基于CAN總線的行車記錄儀設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件部分主要功能模塊包括：主程序模塊，初始化模塊，中斷處理模塊。

　　3．1 主程序設(shè)計(jì)

　　主程序流程圖如圖3所示。

　　由流程圖3可看出，在整個(gè)程序運(yùn)行期間，采用查詢的方式來(lái)檢測(cè)電源是否掉電。由于車內(nèi)CAN 信號(hào)發(fā)包頻率均為幾十毫秒，如果液晶屏實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)的話，屏幕刷新太快，不易于觀察，因此本系統(tǒng)設(shè)置當(dāng)緩存接收滿時(shí)，刷新一次屏幕數(shù)據(jù)，這樣的刷新頻率足以滿足用戶的需要，無(wú)論存儲(chǔ)開關(guān)是否閉和，液晶屏均提供顯示服務(wù)。記錄過(guò)程中突然掉電或者用戶斷開存儲(chǔ)開關(guān)，都將導(dǎo)致當(dāng)前所記錄文件的關(guān)閉，即修改文件指針和文件長(zhǎng)度等與文件系統(tǒng)相關(guān)的處理。

　　圖3 主程序流程

　　3．2 初始化模塊

　　（1）CAN模塊的初始化

　　對(duì) CAN控制器的初始化設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，必須對(duì)寫入的每個(gè)寄存器進(jìn)行仔細(xì)全面的考慮，如果初始化沒成功，系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。本記錄儀實(shí)質(zhì)上是作為整個(gè)CAN 網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)增加節(jié)點(diǎn)參與通信，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有CAN節(jié)點(diǎn)必須同步。要進(jìn)行CAN模塊的初始化，首先必須進(jìn)入初始化模式，通過(guò)設(shè)置IN— ITRQ（CANCTLO）位發(fā)起請(qǐng)求，并得到INITAK（CANCTL1）的回應(yīng)后，MSCAN進(jìn)入初始化模式。在此模式下，通常是對(duì)CAN一 BTR0、CANBTR1、CANIDAR、CANIDMR等寄存器進(jìn)行配置。CANBTR0決定波特率預(yù)分頻和同步跳轉(zhuǎn)寬度的數(shù)值，CAN—BTR1決定周期的寬度、采樣點(diǎn)的位置以及在每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣的次數(shù)，根據(jù)具體CAN總線通信速率設(shè)置適當(dāng)?shù)闹?。CANIDAR、CANIDMR共同決定哪些ID 幀需要接收，在本系統(tǒng)中，CAN總線記錄儀的目的是接收CAN線數(shù)據(jù)全部報(bào)文，因而設(shè)置CANIDMR為0xFFh，即所有位都不屏蔽，所有的幀都接收。將需要配置的寄存器設(shè)置好后，需退出初始化模式，參與CAN總線通信。

　?。?）CH375的初始化

　　主要是設(shè)置USB的工作模式，通過(guò)CH375提供的SETUSB MODE命令，設(shè)置其工作模式代碼為06H，即USB主機(jī)方式下，自動(dòng)檢測(cè)USB設(shè)備是否連接，當(dāng)USB設(shè)備連接或者斷開時(shí)都會(huì)產(chǎn)生中斷通知外部單片機(jī)，并自動(dòng)定時(shí)產(chǎn)生USB幀周期開始包SOF發(fā)送給已經(jīng)連接的USB設(shè)備。通常情況下，設(shè)置USB工作模式在20微秒時(shí)間內(nèi)完成，完成后輸出操作狀態(tài)。通過(guò)讀 PA端口得到操作狀態(tài)，查看是否設(shè)置成功。如不成功，表明CH375出錯(cuò)，例如芯片型號(hào)錯(cuò)或者處于串口方式或者不支持，則無(wú)法進(jìn)行u盤的讀寫。

