基于J1939的汽車CAN總線教學實驗系統(tǒng)

　　3 系統(tǒng)軟件

　　系統(tǒng)通過Kvaser USB Can II連接電腦，采用X-Analyser for Kvaser CAN軟件（簡稱XA）對系統(tǒng)總線通訊報文信息進行監(jiān)測分析，汽車CAN總線模塊原始數(shù)據(jù)顯示界面如圖2所示。XA用于測試、分析、仿真和監(jiān)測CAN總線和LIN總線網(wǎng)絡，主要特點為：

　?。?）允許用戶在高層協(xié)議上使用各種不同的規(guī)則如觸發(fā)、濾波等訪問和監(jiān)視總線數(shù)據(jù)，如SAE J1939、NMEA、DeviceNet和CANopen等。（2）支持汽車工業(yè)標準的文件格式，能夠與相關工具兼容。（3）通過設置X-Script 選項或者Keil接口進行節(jié)點或者網(wǎng)絡的模擬。

圖2  CAN總線原始數(shù)據(jù)顯示界面

　　4 系統(tǒng)分析

　　針對J1939培訓要求，系統(tǒng)在教學中，特別是實操中可以實時監(jiān)控基于J1939汽車CAN總線的數(shù)據(jù)并能完整記錄、顯示波形和打印。

　　4.1  儀表板的顯示變化

　　（1）車輛行駛速度以及行程測量與顯示：系統(tǒng)實時測量車輛的行駛速度，并在車速表上顯示車輛當前的行駛速度，速度顯示單位為Km/h。車速傳感器的輸入為脈沖波（函數(shù)脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖），當輸入的脈沖波頻率達到200Hz時，車速達到最到值180Km/h。

　　當車速不為0時，系統(tǒng)實時測量車輛行駛的路程數(shù)，并顯示在儀表板上的液晶顯示屏多功能顯示區(qū)，單位為Km，精確到0.1Km。同時系統(tǒng)以1Km為單位間歇存儲車輛行駛總里程數(shù)，顯示在儀表板上的液晶顯示屏多功能顯示區(qū)上。

　?。?）燃油量的測量與顯示：燃油量通過油量傳感器來測量，顯示采用無量綱方式，F(xiàn)表示燃油滿，E表示燃油量為0。當傳感器阻值在0~200Ω變化時，對應油量表上的F~E。

　?。?）前后橋氣壓的測量與顯示：系統(tǒng)實時測量前橋氣壓和后橋氣壓，并在儀表板上顯示。前橋氣壓和后橋氣壓的分別通過氣壓1傳感器和氣壓2傳感器來測量，當氣壓傳感器的阻值在0~200Ω變化時，對應氣壓表上的0~12。

　?。?）左右轉(zhuǎn)向控制與顯示：左右轉(zhuǎn)向通過兩個開關來控制，當轉(zhuǎn)向開關斷開時，輸出為5v；當轉(zhuǎn)向開關接通時，輸出為低電壓5v，高電壓24v的脈沖，并且儀表板上對應的轉(zhuǎn)向指示燈閃爍。

　　4.2  數(shù)據(jù)采集結(jié)果

　　系統(tǒng)XA數(shù)據(jù)采集如表1所示。以轉(zhuǎn)向開關為例：當左轉(zhuǎn)向燈斷開時data為08，而接通時為08與8A交替變化。當右轉(zhuǎn)向燈接通時data為00，而接通時為00與02交替變化，如圖3所示。通過函數(shù)脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖，模擬車速變化，如圖4所示。

表1  X-Analyser數(shù)據(jù)采集表

圖3  J1939數(shù)據(jù)顯示界面

圖4  基于J1939的速度波形圖

　　 5    結(jié)論

　　本文介紹了一個基于J1939協(xié)議的汽車教學實驗系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實時監(jiān)控汽車CAN總線的數(shù)據(jù)并能完整記錄、顯示波形和打印。

　　系統(tǒng)中，CAN總線模塊系統(tǒng)通過CAN總線分析儀與計算機通訊，實行數(shù)據(jù)采集和傳輸，用于教學和培訓。學生進行實驗操作，直觀了解數(shù)據(jù)收發(fā)，掌握CAN總線和J1939協(xié)議的特點，理解物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層的含義和作用，最后進行系統(tǒng)開發(fā)。

　　本文作者創(chuàng)新點：系統(tǒng)采用J1939的實車CAN總線模塊系統(tǒng)作為硬件，通過CAN總線分析儀，用直觀的人機界面描述模塊上J1939的數(shù)據(jù)格式和傳感器物理值，讓學員快速理解高層協(xié)議并掌握基于J1939的零部件ECU開發(fā)要點。項目經(jīng)濟效益10萬元。

　　參考文獻

　　[1] 劉嘉，黃英，黃千. 基于SAEJ1939協(xié)議的發(fā)動機虛擬儀表及故障診斷系統(tǒng)開發(fā)[J].汽車技術. 2007，(6)：22-25

　　[2] SAE J1939 Standards Collection. Recommended Practice for a Serial Control and Commu nication Vehicle Network. Society of Automotive Engineers，2003

　　[3] 高燕，高松，趙明.SAE J1939協(xié)議在客車上的應用現(xiàn)狀及展望[J]. 工業(yè)控制計算機，2006，19(4)：68-70

　　[4] 吳偉斌，洪添勝，李震等. 基于虛擬儀器技術的點火正時燈檢測系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)機械學報. 2006，（6）：50-53

　　[5] 吳偉斌，洪添勝，李震等. 基于虛擬儀器技術的汽油發(fā)動機ECU仿真測試系統(tǒng)[J]. 微計算機信息. 2006，3-2：205-208

　　[6] 吳偉斌，洪添勝，李震等. 基于虛擬儀器技術的汽油發(fā)動機點火提前角測試系統(tǒng)[J]. 武漢理工大學（交通科學與工程版）. 2007，31（5）：860-863