（电力系统及其自动化专业论文）基于j1939协议的车辆信息显示系统的设计与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第l l 页 a b s t r a c t t h ed i s p l a yi n s t r u m e n to fv e h i c l ei n f o r m a t i o ni st h ea l t e m a n ti n t e r f a c eb e t w e e n v e h i c l ea n dp e o p l e ，w h i c hp r o v i d e sd r i v e rw i t ht h en e c e s s a r yr u n n i n gp a r a m e t e r so f t h ev e h i c l e ，t h es t a t eo fx e h i c l e , m a l f u n c t i o n s ，a n ds oo n i t sa na b s o l u t e l y n e c e s s a r i l yc o m p o n e n t so ft h ev e h i c l e t h ei n t u i t i o n i s t i c , h a n d s o m ei n s t r u m e n tm a k e d r i v en o to n l yb e c o m ep o s s i b l et os u b s t i t u t ef o o t , b u ta l s ob e c o m eap a r to f c o m f o r t a b l el i f e a tt h es a m et i m e ，t h en i c e t ya n dc r e d i b i l i t yo fp a r a m e t e r su a n s f e r a l s od e c i d et h es e c u r i t yo fd r i v i n g t r a d i t i o n a la u t oi n s t r u m e n tm a i n l yb a s e do nm e c h a n i c a lp r i n c i p l e ，t h ew a yo f c o m m u n i c a t i o nm o s t l yi sb yw i r i n gh a r n e s s t h e r ea r em a n ys h o r t a g e ss u c ha s t o o m u c hs i g n a lt r a n s m i s s i o nl i n e s , b i ge l e c t r o m a g n e t i s md i s t u r b s ，b i gi n s t r u m e n t c u b a g e ，l o wd i s p l a yp r e c i s i o n ，c a l ln o tr e a l i z et h es h a r eo f a u t oi n f o r m a t i o n , a n ds o 0 n t h i sd e s i g ni sm a i n l ya i m e da td e v e l o p i n gav e h i c l ei n f o r m a t i o nd i s p l a yu n i t b a s e do nj 1 9 3 9p r o t o c o lf o rt h ep u r p o s eo fb e i n gu s e do na ne n g i n e e r i n go p e r a t i o n v e h i c l ew i t he c u ( e n g i n ec o n t r o lu n i oe l e c t r i cd i e s e le n g i n ei n s t a l l e d ，t or e a l i z e d i e s e l e n g i n e ，t r a n s m i s s i o na n dl o g i cc o n t r o lm o d u l e sd a t ap i c k u p a sw e l la s i n s t r u m e n td i s p l a y ，f a u l ta l a r ma n dd i s p