CN1755653A - Can总线汽车仪表控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种CAN总线汽车仪表控制系统，包括仪表信息显示模块、按键开关接口模块、危急告警模块、告警显示模块，其仪表信息显示模块，运行LIN和CAN总线协议，通过LIN总线接口与危急告警模块和告警显示模块连接，通过I/O接口与按键开关接口模块数据交换，通过CAN总线或LIN总线接口与外部设备进行数据交换；按键开关接口模块，输入为采集的数据信号，输出通过I/O接口与仪表信息显示模块连接；告警显示模块通过LIN总线接口与仪表信息显示模块连接，输出为危急告警模块采集的告警信息；LIN总线协议存储于仪表信息显示模块、危急告警模块、告警显示模块，CAN总线协议存储于仪表信息显示模块。本发明集管理、控制于一体，实现仪表、车载设备一体化管理和控制。

Description

CAN总线汽车仪表控制系统

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，具体说是一种用于大客车或者大货车上CAN总线仪表控制系统。

背景技术

汽车仪表是用以检测汽车各系统工作状况的装置，是各类型汽车必不可少的，驾驶员能通过汽车仪表随时掌握汽车各部件的工作状态。汽车仪表按其结构原理可分为机械仪表和电子仪表两大类。

众所周知，机械式仪表是采用机械仿动的办法实现的，因而避免不了机械误差、机械磨损，致使仪表存在精度低，使用寿命短、故障率高等缺点，严重影响了汽车的整体质量，电子式仪表虽然在一定程度上解决了机械误差和机械磨损的影响，但因是采用电子模拟技术，最后还要转换成机械指针，不能彻底解决机械误差的影响，而且抗干扰能力差，可靠性不高。

随着汽车电子技术的发展和汽车功能的不断增加，再仪表总成上要显示的数据越来越多，这样就要求在仪表总成上做到模拟和数字显示相结合，甚至数字化。

目前没有一个自主、完善的CAN总线汽车仪表控制系统应用于汽车上，特别是大客车领域，因此我们发明CAN总线汽车仪表控制系统，在该行业填补了国内的空白。

发明内容

为了克服模拟表和电子式仪表显示的缺点，本发明的目的是提供一种CAN总线汽车仪表控制系统，为汽车机械设备和电气设备良好运行提供必不可少的完整参数显示，对仪表、车载设备进行一体化管理和控制。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：包括仪表信息显示模块、按键开关接口模块、危急告警模块、告警显示模块四部分，其中：仪表信息显示模块，运行LIN总线协议，通过LIN总线接口与危急告警模块以及告警显示模块连接，通过内部I/O接口与按键开关接口模块进行数据交换，运行CAN总线协议，通过CAN总线接口或LIN总线接口实现外部设备状态数据的传输和交换；按键开关接口模块，输入信号为采集的数据信号，输出信号通过内部I/O接口与仪表信息显示模块连接；告警显示模块通过LIN总线接口与仪表信息显示模块连接，输出信号为由危急告警模块采集的告警信息；LIN总线协议存储在仪表信息显示模块、危急告警模块、告警显示模块中，CAN总线协议存储在仪表信息显示模块中。

本发明为汽车工业提供完整的汽车电子技术解决方案，是一种经济型的汽车仪表控制系统，实现汽车仪表、车载设备的一体化管理和控制。仪表显示采用大面积、高可靠液晶屏进行显示，结构布置新颖、美观大方、功能齐全、体积小、重量轻、使用寿命长，并彻底解决了电磁干扰问题，提高了可靠性和安全性能，提高汽车的整体质量和技术水平。

