基于CAN总线的信息采集盒对车辆仪表的控制.pdfVIP

摘要

车辆在行驶过程中若自身性能出现异常，驾驶员需要快速获取问题出现的具体位

置，最直接的途径就是观察车辆上的驾驶仪表，因此车辆仪表能否实时且准确显示车

辆行驶参数对于保证车辆行驶过程中的安全性而言至关重要。在早期，车辆仪表多为

机械式仪表，这种仪表只能通过指针显示几个关键数据且抗电磁干扰能力弱，且由于

数据传输方式为点对点通信，因此数据的传播速度较慢。近几年，随着车辆功能和传

感器数量日益增多，如果仍然使用早期机械式仪表的点对点传播方式，势必会产生杂

乱的通信线束，导致车辆仪表的显示数据更新不及时，并且会对后期的车辆维护造成

较大的困难。现代电子工业技术发展迅速，CAN总线通信如今已经被广泛应用在车辆

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各电子控制单元之间进行数据传输。CAN总线通信具有传播速度快、线束布线少、

抗电磁干扰能力强等优点，展现出良好的实用价值，具有广阔的发展前景。

本文基于抢险救灾工程车辆的具体需求，设计了一种基于CAN总线的信息采集盒

对组合仪表进行控制的系统，该系统的功能可以集数据采集与显示为一体。系统设计

的完整过程为：首先，进行系统整体方案设计，选择GD32F307单片机作为主控芯片，

实现信息采集盒对传感器输出的模拟信号进行采集并计算为车辆行驶参数后，将其转

换为CAN信号并发送到CAN总线的功能，组合仪表获取到CAN信号做出相应处理后，

采用指针转动显示、可翻页的液晶屏显示、信号灯的亮灭这三种方式实现组合仪表的

数据显示功能。其次，对系统硬件平台设计实现了电源稳压模块、单片机最小系统模

块、CAN总线通信模块、信息采集盒中信息采集模块、以及组合仪表中多个驱动显示

模块设计。最后，分别从硬件层驱动软件与应用层功能软件两大方面采用C语言模块

化开发思想对单片机程序进行完整的设计。

在整个系统设计过程中，对以下几项内容进行了深入的研究并做出相应优化：

（1）常规车辆仪表的设计是将信息采集功能与数据显示功能全都放在仪表中。然

而为了使工程车辆仪表可以做到轻量化、小型化，本系统对这两个功能分别进行了相

应的设计，对传感器输出的信号使用信息采集盒进行信号的采集，仅仅将数据的显示

功能放在组合仪表中。二者通过CAN总线通信技术进行连接，既降低了众多线束接线

的工作难度，也提高了组合仪表数据显示的实时性。

（2）使用LM158运算放大器设计的电阻信号采集电路，可以将最终获取的分压

差值从常规电阻信号采集电路的0.35V提高到2.35V，因此在程序中参与运算的数字量

差值也将得到提升，可以大大提高信号的运算精确度。

（3）在软件设计中累计定时器0捕获的计数周期，可以消除工程车在执行任务时

时常出现的车速的脉冲频率值低于15.4HZ时产生的指示值误差。

（4）使用微步驱动模式将每脉冲对应的电机输出轴转动(1/12)°精确到了(1/24)°，

可以使指针在转动过程中更加平滑，减小指示误差，产生噪声可以忽略。

（5）随着车辆传感器种类的逐渐增多将使得可以检测出的车辆行驶参数增加，造

成故障码种类越来越多，本文设计了驾驶员手动按键翻页与以2s为周期的自动循环翻

页两种故障码显示方法，增加了用户对车辆故障码显示方式的选择需求。

最终，经过严格的实验测试得出信息采集盒对所有模拟信号的采集精度都控制在3％

数据误差范围内，符合车辆数据采集标准。最终将信息采集盒处理的行驶参数通过

CAN信号以250Kbps的速度传输到组合仪表中进行显示，满足了仪表的数据实时显示

需求。

关键词：信息采集盒，组合仪表，GD32F307单片机，CAN总线，液晶显示屏

ABSTRACT

Iftheperformanceofthevehicleisabnormalduringdriving,thedriverneedstoquicklyobtainthe

specificlocationoftheproblem.Themostdirectwayistoobservethedrivinginstrumentonthevehicle.

Therefore,whetherthevehicleinstrumentca