基于CAN总线的汽车组合仪表

1、CAN总线及其特点简介CAN网络即控制器局域网(ControllerAreaNetwork),是德国BOSCH公司为解决现代汽车众多的控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发的一种串行数据通讯协议，是一种支持分布式、实时控制的串行通讯中线网络。其最大传输速率可以达到1Mbps(40m),与一般通讯总线相比，CAN总线的数据通讯具有突出的可靠性、实时性和灵活性，是目前使用最广泛的一种汽车网络。MC9S12H256芯片介绍属于MOTOROLA旗下HC9S12系列16位控制芯片的一种，基本结构包括：HCS12中央处理器(CPU);两个独立的MSCAN控制器-兼容CAN2.0A/B协议；8通道16位

2、可软件编程控制的定时器；24通道电机控制模块，串行通信接口(SCI)以及32x4的LCD控制驱动模块等。这些丰富的资源足以满足作为汽车仪表的ECU对各种数据的处理，CAN报文的接收和发送，以及仪表的驱动等。其内部结构的框架图如图1所示。图1MC9S12H256结构图仪表系统设计硬件设计本设计中采用了CAN总线来实现仪表和汽车上其他电子系统信息交流。仪表所需的所有信息均由CAN总线传递，降低了设计的复杂性和布线难度。同时，仪表和整个车身CAN网络连接，形成了一个完整的汽车一体化网络控制系统本设计的硬件部分主要包括CAN模块，仪表指针模块，LCD显示模块以及指示灯模块,硬件电路的原理框架如图2所示

3、。CAM1UCaNLCD»k!VKlBttl3eottMOTOKCBtfllOLLI*图2组合仪表硬件部分电路图CAN通信模块硬件设计CAN通信模块由MC9S12H256微控制器内置的MSCAN控制器和独立的CAN收发器PCA82C50构成，PCA82C50是Philips公司生产的高速CAN收发器，能适应不同的CAN总线传输速率。CAN通信模块的硬件结构如图3所示。图3CAN模块结构图仪表指针模块硬件设计与一般的仪表采用专用驱动芯片来驱动步进电机不同，本设计中对步进电机的驱动采用的是由MC9S12H256的电机控制模块直接驱动步进电机完成，将原本由专用驱动完成的功能用软件来实现。设

4、计中采用的是VID29-05P两相式步进马达，其工作电压为5-10V,最大消耗电流为20mA,内置1/180减速比的齿轮系，输出轴的步距角最小为1/12度，其一个整步的步距角为180度，每个整步分为3个分步，其微步的工作方式为将每一分步再细分成4步走完，即将电机每相绕组的电流分为四个台阶投入或切断。每个微步的步距角为15度，绕组的电流波形为正弦阶梯波。电机控制模块采用双全桥模式(DualFullH-bridgeMode)每四个通道一组组成一个控制端输出动态的PWM系列驱动一个步进电机运行，通过控制PWM信号的占空比的变化来控制电流有效值的变化，实现电机的微步驱动。其他模块硬件设计LCD显示模块

5、由MC9S12H256的LCD控制驱动模块直接驱动10位7段制LCD显示屏以数字形式显示。指示灯模块由微控制器的I/O引脚输出控制信号控制不同的发光二极管。软件设计软件部分的主要功能是初始化各功能模块，控制接收CAN报文，计算相关的参数，驱动仪表指针、LCD、指示灯的显示等。软件整体流程图如图4所示：图4软件流程图(1)系统主程序,初始化系统以及各功能模块.调度各子功能模块，,(2)CAN报文接收程序,接收来自CAN总段的报文信息.在本设计中来推文的接收采用的是中断的方式，即当MSCAN接收到有效的报文时.系统就进入CAN接收中断子程序读出MSCAN缓冲区中存储的信息并将其放入指定位置.这样可

6、以使得仪表的显示有更好的实时性.根据CAN协议的规定5,报文的路由是由标识符指定而非站地址，因此，同一节点可以通过设置接收不同路由的报文.为了方便系统的处理，仪表接收两钟不同的报文标识符的报文，一种报文包含的是车速,油£,水温，发动机转速等信息.另一种报文包含的是各种指示灯的信息.由MSCAN的标识符墟波器来过浓验收.。)靠敷计算程序,定时对系统从MSCAN缓冲区中读出的数据进行计算处理,得到相应的指针骚动参数.计算出对应指针的转角，并确定相应的指针转动的速度,指针转动的速度是和相应的参数的变化速度成正比的关系.同时根据车速计算出该时间段内的行驻里程数并累加到以前的值上.(4)仪表指针驱动程序,控制电机控制模块产生两组相位差为60的占空比按正弦阶梯变化的PWM脉冲序列直接输入步进电机的两个绕组线网.驱动步进电机以微步方式运行带动指针旋转指示出相应的车速.发动机转速.油量,水温.(5)LCD显示程序.根据计算