由于本发明具有以上特点，CAN总线汽车仪表控制系统从外观、安装到运行及检修维护都体现出优越性，如：

1、由于采用了全电子及数据通讯数字技术，使其具有使用寿命长，可靠性高、体积小、功耗低、指示精度高、抗干扰能力强等优点。

2、既是CAN汽车仪表控制中心，又具有CAN网关功能。

3、综合参数实时显示、发动机故障存储显示等，对早期发现汽车安全运行故障提供了重要的多功能参数，可以大大减少汽车制造商以及使用者的维修成本。

4、具有危急告警以及告警信息显示功能。

附图说明

图1是本发明的外观主视图。

图2是本发明硬件整体结构图。

图3-1是本发明仪表信息显示模块电路框图。

图3-2是图3-1的仪表信息显示控制电路原理图。

图3-3是图3-1的步进电机驱动模块电路原理图。

图3-4是图3-1的状态信息显示模块电路原理图。

图3-5是图3-1的里程计量显示模块电路原理图。

图3-6是图3-1的可调背光及其驱动装置电路原理图。

图4是本发明按键开关接口模块电路原理图。

图5-1是本发明危急告警模块电路框图。

图5-2是图5-1的危急告警控制器电路原理图。

图5-3是图5-1的智能功率驱动模块电路原理图。

图5-4是图5-1的电源管理模块电路原理图。

图6-1是本发明告警显示模块电路框图。

图6-2是图6-1的告警显示控制器电路原理图。

图6-3是图6-1的告警信息显示模块电路原理图。

图6-4是图6-1的告警语音模块电路原理图。

图6-5是图6-1的电源供电模块电路原理图。

图7是本发明CAN总线流程图。

图8是本发明LIN总线流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的面板包括水温表A，油压表B，燃油量表D，状态显示发光管部分E，危急告警模块的LCD液晶屏F，发动机转速表H，里程计量显示模块的LCD液晶屏I，用于显示总里程、分里程、实时时钟以及百公里耗油，另设电压表G和气压表J。

如图2所示，本发明包括仪表信息显示模块、按键开关接口模块、危急告警模块和告警显示模块四部分，即：

-仪表信息显示模块，运行LIN总线协议和CAN总线协议，通过LIN总线接口与危急告警模块以及告警显示模块连接，通过内部I/O接口与按键开关接口模块进行数据交换。此模块担负信号处理、算法、显示驱动、效果处理及生产厂初始化等任务，用于监视大客车上汽车电子部件及设备等的参数和状态；在仪表板上显示发动机转速、行车速度、水温、油量、机油压力、蓄电池电压、三种气压、总里程、分里程等数值，显示转向、灯光、刹车、驻车、危急告警等信息，设有油压低限、水温高限、燃油储量采集及告警装置，得到的数据通过CAN总线接口或者LIN总线接口发至CAN总线或者LIN总线上，实现设备状态数据的传输和交换；

-按键开关接口模块，通过内部I/O接口与仪表信息显示模块连接，将采集的数据送给仪表信息显示模块。此模块用于完成对驾驶员操作台上各种开关、按钮的状态采集，通过仪表信息显示模块对相应的仪表盘、指示灯、继电器、电磁阀等部件或者设备进行控制；

-危急告警模块，运行LIN总线协议，通过LIN总线接口与仪表信息显示模块、告警显示模块连接，管理转向灯、设备上电(电源管理)、初始门控和防盗设备，监视电源电量等，是一个完全独立的、可拆卸的模块，在线拆卸或者更换十分方便；

-告警显示模块，运行LIN总线协议，通过LIN总线接口与仪表信息显示模块、危急告警模块连接，将由危急告警模块采集的告警信息在一块液晶屏上显示出来，是一个硬件独立的模块，在线拆卸或者更换十分方便；

LIN总线协议存储在仪表信息显示模块、危急告警模块、告警显示模块中，CAN总线协议存储在仪表信息显示模块中。

如图3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6所示，本发明仪表信息显示模块包括仪表信息显示控制器、步进电机驱动模块、状态信息显示模块、里程计量显示模块、控制器电源监视装置、可调背光及其驱动装置，具体连接结构为：

-仪表信息显示控制器由第一微控制器U1、第一总线锁存器U2、第一只读存储器U4、第一随机存储器U6、第一带可擦除只读存储器的CPU监控器U7、第一地址译码器U8、第一总线驱动器U10组成，其中：第一微控制器U1与第一只读存储器U4和第一随机存储器U6进行通讯，第一微控制器U1经第一总线锁存器U2分别与第一只读存储器U4、第一随机存储器U6连接，第一微控制器U1经地址译码器U8与第一总线驱动器U10输入端相接，第一总线驱动器U10输出端接第一LIN收发器U18连接，CAN收发器U11的输入端来自第一微控制器U1，第一带可擦除只读存储器的CPU监控器U7经SPI接口与第一微控制器U1进行通讯，CAN收发器U11的输出通过CAN总线接口与外部具有CAN总线接口的模块进行连接，LIN收发器U18的输出经过LIN总线接口与危急告警模块的第二LIN收发器U19、告警显示模块的第三LIN收发器U20连接(参见图3-2)。