l a y t h i st h e s i sc o m b i n e st h er e q u e s to ft h ea c t u a lt a s k , t h em a j o rw o r ki n c l u d e s t h r e ea s p e c t s ： f i r s t l y ，t h i st h e s i sg i v e sa ni n t r o d u c t i o nt ot h ed e v e l o p m e n to fc a n b u sa n d j1 9 3 9p r o t o c o li nr e c e n ty e a r s as t u d yo nt h ec a nb u sa n dj1 9 3 9p r o t o c o lh a sb e e n c a r r i e do u ta n dd e s c r i b e di nt h et h e s i s s c e n d l y ，i m p o r t a n td a t ap e r t a i n i n gt ov e h i c l et r a v e l i n gw i l lb ew o r k e do u t t h r o u g ha n a l y s i sa n dp i c k u pf r o me n g i n ec o n t r o lm o d u l ee c u ( e n g i n ec o n t r o lu n i t ) b a s e do ns a ej 1 9 3 9p r o t o c 0 1 t h i r d l y ，a c c o r d i n g t o a l a y n i s e o ft h e s y s t e m sf u n c t i o n s ，d e s i g n t h e s o f t w a r e ，c o m b i n i n gt h eh a r d w a r ec i r c u i t sw h i c hh a sb e e nd e s i g n e d c o m m u n i c a t i o n o nt h ec a nb u sa n dt h er e a l t i m ed i s p l a yl c di n t e r f a c eh a v eb e e nc a r r i e do u t i nt h ee n d ，t h ec o m m u n i c a t i o na n dd i s p l a ye x p e r i m e n ti sc o m p l e t e d k e yw o r d s ：v e h i c l ei n f o r m a t i o nd i s p l a ys y s t e m ：j 19 3 9p r o t o c o l ：c a nb u s 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书： 2 不保密衫使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“4 ) 学位论文作者签名：讹娟 e l 期： 2 3 嵋，8 指导老师签名1 眵拳 b 凝： 2 o8 j 舌。恕 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所 褥的成果。除文中已经注甓孳| 用的内容强，本论文不包含镊何其健令人或集体 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 本文设计开发的信息显示系统，基于j 1 9 3 9 协议的仪表兼容线柬通讯仪表 系统、数字化、智能化等特点，实现车辆内部复杂参数的实时动态显示。此外， 系统还具有很强的扩展能力，具有较大应用前景。 萑南交通大学硕士研究生学位论文第爹页 课题来源 第 章绪论 本课题中的工程侔业车主要用于九广公司东铁支线接触网上部设施的安 装、维修及日常检查、保养。车辆控制包括车辆起动、起步、发动机同步调速、 皇动换档、停机、停车、低速走行及作业控制等，车辆由动力传动装置、走行 系统、制动系统、液压系统、电气系统、可伸缩升降回转正作平台、紧线柱、 卷扬机、受电弓等系统组成。 该工程作业车动力系统是美国c a t e r p i l l a r 公司生产的3 1 2 6 b 型电控喷射柴 油机，带有控制系统模块( e c u ) ；传动系统是日本新泻公司生产的动力换档 变速箱，带有控制系统模块( 联) 。