基于J1939的汽車CAN總線教學實驗系統

　　3 系統軟件

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

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

圖2  CAN總線原始數據顯示界面

　　4 系統分析

　　針對J1939培訓要求，系統在教學中，特別是實操中可以實時監控基于J1939汽車CAN總線的數據并能完整記錄、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（函數脈沖發生器發出脈沖），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，系統實時測量車輛行駛的路程數，并顯示在儀表板上的液晶顯示屏多功能顯示區，單位為Km，精確到0.1Km。同時系統以1Km為單位間歇存儲車輛行駛總里程數，顯示在儀表板上的液晶顯示屏多功能顯示區上。

　　（2）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。

　　（3）前后橋氣壓的測量與顯示：系統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。

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

　　4.2  數據采集結果

　　系統XA數據采集如表1所示。以轉向開關為例：當左轉向燈斷開時data為08，而接通時為08與8A交替變化。當右轉向燈接通時data為00，而接通時為00與02交替變化，如圖3所示。通過函數脈沖發生器發出脈沖，模擬車速變化，如圖4所示。

表1  X-Analyser數據采集表

圖3  J1939數據顯示界面

圖4  基于J1939的速度波形圖

　　 5    結論

　　本文介紹了一個基于J1939協議的汽車教學實驗系統，系統可以實時監控汽車CAN總線的數據并能完整記錄、顯示波形和打印。

　　系統中，CAN總線模塊系統通過CAN總線分析儀與計算機通訊，實行數據采集和傳輸，用于教學和培訓。學生進行實驗操作，直觀了解數據收發，掌握CAN總線和J1939協議的特點，理解物理層、數據鏈路層和應用層的含義和作用，最后進行系統開發。

　　本文作者創新點：系統采用J1939的實車CAN總線模塊系統作為硬件，通過CAN總線分析儀，用直觀的人機界面描述模塊上J1939的數據格式和傳感器物理值，讓學員快速理解高層協議并掌握基于J1939的零部件ECU開發要點。項目經濟效益10萬元。

　　參考文獻

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