第一微控制器U1负责管理仪表信息显示模块、按键开关接口模块，并将按键开关接口模块采集的数据送往第一随机存储器U6；第一随机存储器U6用来作为第一微控制器U1进行工作时所需的内存，第一只读存储器U4用来存放操作系统内核和CAN总线以及LIN总线协议栈，第一带可擦除只读存储器的CPU监控器U7则用来存放系统配置信息。第一LIN收发器U18是第一微控制器U1和LIN物理总线之间的接口，CAN收发器U11是微控制器U1和CAN物理总线之间的接口。

-步进电机驱动模块(参见图3-3)由第二总线连接器U21、第三总线连接器U22、第一步进电机驱动器U32和第二步进电机驱动器U33组成，其中：第一步进电机驱动器U32的输入端接第二总线连接器U21，第二总线连接器U21的输入端来自第一微控制器U1，第一步进电机驱动器U32的输出端接车速里程表、发动机转速表、燃油量表和水温表；第二步进电机驱动器U33的输入端接第三总线连接器U22，第三总线连接器U22的输入端来自第一微控制器U1，第二步进电机驱动器U33的输出端接蓄电池电压表。

车速里程表、发动机转速表、燃油量表、水温表和蓄电池电压表分别负责用指针方式显示汽车车速、里程、发动机转速、燃油量、机油压力、水温等数值，精密驱动分辨率达到1/3度，最高可达到1/12度。

-状态信息显示模块(参见图3-4)由第四总线驱动器U23、第五总线驱动器U28、第六总线驱动器U29、第七总线驱动器U30、第一功率驱动器U36、第二功率驱动器U37、第三功率驱动器U38、第四功率驱动器U39和各种颜色的发光管组成，其中：第一功率驱动器U36的输入端接第四总线驱动器U23，第四总线驱动器U23的输入端来自第一微控制器U1和第二译码器U35，第一功率驱动器U36的输出端接7路发光管，即第8～14发光管D8～D14；第二功率驱动器U37的输入端接第五总线驱动器U28，第五总线驱动器U28的输入端来自第一微控制器U1和第二译码器U35，第二功率驱动器U37的输出端接7路发光管，即第15～21发光管D15～D21，第三功率驱动器U38的输入端接第六总线驱动器U29，第六总线驱动器U29的输入端来自第一微控制器U1和第二译码器U35，第三功率驱动器U38的输出端接7路发光管，即第22～25发光管D22～D25和第27～29发光管D27～D29，第四功率驱动器U39的输入端接第七总线驱动器U30，第七总线驱动器U30的输入端来自第一微控制器U1和第二译码器U35，第四功率驱动器U39的输出端接7路发光管，即第30～31发光管D30～D31和第35～39发光管D35～D39，第二译码器U35的输入来自第一微控制器U1。

发光管用于显示汽车的状态信息以及水温、油压、燃油量等告警信息

-里程计量显示模块(参见图3-5)由第一总线接收发送器U34和第一液晶驱动器J8组成，其中：第一液晶驱动器J8的输入端接第一总线接收发送器U34，第一总线接收发送器U34的输入端来自第一微控制器U1，第一液晶驱动器J8的输出端经第一液晶驱动器J8至LCD液晶屏。

LCD液晶屏用于显示汽车的总里程、分里程、实时时钟以及汽车的百公里耗油量等数值。

-控制器电源监视装置由第一带可擦除只读存储器的CPU监控器U7组成，第一带可擦除只读存储器的CPU监控器U7的输出端与第一微控制器U1的复位引脚相连接(参见图3-2)。

第一带可擦除只读存储器的CPU监控器U7对微控制器电源进行监控，保证第一微控制器U1意外掉电后的现场快速恢复。

-可调背光及其驱动装置(参见图3-6)由背光驱动器U95组成，背光驱动器U95的输入来自第一微控制器U1，背光驱动器U95的输出端为背光管J11。

信息显示模块面板的背光采用可调的形式，而传统的仪表背光都是不可调的。

如图4所示，按键开关接口模块由第一总线发送器U40、第二总线发送器U41、第三总线发送器U42、第四总线发送器U43、第五总线发送器U83和第六总线发送器U84组成，其中：第一总线发送器U40、第二总线发送器U41、第三总线发送器U42、第四总线发送器U43、第五总线发送器U83和第六总线发送器U84的输出端均与第一微控制器U1连接，输入信号分别为一组二极管的阳极端，所述二极管的阴极端接外部设备，如：转向灯开关。