e c u 模块上带有c a n 接口，其数据传 输是基于s a ej 1 9 3 9 协议。 本课题的任务是为该工程作业车设计一套车辆信息显示系统，显示车辆动 力传动系统的参数和车辆各系统状态以及故障报警。 。2 课题的研究背景、量的及意义 蹬前世界上空气污染严重，按照国家环保中心预测，l o 年我国车辆尾气 排放量将占空气污染源的6 4 。为了降低车辆的燃油消耗，减少有害的排放物， 电控喷射柴油机已逐渐取代传统内燃机。 电控喷射柴油机的应用大大降低了车辆的尾气污染和燃油消耗。为了应对 国际市场的挑战和日趋严格的排放法规，国内的许多车辆厂家都安装了电喷柴 油机，僵这些电喷柴油机大多来翻欧美等发达国家，其系统电控单元e c u 都带 有j 1 9 3 9 通信接口，国内汽车电子厂商也在积极开发符合j 1 9 3 9 协议标准的e c u 产品。 在车辆显示系统开发方面，囡内在自主研究和开发车辆电子纯仪表尚处予 试验和产业化阶段，传统仪表正在逐步向电子化、数字化发展，开发出结合通 信技本和液翕仪表显示技术的遴信显示系统将是未来车载仪表发展的主要趋 势。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 茭 本课题正是在这一背景下提出的。课题的研究目的在于，综合研究国外汽 车总线技术、高层通信协议的硬究现状和发展趋势、车载显示仪表的技术要求， 结合国内车辆工业的发展现状，开发符合j 1 9 3 9 协议标准的通信显示功能模块， 使发动机和显示系统之间通过标准化的通信协议实现数据共享。 1 3c a n 总线和j 1 9 3 9 协议在国内外的发展 早在1 9 6 8 年，美国的艾塞库斯就提出了利用单线传输多路信号的构思，由 于受当时微电予技术水平的限制褥未能如愿i m 。年代末，博世公司和英特尔 公司研制了专门用于车辆电子系统的总线c a n 规范，但因c a n 总线要求每个 端口都需有单独的通讯处理能力，这在当时的车辆电器系统中很难办到。进入 粥年代，枣子集成电路技术和电子功率器件制造技术的迅速发展，耀凛价的微 处理芯片和信号识别芯片作为总线通讯接口端，采用总线技术控制车辆电器， 从技术上，价格上逐渐进入了实用化阶段。2 0 世纪年代初，b o s c hc a n 规 范( c a n 2 0 1 被提交给了溺际标准化组织。经过讨论，应一些法国主要机动车辆 商的要求，包含了吸收一些v a n 网( v e h i c l ea r e an e t w o r k ) 的内容。并于1 9 9 3 年重量局出版了正式战c a n 国际标准i s o1 1 8 9 8 | 4 一l 。麸诧c a n 协议被广泛的 用于各类自动化控制领域。支持c a n 总线标准的电子公司有英特尔、摩托罗拉、 菲利普、m i c r o c h i p 、西门子等。同时，标准化组织s a e 和j s a e 也都制定了相 应的c a n 总线应用标准，s a e 的j 1 9 3 9 就是c a n 的新标准。 进入二十一世纪以来，c a n 协议及其网络系统己被全球机动车辆厂商普遍 接受，成为车载霹络系统的计算机网络技术基础玲l 。c a n 己经成为全球范重内 最重要的总线之一，甚至领导着串行总线。 枫动车辆总线在中因的发展却不客乐观降7 1 。因内批量生产的车辆上大多安 装国内柴油机，没有相应的电控单元。不过最近国内各个机动车辆公司从国外 引进的新车型中电控单元含量大大提高，且都装备了不同规模的机动车辆电器 露络。但总线透信技术在国内客车和卡车领域麓应用依然是相当落后的。因此， 为了满足日益严格的排放法规，逐步与国际机动车辆行业接轨，载货卡车和客 车中也必须引入计算枧及控制技术。采用控制器局域网和阑际公认标准协议 j 1 9 3 9 来搭建网络并完成数据传输以实现机动车辆内部电控单元的网络化是一 种迫切的需要也是必然的发展趋势p j 。 嚣南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 1 4 车辆仪表显示技术发展现状 车辆信息显示是人和车辆的交互界面，为驾驶员提供所需的车辆运行参数、 工作状态及故障等信息，是车辆必不可少的部 牛纠。传统仪表一般是机电式模 拟仪表，只能为驾驶员提供车辆运行中必要而又少量的数据信息，己远远不能 满足现代车辆新技术、高速度的要求。车辆仪表的功能已不仅仅是指单纯的显 示，丽是通过对车辆各部件参数的监测，达到控制车辆各种运行状况的巨的。 随着现代电子技术的发展，多功能高精度、高灵敏度、读数直观的电子数 字显示及图像显示酶仪表己不断地在车辆上应用。