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基于CAN总线的多功能汽车行驶记录仪设计

来源:汽车电子世界网/北京航空航天大学- 汽车工程系 王睿?? 王建?? 北京吉富通电子技术研究所 王雷?? 2006年03月26日 ?? 收藏0

?????? 1.? 概述

?????? 汽车行驶记录仪,又称“汽车黑匣子”,是对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储并可通过接口实现数据输出的数字式电子记录装置[1]。多功能汽车行驶记录仪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,储存停车前20秒的车辆信息,并且可以使用USB移动磁盘采集数据,具有GSM/GPRS远程数据传输、GPS定位等功能。同时可以建立监控中心,管理多个终端,方便交通管理部门根据所记录的有关数据对车辆进行有效的管理,大大地提高了驾驶员的安全责任心,从而可大幅度地降低事故的发生。

?????? 为了使车辆的排放、舒适性、稳定性、动力性和制动性等技术性指标达到一定的要求,CAN总线已发展成为汽车电子系统的主流总线。目前,我国的轿车已具有一定的电子控制和网络功能

。2006年,北京地区大客车的排放也要满足欧Ⅲ标准,并且已制定了基于CAN总线通信协议的SAE J1939作为载货车和大客车的通讯标准[2]。基于CAN总线的多功能汽车行驶记录仪,就是根据这种发展趋势,为有CAN总线的汽车而开发的,预留出CAN节点的接口,使其可以通过CAN总线采集数据,增强了多功能汽车行驶记录仪的扩展性。一旦出现故障,可以尽快的检测出问题,便于检修。

?????? 2.? CAN总线技术

?????? CAN-bus(Controller Area Network)即控制器局域网,是德国BOSCH公司在80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信总线,是国际上应用最广泛的现场总线之一。它可靠性高、性能价格比高、适应性好。国外众多的汽车,如奔驰、宝马、大众、沃尔沃、雷诺及帕里奥汽车都采用了CAN总线技术[3]。CAN通信协议主要描述了设备之间的信息传递方式。通信接口集成了CAN协议物理层和数据链路层功能,可对通信数据进行帧处理。为在汽车这一特殊环境中的应用,提供了保证[3,4]:

?????? (1) 数据通信的可靠性? CAN总线每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,具有极好的检错效果,并且CAN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。?

?????? (2) 数据通信的实时性? CAN总线的通信速率可达1Mbps,在报文标识符上,CAN上的节点分成不同的优先级,优先级高的数据享有占用总线的优先权,优先权高的数据最多可在134ms内得到传输。

?????? (3) 数据通信的灵活性? CAN总线是一种多主总线结构,各个节点之间相互独立,总线上任何一个节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息。面向数据块的通信方式,每帧数据量为8字节,通信介质为双绞线、同轴电缆或者光纤。由于CAN通信协议仅包括物理层和数据链路层说明,并未对应用层的功能和实现进行定义,因此,用户既可以采用国际CAN总线用户及制造商协会或其他一些组织制定的开放式高层协议,也可以在工程种灵活的实现自己的应用层。

?????? 载货车和大客车的通讯标准SAE J1939则将汽车应用层进行具体实施,统一定义了整套的地址编码系统,这样不同厂家的控制器(ECU)可以接入同一网络系统,实现数据共享,从而减少了电子系统的线束,减少了冗余的传感器,降低了造价,提高了系统的通用性和可靠性,同时改善了系统的灵活性[5]。

?????? 3.? 系统总体结构设计

?????? 多功能汽车行驶记录仪主要由CPU、数据存储器、CAN控制器/收发器、电源转换模块、GPS模块、GSM/GPRS模块、IC卡接口、开关量输入、USB接口及光电隔离电路等组成。系统总体结构图见图1:各部分采集数据后,通过CAN总线与记录仪通信,最终由记录仪完成数据的存储。由于采用了现场总线方式,实际布线非常简洁,只需要一条双芯电缆即可,扩展非常方便。多功能汽车行驶记录仪通过USB接口可以完成数据的导出,由管理分析软件完成数据的分析显示。


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汽车? CAN? 记录仪?

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