如图5-1、5-2、5-3、5-4所示，危急告警模块包括危急告警控制器、智能功率驱动模块和电源管理模块，具体连接结构为：

-危急告警控制器(参见图5-2)由第二微控制器U86和第LIN收发器U19组成，其中：第二微控制器U86的输出经过第5二极管D5以及第10三极管T10反相后与智能功率驱动模块连接，输入端与电源管理模块的输出相连，第LIN收发器U19的输入端经第二三极管T2与第二微控制器U86连接，输出端经过LIN总线接口与信息显示模块中的第一LIN收发器U18、告警显示模块中的第三LIN收发器U20连接。

第二微控制器U86负责管理转向灯、设备上电(电源管理)、初始门控和防盗设备等。

-智能功率驱动模块，如图5-3所示，由输出驱动电路、断线检测电路、过流检测电路、短路检测电路和过流及短路保护电路组成，其中：输出驱动电路由第296电阻R296、第96电阻R96、第210稳压管D210、第39场效应管T39组成，第96电阻和第296电阻的一个结点为输入端，与危急告警控制器中的第10三极管T10的输出端相连，第296电阻R296的另一端在第210稳压管D210配合下经过场效应管T39功率放大后与外部设备转向灯连接；断线检测电路由第36三极管T36和第40三极管T40组成，第40三极管T40集电极经过第37电阻R37与第36三极管T36的基极连接，第36三极管T36的发射极经采样电阻R305接第39场效应管T39，第40三极管T40的输出与危急告警控制器中的第二微控制器U86连接；当外部设备断线时，第36三极管T36导通，导致第40三极管T40导通，第40三极管T40输出低电平给第二微控制器U86；过流检测电路由采样电阻R305、第35三极管T35和第8三极管T8、第12三极管T12、第6三极管T6组成，第8三极管T8的基极经过第36电阻R36与第35三极管T35的集电极连接，第35三极管T35的发射极经第195电阻R195接采样电阻R305的一端，其基极经第208二极管D208接采样电阻R305的另一端，第8三极管T8的集电极经过第290电阻R290与第12三极管T12的基极连接，第12三极管T12的集电极经第289电阻R289与第6三极管T6的基极连接，第6三极管T6的输出与危急告警控制器中的第二微控制器U86连接；当外部设备过流时，如转向灯，采样电阻R305上的压降增大，导致第35三极管T35导通，进而导致第8三极管T8导通，第8三极管T8输出低电平，其输出的低电平造成第12三极管T12导通，从而使第6三极管T6导通，第6三极管T6输出的低电平给危急告警控制器中的第二微控制器U86；短路检测电路由第29三极管T29、第34三极管T34和第7三极管T7、第12三极管T12、第6三极管T6组成，第29三极管T29的发射极经第133二极管D 133接+24V电源，基极经第298电阻R298接危急告警控制器中的第10三极管T10的输出端，集电极接第34三极管T34的发射极，第34三极管T34的基极经第301电阻R301和第207二极管D207与采样电阻R305的另一端连接，集电极经第299电阻R299与第7三极管T7的基极连接，第7三极管T7的集电极经第290电阻与第12三极管T12的基极连接，第12三极管T12的集电极经第289电阻R289与第6三极管T6的基极相连，第6三极管T6的输出与危急告警控制器中的第二微控制器U86连接；当外部设备，如转向灯短路时，第29三极管T29和第34三极管T34导通，从而导致第7三极管T7导通，第7三极管T7输出低电平，第7三极管T7输出的低电平造成第12三极管T12导通，从而使第6三极管T6导通，第6三极管T6输出的低电平给危急告警控制器中的第二微控制器U86；过流及短路保护电路由第27三极管T27和第39场效应管T39组成，第27三极管T27的输入来自第7三极管T7和第8三极管T8的集电极的结点处，其输出与第39场效应管T39连接；当过流或者短路时，第27三极管T27导通，从而使第39场效应管T39截止，因此外部设备被关闭，防止损害外部设备，如转向灯。