因此，车辆电子纯仪表将逐 步取代常规的机电式仪表。未来车用电子化仪表具有以下优点： ( 1 ) 电子化仪表能提供大量复杂的信息。使驾驶员了解与掌握车辆的当前状 态，以便及时处理各种复杂的情况。 ( 2 ) 满足小型、轻量化的要求。为了使有限的驾驶空间尽可能宽敞些，用于 车辆的各种仪表及附件都必须小型轻量纯。而且电子纯仪表小、轻、薄，既麓 节省车辆仪表盘附近的宝贵空间，增加一定的仪表数量，还可处理e j 益增多的 信息量。 ( 3 ) 高精度和高可靠性。实现车辆仪表的电子化，可为车辆驾驶员提供高精 度的数据信息，同时，由于没有机械仪表中的那些机械传动部分，可减少了放 障的发生率，丈大提高了仪表的可靠性。 ( 4 ) 一表多用。车辆电子化仪表可采用数字显示，可用一组数字进行分时显 示，也可以同时显示多个参数，这样，车辆就不必为每个参数设置一个指示表， 故使仪表盘得以简化，实现一表多用。 基于以上优点，车辆将会越来越多地使用电予化仪表。功能强大的电子化 仪表，将是今嚣车用仪表的发展趋势和潮流。 1 。5 论文的主要工作 论文中对c a n 总线和j 1 9 3 9 协议的通信原理进行了研究，掌握了j 1 9 3 9 协议 的基本通信格式。通过对本课题车辆信息显示系统功能需求分析，对信息显示 系统总体方案进行设计，并根据系统总体方案确定了系统硬件电路设计和系统 软件程序编制，完成了基于j 1 9 3 9 协议的车辆信息显示系统的设计，并对系统进 行了测试和验证，最后对本文进行总结，指出了系统尚存在的问题。 匿南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 1 6 论文的研究前景 目前，在国内c a n 总线的应用很少以s a ej 1 9 3 9 为协议标准，随着对c a n 总线的研究和应用领域对c a n 总线的更高要求，以s a ej 1 9 3 9 标准为协议的 c a n 总线必将得到很大发展，特别是在车辆工业，以j 1 9 3 9 优异的性能，必将 会得到广泛的应用。本课题用j 1 9 3 9 标准研究c a n 总线通讯，根据车载仪表的 发展趋势和技术要求，选用液晶显示器作为显示载体，葡时结合车内通信网络 技术，开发出具有通信显示功能的车载显示系统。系统有很强的扩展能力，具 有极大应用翦景。 酉南交通大学颂士研究生学位论文第5 页 第2 章c a n 总线和j 19 3 9 协议 2 i lc a n 总线的特点及通信协议 2 。1 1c a n 总线的特点 c a n 总线是控制器局域网( c o n t r o l l e ra r e an e t w o r k ) 的简称。最早是由德国 博世公司为其产品开发的一套内部规范。目前国际上所通用的标准是c a n 2 o b 规范，其中描述了标准格式和扩展格式两种报文。标准格式与扩展格式的主要 区别在于其标识符d ，在标准格式中标识符为1 l 位，在扩展格式中标识符位 2 9 位。 c a n 为多主工作方式，网络上任意一个节点均可在任意时刻主动地向网络 上其他节点发送信息。在报文标识符上，c a n 上的节点分成不同的优先级，可 满足不同的实时要求。c a n 采用非破坏性总线仲裁技术，大大节省了总线冲突 仲裁时间。c a n 的直接通信距离最远可达1 0 k r a ( 速率5 k b p s 以下) ；通信速率最 高可达1m b p s ( 1 l t 时逶僚距离最长为4 0 m 。报文采用短帧结构，传输时阆短， 受干扰概率低，保证了数据出错率低。c a n 的每帧信息都有c r c 校验及其他 检错措施，具有极好的检错效果。c a n 的通信分质可为双绞线，同轴电缆或光 纤，选择灵活。c a n 节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总 线上其他节点的操作不受影响。 如图2 1 所示，c a n 总线上具有两种逻辑互补数值：显性电平和隐性电平。 当两种数值一起发送时，总线上总显示“显性”。因为总线上是逻辑与的关系， 因此显性电平为逻辑“0 ，隐性电平为逻辑“1 ”。实际上一条c a n 总线是由 两根线组成的，分别为“和一，在“隐性，状态下，山和一被固定 于平均电压电平，近似为0 。在总线空闲或隐性位期间，发送隐性状态。“显 性状态以大于最小阀值的差分电压表示。在显性位期间，显性状态改写隐性 状态并发送。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 图2 - 1c a n 总线上的位电平 2 1 2c a n 总线报文类型及其组成 在进行数据传输时，发出报文的单元称之为该报文的发送器。