同一的值，

电压也不是稳定的值，因此该模块在设计时选用了linear公司的

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