智能功率驱动模块负责管理左、右转向灯，对转向灯进行功率驱动以及断线检测、过流及短路保护。

-电源管理模块，如图5-4所示，包括第一电压转换器U87、第一输入二极管D134、第二输入二极管D136、电压转换三极管T41、第一稳压管D218，其中：第一电压转换器U87的输入来自外部+24V的电源，输出为+5V给危急告警控制器中的第二微控制器U86供电，电压转换三极管T41的集电极接外部+24V的电源，基极接第一稳压管D218，电压转换三极管T41的输出为+12V给危急告警控制器中的第二LIN收发器U19供电。第一输入二极管D134和第二输入二极管D136的阴极端分别来自外部设备输入端，其阴极端连接在一起后与第一电压转换器U87连接。

电源管理模块负责给危急告警控制器供电和监视电源的电量。

如图6-1、6-2、6-3、6-4、6-5所示，告警显示模块包括告警显示控制器、告警信息显示模块、告警语音模块和电源转换模块，具体连接结构为：

-告警显示控制器，如图6-2所示，由第三微控制器U89、第二总线锁存器U3、第二只读存储器U5、第二随机存储器U90、第二带可擦除只读存储器的CPU监控器U91、第三地址译码器U9、第八总线驱动器U31、第一总线接收器U85、第三LIN收发器U20组成，其中：第三微控制器U89与第二只读存储器U5、第二随机存储器U90通讯，其输出端经第二总线锁存器U3分别与第二只读存储器U5、第二随机存储器U90、第三地址译码器U9连接，第三微控制器U89经第三地址译码器U9与第八总线驱动器U31、第一总线接收器U85的输入端连接，第二带可擦除只读存储器的CPU监控器U91经过SPI接口与第三微控制器U89通讯，第三LIN收发器U20的输入端与第三微控制器U89的输出端连接，第三LIN收发器U20的输出端经过LIN总线接口与危急告警模块中的第二LIN收发器U19、仪表信息显示模块中的第一LIN收发器U18连接。

第三微控制器U89负责管理第二液晶屏和故障记录设备；第二随机存储器U90用来作为第三微控制器U89进行工作时所需的内存，第二只读存储器U5用来存放操作系统内核和LIN总线协议栈；第三LIN收发器U20是第三微控制器U89和LIN物理总线之间的接口。

-告警信息显示模块，如图6-3所示，由第三总线锁存器U92和第二液晶驱动器J10组成，其中：第二液晶驱动器J10的输入来自第三总线锁存器U92和告警显示控制器中的第八总线驱动器U31，第三总线锁存器U92的输入端来自第三微控制器U89，第二液晶驱动器J10的输出端经第二液晶驱动器J10至LCD液晶屏。

液晶屏显示方式采用模拟图形方式，具体体现在液晶屏显示客车或卡车的外型和在被监视的设备的相对位置处显示具备这种特定设备的特点的图形和符号(包括正常状态、危险状态和故障状态)，在汽车处于危险告警状态时同样能够完成实时在线检测，以反映设备的维修结果，控制器独立，数据交换通过CAN或者LIN总线，接口简单，可以简单拆卸并在一定程度上具备移动特性(可以连接到车载网络上的任意CAN接口上完成相同功能)。

-告警语音模块，如图6-4所示，由语音芯片U93和音频放大器U94组成，其中：语音芯片U93的输入来自第三微控制器U89，输出端与音频放大器U94的输入端连接，音频放大器U94的输出端接扬声器。

告警语音芯片存录提示故障等信息，经过扬声器输出给司机以语音提示。

-电源转换模块，如图6-5所示，包括第二电压转换器U88、第二电压转换三极管T42、第二稳压管D219，其中：第二电压转换器U88的输入来自外部+24V的电源，输出为+5V给告警显示控制器中的第三微控制器U89、第二总线锁存器U3、第二只读存储器U5、第二随机存储器U90、第二带可擦除只读存储器的CPU监控器U91、第三地址译码器U9、第八总线驱动器U31、第一总线接收器U85、告警语音模块中的音频放大器U94供电，第二电压转换三极管T42的输入来自外部+24V的电源和第二稳压管D219，输出为+12V给LIN收发器U20供电。