　　3．3中斷處理模塊

　　中斷模塊即接受中斷，由于本系統(tǒng)設(shè)置所有的幀都被接收，因而必須在中斷處理函數(shù)里對(duì)接收到的幀進(jìn)行判斷，并進(jìn)行“解碼”?，F(xiàn)就實(shí)例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明“解碼”的過(guò)程，如表1所示，列舉了A5車內(nèi)2個(gè)重要的CAN消息，其ID均是采用標(biāo)準(zhǔn)格式 （11位），數(shù)據(jù)單元占64位（8字節(jié)）。中斷接收到數(shù)據(jù)幀后，首先取其ID號(hào)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)幀格式來(lái)說(shuō)，IDRO存放的是IDIO~ID3，IDR1的高3 位存放的是ID2～I(xiàn)D0，因此ID號(hào)=（IDR0《《3）l（IDRI》》5），其中ID號(hào)設(shè)置為int型變量。得到ID號(hào)后，將根據(jù)消息列表進(jìn)行消息解碼，例如，假設(shè)取得的ID號(hào)是0xFA，這是來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS（enginemanagement system）的消息幀，我們將從它的64位數(shù)據(jù)單元中取出所關(guān)心的數(shù)據(jù)，其中64位數(shù)據(jù)在結(jié)果寄存器DSR0-DSR7中的存放順序如表2所示。假設(shè)我們從此幀中取出如下3個(gè)數(shù)據(jù)：Engine speedRPM，M eanEfectiveTorque，DriveRequest。

　　表 3列出了它們?cè)?4位數(shù)據(jù)單元中的起始位和所占位數(shù)。在此對(duì)數(shù)據(jù)位數(shù)為16的Engine speed RPM 稍作解釋，由于選用的單片機(jī)采用的是Motorola大端模式，因此其最低位是DSR1中的第8位，而不是DSR0中的第0位，而我們的上層PC機(jī)數(shù)據(jù)分析軟件是Intel格式的，于是需要對(duì)多字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行大小端轉(zhuǎn)換。下面給出函數(shù)語(yǔ)句示例：

　　Engine speed RPM DSR1；

　　Engine speed RPM =（Engine speed RPM《《8）IDSR0；

　　M eanEfectiveTorque=DSR2；

　　DriverRequest=DSR3；

　　對(duì)多字節(jié)數(shù)據(jù)需進(jìn)行大小端轉(zhuǎn)換，而單字節(jié)數(shù)據(jù)則是直接拷貝。將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩存里，然后結(jié)束本次中斷。

　　3．4 其它模塊

　　液晶模塊，對(duì)于需要固定顯示的部分，利用“預(yù)制畫面”以減少工作中通訊傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)和重復(fù)性工作。讀寫u盤模塊，u盤中的數(shù)據(jù)都是以文件格式存儲(chǔ)的，單片機(jī)讀寫u盤則主要是根據(jù)FAT文件系統(tǒng)進(jìn)行文件和目錄的各種操作，CH375提供了u盤文件級(jí)子程序庫(kù)，此庫(kù)支持FAT16和FAT32文件系統(tǒng)，用戶只需調(diào)用此庫(kù)的各種API函數(shù)就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)塊的讀寫。A／D轉(zhuǎn)換模塊，對(duì)控制寄存器5（ATDCTL5）的配置要慎重，因?yàn)閷?duì)此寄存器的寫操作將中斷當(dāng)前模數(shù)轉(zhuǎn)換序列并且開始一個(gè)新的轉(zhuǎn)換序列，建議將此寄存器放在前4個(gè)控制寄存器之后配置。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本系統(tǒng)所開發(fā)的行車記錄儀已成功的運(yùn)用于A5車的3萬(wàn)公里、5萬(wàn)公里等各種路試，準(zhǔn)確記錄了行車過(guò)程中的重要數(shù)據(jù)，對(duì)于研究人員進(jìn)行性能分析、故障分析、以及標(biāo)定工作提供了重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。在已具備CAN 總線的車輛上使用基于CAN的行車記錄儀，可大幅度降低系統(tǒng)復(fù)雜度，并降低成本。對(duì)于不同的車型，只需軟件的少許修改而不需要更改硬件，使得記錄儀具有極高的靈活性和可移植性，從而廣泛應(yīng)用于各種車型。