该单元在总 线空闲或该单元丢失仲裁场前恒为发送器。若一个单元不是报文发送器，并且 总线不处于空闲状态，则称该单元为接收器。 报文传送由四个不同类型的帧表示和控制，数据帧携带数据由发送器至接 收器，远程帧通过总线单元发送，以请求发送具有相同标识符的数据帧；出错 帧由通过检测发送总线错误的任何单元发送；超载帧用于提供当前的和后续的 数据帧或远程帧之间的附近延迟。 ( 1 ) 数据帧： 数据帧由7 个不同的位域组成：帧起始，仲裁场，控制场，数据场，c r c 场，应答场和帧结束。数据域长度可为o 。数据帧的组成如图2 - 2 所示。 f 孵l 叫芏i q俐l 叫，i f 叫 s 或超载帧 o f f 仲裁场控制场数据场c r c 场 应答场 帕结束 帻起始 图2 - 2 数据帧的组成 c a n 2 0 b 中存在两种不同的帧格式，其主要区别在于标识符的长度。具有 1 1 位标识符的帧称为标准帧，而包括2 9 位标识符的帧称为扩展帧。标准格式和 扩展格式数据帧的结构如图2 3 所示。 1 、帧起始s o f 位是标示数据帧和远程帧的起始，它仅由一位显性位构成。 一个数据帧的帧起始仅在总线空闲时才允许节点开始发送，所有的节点必须同 吾南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 步于首先发送数据帧节点的帧起始的前沿。 s r1保 0 i i 位标识篝 霉0蓄 d l c f r e位 标准格式数据犊 s si r保保 o l l 位标识符 r d1 8 位标识符t留 留d l c f rr位 位 扩展格式数据帧 圈2 - 3 标准格式和扩展格式数据帧 2 、仲裁场是用来表明报文的内容和意义以及报文的优先级别的。包括标识 符和远程发送请求位( 翮限) 。r t r 位在数据帧中必须是显性位，两在远程帧中 必须为隐性位。在扩展格式中s r r 为隐性位。i d e 位对于扩展格式属于仲裁场， 对于标准格式属于控制场。i d e 在标准格式中以显性电平发送，而在扩展格式 中为隐性电平。 3 、控制场由6 个位组成，包括数据长度码和两个将来作为扩展用的保留位。 所发送的保留位必须为“显性。 4 、数据场由数据帧中的发送数据组成。由p 8 个数据字节构成，每个字节 包含8 个位，首先发送最高有效位( m s b ) 。 5 、循环冗余域( c r c ) 。c r c 域由c r c 序列秘界定符两郝分组成。其中c r c 序列用于检查报文数据的准确性，由循环冗余码求得的帧检查序列最适用于位 数低予1 2 7 位的帧。r c r 序列由两个多项式序列相除的余数组成。其中被除的 多项式的系数国无填充位流给定。组成这些位流的成分是：帧起始、仲裁域、 控制域、数据域。将此多项式除以下面的多项式： z 强+ 舅1 4 + j p o + 盖零十z 7 + 4 + ，+ l 所褥的余数就组成了c r c 序列。c r c 序列之艨是c r c 秀定符，它包含 个单独的隐性位。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 贾 6 、应答域( a c k ) 。应答域长度为2 个位，包括应答间隙和应答界定符。在 应答域里，发送报文的节点发送2 个隐性位。当接收报文的节点接收到有效的 报文时，接收器就会在应答间隙器件向发送器发送一显性位以示应答，因此在 总线上如果报文正确，应答间隙应当是一个显性位。应答界定符是应答域的第 二个位，并且必须是一个隐性位。表臻应答域的结束，因此应答闻隙被两个隐 性位包围。 7 、每一个数据帧和远程帧均斑一标志穿列界定，表明一个报文的结束，这 便是帧结束，这个标志序列由7 个隐性位组成。 ( 2 ) 远程帧： 远程帧是一个请求发送数据的请求报文。作为某数据接收的节点，透过发 送远程帧( r e m o t ef r a m e ) 可以启动其资源节点传送它们各囱的数据。也就是要 求源节点发送与远程帧王d 标识符相同的数据帧。远程帧也有标准格式和扩展格 式两种，而且都由6 个不同的位场组成，即帧起始、仲裁场、控制场、c r c 场、 应答场、帧结束。与数据帧相反，远程帧的r t r 位是“隐性”的。远程帧没有 数据场。远程帧的组成如图2 4 所示。 帧起始 豳2 - 4 远程帧的组成 ( 3 ) 错误帧： 错误帧是当总线上的仟何节点检测到总线错误后就发送错误帧，表明总线 报文的错误。错误帧由两个不同的域组戒，第一个域是不同站提供的错误标恚 的叠加；第二个域是错误界定符。错误帧的组成如图2 5 所示。 