电源转换模块负责给告警显示控制器、告警信息显示模块和告警语音模块供电。

本实施例中第一微控制器U1采用P87C591芯片，第二微控制器U86采用AT90S2313芯片，第三微控制器U89采用AT89C51芯片，第一随机存储器U6和第二随机存储器U90采用HY62WT081ED芯片，第一只读存储器U4和第二只读存储器U5采用W29EE512芯片，带可擦除只读存储器的CPU监控器U7采用X5043芯片，带可擦除只读存储器的CPU监控器U91为X25045芯片，CAN收发器U11采用TJA1050芯片，第一至第三LIN收发器U18～U20采用TJA1020芯片，第一至第二步进电机驱动器U32～U33采用MSX12.017，步进电机采用SWITCH的XC5_559，里程计量显示液晶J8采用TM12864，告警信息显示液晶J10采用TM320240，语音芯片U93采用ISD33180，音频放大器U94采用TDA7052A芯片，第一至第四功率驱动器U36～U39采用ULQ2003芯片，背光驱动器U95采用IMP560。

如图7所示，所述CAN总线协议栈运行于仪表信息显示模块上，负责对CAN总线的报文进行处理，存储在第一只读存储器U4中，由CAN控制器模块接收控制单元中微处理器发出的数据，处理数据并传给CAN收发器，CAN收发器将CAN控制器模块提供的数据转换成CAN数据流并通过数据总线发送出去，同时CAN收发器也接收总线的数据，并将数据传到CAN控制器模块，经过CAN控制器模块处理后传给微处理器。CAN收发器和CAN控制器执行了CAN协议数据链路层和物理层的功能，在应用层上采用J1939通讯协议，此协议对汽车中应用到的各类参数进行了规定，参数的规定符合ISO11992标准。

CAN控制器模块包括了CAN内核模块，根据CAN2.0B规范控制CAN帧的发送和接收；CAN接口模块，包含了实现CPU与CAN控制器连接的特殊功能寄存器，对重要CAN寄存器的访问通过快速自动增加的寻址特性对特殊功能寄存器的位寻址来实现；CAN控制器的发送缓冲区模块，能够保存完整的CAN信息标准或扩展格式帧。只要通过CPU启动发送信息，字节就从发送缓冲区传输到CAN内核模块。当接收一个信息时，CAN内核模块将串行位流转换成并行数据输入到接收滤波器，通过该可编程滤波器，由软件对实际收到的信息进行筛选和判断，所有由接收滤波器接收的数据都保存在FIFO(64字节)中。每个接收滤波器都有32位区分符、32位代码和32位屏蔽；所有滤波器配置都可在运行中改变。

具体流程为：首先进行系统初始化，如初始化液晶屏状态，然后建立各种任务，如步进电机控制任务，完成后开放CAN通讯端口并通知总线此设备就绪，然后等待CAN总线上的数据，如果有数据到来，则接收CAN数据，之后判断接收的数据流是否有效，如果无效则进行数据无效处理并继续等待，否则进行数据有效处理，数据处理完毕之后更改IO状态或者完成驱动动作，同时还要监视LIN总线上的数据；如果是LIN接收到数据，判断数据的有效性，无效则返回，正确则进行数据处理，之后进行回应处理，如果需要CAN发送则进行CAN发送，之后写缓存，最后再返回到等待接收CAN或者LIN的数据，保存现场。

如图8所示，LIN总线协议运行于仪表信息显示模块、危急告警模块和告警显示模块上，负责对LIN总线的报文进行处理，存储在第一只读存储器U4、第二微控制器U86和第三微控制器U89中，由微控制器发出数据，经过数据处理并传给LIN收发器，LIN收发器将微控制器提供的数据转换成电信号并通过数据总线发送出去，同时LIN收发器也接收总线上的数据，并将接收倒的数据传给微控制器。微控制器和LIN收发器执行了LIN协议数据链路层和物理层的功能，实现两个LIN设备的互相兼容。

微控制器负责实现LIN总线协议，等待主机的帧头信息，包括等待同步间隔、在同步区取得同步，解析识别码并作出相应动作——接收数据或者发送数据，检查/发送校验和；同时此微控制器也负责现场数据的采集、转换和汽车零部件的控制。