扣r y ： w q 工h 错误标志 或超载餐 锚j 叠加杯志 铭；再声符 _ 一一一一- 图2 - 5 错误帧的组成 匿南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 错误标志有两种形式，一种是激活错误标志由6 个连续的显性位组成，另 一种是认可错误标志由6 个连续的隐性位组成，除非被其他节点的显性位覆盖 了。 “) 超载帧： 过载帧是用于在穗邻数据帧或远程帧之闻提供一个附加的延时。包括两令 位域：过载标志和过载界定符。如图2 - 6 所示。 i ，u n i ! ! f ! 口j ，工1 q l 载器定篝 超载标志 或超载帧 误界定符 超载叠加标志超t t s , t f f 图2 - 6 超载帧的组成 过载的三种情况： 接收器内部的原因，它需要延迟下一个数据帧或远程帧； 在间歇的第一位和第二位检测到一个显性位；( 如果在问歇的第3 个位期间 检测到显性位，则这个位将被解释为帧起始) 如果。埘节点在错误界定符或过载界定符的第8 位( 最后一位) 采样到一个 显性位，节点会发送一个过载帧( 不是错误帧) 。错误计数器不会增加。 过载标志由6 个显性位组成。其所有形式与“激活错误标志的一样。 过载界定符包括8 个隐性位。其形式与错误界定符形式一样。当过载标志 被发送后，节点就一直监视总线，直到检测到一个苁显性位到隐性位的跳变为 止。在这一时刻，总线上的每一个节点就完成了备自过载标志的发送，并开始 发送其余的7 个隐性位。 ( 5 ) 帧闻空闻： 数据帧( 或远程帧) 与它前面的帧( 无论是何种帧) 的分隔是通过帧间空间来 实现的，露过载帧与错误帧之前没有帧闻空间，多个过载帧之间也不时由帧闻 空间隔离的。帧问空间包括“间歇 ，“总线空闲”的位域。如果是发送前报 文的“错误认可”站，则还包括称作“挂起传送”( 暂停发送) 的位域。 闻歇由3 个隐性位组成。在此糍闻，所有站誉允许发送数据帧或远程帧， 唯一可做的是标示一个过载条件。 总线宅闲的时间是任意的。只要总线被认定为空阕，任何等待发送报文的 站就会访问总线。 西南交通大学颈士研究生学位论文第约页 挂起传送是指“错误认可的站发送报文后，在下一报文开始传送之前或 确认总线空闲之前发出8 个隐性位跟随在闻歇的螽面。如果其间一个报文由另 一个站点开始发送，则此站就成为这个报文的接收器溺。 2 2j 19 3 9 协议规范及通信原理 在旱耪车辆上的电控单元之闻采用传行通信的方法，耀s a ej 1 5 8 7 标准来 实施，但是其速度较慢且传递的数据量少，不适用于高速通信的场合。近年来 c a n 总线己发展成为车辆电子系统的主流总线，载货车及大客车己制定了s a e j 1 9 3 9 协议作为它的通信标准。 j 1 9 3 9 是一种支持闭环控制的在多个e c u 之间高速通信的网络协议，主要 运用予载货卡车和客车上l 潮。它是以c a n 2 。0 为网络核心，取自o s i ( o p e n s y s t e m si n t e r c o n n e c t i o n ) 七层模型的其中四层，物理层，数据链路层，应用层， 网络管理层i n z 1 。 2 2 - 1 物理层 物理层解决的主要问题是：1 、数据信号的位电平；2 、信号传输的物理媒 介；3 、实现位同步；4 、通信硬件接口的设计等i ：1 1 l 。 搬据j 1 9 3 9 协议的描述，信号的物理传输介质为屏蔽双绞线，双绞线特性 阻抗为1 2 0 0 ，电流对称驱动。协议将双绞线分别命名为c a nh 和c a nl 。 相应的e c u 引脚也如此命名。连接于中断屏蔽外壳的第三根线称为 c a n _ s h l d 。 j 1 9 3 9 协议总线的电平及位仲裁方式与c a n 2 0 b 中所描述的基本相似。总 线具有两种逻辑状态“隐性( 逻辑董) 或“显性”( 逻辑之一。在隐性挣状 态下，v c a n - l 和v c a n h 被固定在平均电压电平，v d i f f 近似为零。在总线 空闲或“隐性位期闯，发送“隐性状态。“显性 状态以大子最小阀值的差 分电艇表示。在“显性位期间，“显性 状态改写“隐性状态并发送。一。 和吃。间的差分电压由下式计算：一- 蠢一 仲裁采用的是“线与”机制，即在仲裁期间，各种e c u 可以同时发送“显 性位，在这种情况下，超过单个e c u 工作期阀的，但是此时，总线 西南交通大学硕研究生学位论文第l l 页 仅被一个e c u 驱动；并且，在仲裁期间，若两个e c u 同时向总线分别发送显 性位和隐性位，总线上仅表示为显性位l ”一4 1 。 2 2 2 数据链路层 数据链路层是o s i 模型的第二层，该层的主要任务是提供一种可靠的通过 物理介质传输数据的方法1 1 1 1 。 j 1 9 3 9 是一种基于c a n 总线的露络协议。其消息格式也基本遵从c a n2 0 b 总线规范，但有所不同。j 1 9 3 9 协议对c a n 标识符进行了重新定义，并且仅使 用c a n 扩展帧格式作为其标准的通信消息帧格式并进行了详细的划分和定义， 而c a n 标准帧则留给用户作为国定义通信消息帧。同时，为了防止多个节点使 用相同的c a n 标识符域，j 1 9 3 9 协议规定总线上的各节点必须拥有一个或多个 唯一地址。此外，j 1 9 3 9 协议并泰使用c a n 协议中远程发送请求( r t r ) 这一特 性。下表2 1 为j 1 9 3 9 消息标识符与c a n 仲裁域及控制域的映射关系。 表2 - 1j 1 9 3 9 消息标识符与c a n 彳枣裁域及控制域的映射关系 c a n 扩展帧格式s a ej 1 9 3 9 扩j 1 9 3 9 帧 d 位展帧格式位位置 s o fs o fl i d 2 8 i d 2 6 p 3 一p 12 4 l d 2 5r l5 i d 2 4d p6 i d 2 3 i d l 8p f 8 p f 37 1 2 s r r ( r ) s r l j l1 3 i d e ( r ) i d e1 4 至d 1 7 1 d 熏6p l 鬯p f 堇1 5 王6 i d l 5 i d 8p s 8 p s l 1 7 2 4 l d 7 一i d os a 8 s a l 2 5 3 2 r t r ( x ) r t r3 3 r 1 r 0r 1 m3 4 3 5 d 至4 一d l 董d 王 o x 0 8 ) l e n g t h = 0 x 0 8 ； c a n a d r = t x b ；事地址指向5 9 1t x 缓冲区， c a n d a t = t r a n s m i t m e s s a g e m s g - i n f o ： 产写t x 帧信惠宰， c a n d a t = t r a n s m i t m e s s a g e m o b ，写t x 识别码1 幸 c a n d a t - t r a n s m i t m e s s a g e i df 】； 尹写t x 识别码2 * i f ( m 0 尹扩展峻信息鬈 c a n d a t - - t r a n s m i t m e s s a g e 1 d 【2 】 c a n d a t = t r a n s m i t m e s s a g e i d 3 b f o r ( i - - o ；i w h i l e ( r b s ) ； ，宰用i n t e r r u p t r x 读中断寄存器c a n c o n 产中断寄存器接收中断有效 幸调用接收子程序奎 幸判断接收缓冲器中有无可用信息誓 西南交通大学硕士磅究生学位论文第5 0 爽 产接收子程序 v o i dr xs e r v i c e ( m s g _ _ s t r u c tr e c e i v e m e s s a g e ) u c h a rl e n g t h ；* c a n 数据长度代码 u c h a ri ：严下标幸， b i tf f ； * f f = 0 ( 标准c a n 帧) 吖 ，幸鼯三王( 扩震c a n 帧彤 i f ( r b s = i ) 产判断接收缓冲器中有无可用信息 严从接收缓冲区读新信息并保存吖 c a n a d r = r b f ：尸地址指向5 9 1r x 缓冲区吖 r e c e i v e m e s s a g e m s gi n f o - - - c a n d a t ； 严读取并傺存峻信塞字节誓 f f = r e c e i v e m e s s a g e m s g _ i n f o & 0 x 8 0 ： 严取出帧格式 l e n g t h = r e c e i v e m e s s a g e 。m s oi n f o & 0 x 0 f ： ，取出d l c * i f ( 1 e n g t h 0 x 0 8 ) l e n g t h = 0 x 0 8 ； r e c e i v e m e s s a g e i d 0 = c a n d a t ； 。读取并保存r x 识别码1 r e c e i v e m e s s a g e 。m h = c a n d a t ； 严读取并保存r x 识别码2 影 i f ( f f ) r e c e i v e m e s s a g e 。m 2 i = c a n d a t ；产读取并保存r x 识别羁3 誓 r e c e i v e m e s s a g e i d 3 = c a n d a t 读取并保存r x 识别码4 吖 ， f o r ( i = o ；i 1 e n g t h ：“+ ) ，幸读取并保存数据字节 r e c e i v e m e s s a g e d a t a s i = c a n d a t ： i n t e r r u p t r x = 0 x 0 4 ： 严写中断寄存器以释放接收缓冲区幸， e l s e 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 l 页 r e t u r n 出于c a n 控制器在长期工作中，由于内在及外在的因素不可避免的会产生 错误，从而使控制器不能正常工作。为了控制器能够长期正常工作，使控制器 及错误中恢复过来。控制器提供了相应的寄存器来进行错误的分析和诊断，这 包括接收( 发送) 错误计数器、错误报警限制寄存器、错误代码捕捉寄存器、仲裁 丢失捕捉寄存器以及状态寄存器的凡位。同时中断寄存器的几位用来报告产生 的错误，由程序对错误进行处理。 在实际应用时主要有两种从错误状态恢复到正常工作状态的方法。这里采 用当控制器一有错误发生就重新初始化( 中断方式，中断使能寄存器除唤醒和接 收中断外均打开_ ) ，让控制器重新正常运行，该方法优点是简单易行，缺点是没 有考虑到错误发生的原因，不作进一步的分析和诊断。 5 3l o d 显示模块软件设计 l c d 显示模块软件主要完成对信息界面的显示。 l c d 显示原理：如要在点阵液晶显示器上显示汉字，酋先灰汉字点阵生成 工具中提取要显示的汉字的点阵字模。因为每个汉字在字库中是以点阵字模形 式存储的，所以在程序当中建立字库，以便调用。程序监测，是“1 就显示， 是“o 就不显示。检测某位是否为“l 采用移位法：每次向左移动一位，然 后判断进位的值，若为“1 ，说明要显示，则向写数据寄存器d a t 送该字要显 示的颜色代码；若为“o ”，说明不用显示，跳过。如要显示字符、数字和图形 等，其方法和原理与显示汉字一样。 l c d 的显示程序主要由以下函数组成： 西文字符写入函数：此函数在液晶屏上显示一个西文字符，参数主要是西 文字符在液晶屏上的显示位置和显示的两文字符的代码，西文字符代码可查 曩础趵的字符表褥窭。 显示一个点函数：此函数能在液晶屏上将任意的某个点点亮或者灭掉。参 数是点在液晶羼上的坐标。此函数非常关键，是液晶图形显示的基础。 画直线函数：此函数能在液晶屏上溺一条直线，参数主要是直线的起点和 终点。 在l c d 的显示程序中，首先清除屏幕，对显示存储器完全清零。接下来， 建图形字模，便于后面的图标和数字显示。最后，展示液晶屏初始碱面。 嚣南交通大学硕士研究生学位论文第5 2 页 显示液晶屏初始画面首先是调用画速度、温度、电压、油位、压力等显示 参数的框图和调用与各框图相对应的字符数字显示函数。接着，调用一个延时 函数。 在本系统中，采用z i m 0 2 1 字模提取软件，利用该软件可以很容易地写出需 要显示的字符的全部编码，并有多种格式可供选择。下面就界面中的一个框圈 和一个汉字举例： 襻d e 蠡辩x _ a d d rx b y t e 0 x 0 0 0 0 l 严定义列地址寄存器x 地址誓 # d e f i n ey _ a d d rx b y i 鼍 o x 0 1 0 0 】，搴定义行地址寄存器y 地址， 捌e f i n ec m dx b y t e 0 x 0 2 0 0 严定义控制寄存器c m d 地址 # d e f i n ed a t x b y t e 0 x 0 3 0 0 严定义数据寄存器d a t 地址誓 u n s i g n e dc h a rc o d er e c t a n g l e ；p 矩形框代码 u n s i g n e dc h a rc o d ez l 【】尸汉字代码， m a i n o u n s i g n e di n tx ，y u n s i g n e di n ti ； u n s i g n e dc h a r j ，k ，z ，m ，n 。 产用黑色清屏搴， c n - - o x 0 4 ； 羚蔗陬： c m d = o x 0 8 ； f o r ( y = o ；y 2 5 0 宰1 0 ；y + + ) ； c 知d - - 0 x 0 0 ； * 8 点写模式下写入矩形8 0 x 8 0 c 划d - - - o x 院；d 式：0 x i f ； c m d - - - o x 0 4 ；d 肌o x 0 0 ； c n l d - -