具体流程为：首先进行系统初始化，如初始化LIN收发器等，然后接收帧头字节(即同步字节)，之后判断是否为帧头，如果不是帧头字节，则一直在等待同步，否则接收ID场字节，对接收来的ID场字节进行ID场奇偶校验和译码节点号，节点号译码完毕之后判断节点号是否正确，如果不正确，则抛弃数据返回到等待同步字节，如果节点号正确，则接收方向字节，根据接收到的方向字节判断要执行的动作是接收模式还是发送模式，如果是接收模式，则继续接收数据场和校验和，如果是发送模式，则发送数据场和校验和，最后返回等待，保存现场。

Claims (7)

1.一种CAN总线汽车仪表控制系统，其特征在于：包括仪表信息显示模块、按键开关接口模块、危急告警模块、告警显示模块四部分，其中：仪表信息显示模块，运行LIN总线协议，通过LIN总线接口与危急告警模块以及告警显示模块连接，通过内部I/O接口与按键开关接口模块进行数据交换，运行CAN总线协议，通过CAN总线接口或LIN总线接口实现外部设备状态数据的传输和交换；按键开关接口模块，输入信号为采集的数据信号，输出信号通过内部I/O接口与仪表信息显示模块连接；告警显示模块通过LIN总线接口与仪表信息显示模块连接，输出信号为由危急告警模块采集的告警信息；LIN总线协议存储在仪表信息显示模块、危急告警模块、告警显示模块中，CAN总线协议存储在仪表信息显示模块中。

2.按照权利要求1所述CAN总线汽车仪表控制系统，其特征在于：所述仪表信息显示模块包括：仪表信息显示控制器、步进电机驱动模块、状态信息显示模块、里程计量显示模块、控制器电源监视装置、可调背光及其驱动装置，具体连接结构为：

-仪表信息显示控制器由第一微控制器(U1)、第一总线锁存器(U2)、第一只读存储器(U4)、第一随机存储器(U6)、第一带可擦除只读存储器的CPU监控器(U7)、第一地址译码器(U8)、第一总线驱动器(U10)组成，其中：第一微控制器(U1)与第一只读存储器(U4)和第一随机存储器(U6)进行通讯，第一微控制器(U1)经第一总线锁存器(U2)分别与第一只读存储器(U4)、第一随机存储器(U6)连接，第一微控制器(U1)经地址译码器(U8)与第一总线驱动器(U10)输入端相接，第一总线驱动器(U10)输出端接第一LIN收发器(U18)连接，CAN收发器(U11)的输入端来自第一微控制器(U1)，第一带可擦除只读存储器的CPU监控器(U7)经SPI接口与第一微控制器(U1)进行通讯，CAN收发器(U11)的输出通过CAN总线接口与外部具有CAN总线接口的模块进行连接，LIN收发器(U18)的输出经过LIN总线接口与危急告警模块的第二LIN收发器(U19)、告警显示模块的第三LIN收发器(U20)连接；

-步进电机驱动模块由第二～三总线连接器(U21～U22)、第一～第二步进电机驱动器(U32～U33)组成，其中：第一步进电机驱动器(U32)的输入端接第二总线连接器(U21)，第二总线连接器(U21)的输入端来自第一微控制器(U1)，第一步进电机驱动器(U32)的输出端接车速里程表、发动机转速表、燃油量表和水温表；第二步进电机驱动器(U33)的输入端接第三总线连接器(U22)，第三总线连接器(U22)的输入端来自第一微控制器(U1)，第二步进电机驱动器(U33)的输出端接蓄电池电压表；

-状态信息显示模块由第四～第七总线驱动器(U23、U28～U30)、第一～第四功率驱动器(U36～U39)和发光管组成，其中：第一功率驱动器(U36)的输入端接第四总线驱动器(U23)，第四总线驱动器(U23)的输入端来自第一微控制器(U1)和第二译码器(U35)，第一功率驱动器(U36)的输出端接7路发光管；第二功率驱动器(U37)的输入端接第五总线驱动器(U28)，第五总线驱动器(U28)的输入端来自第一微控制器(U1)和第二译码器(U35)，第二功率驱动器(U37)的输出端接7路发光管，第三功率驱动器(U38)的输入端接第六总线驱动器(U29)，第六总线驱动器(U29)的输入端来自第一微控制器(U1)和第二译码器(U35)，第三功率驱动器(U38)的输出端接7路发光管，第四功率驱动器(U39)的输入端接第七总线驱动器(U30)，第七总线驱动器(U30)的输入端来自第一微控制器(U1)和第二译码器(U35)，第四功率驱动器(U39)的输出端接7路发光管，第二译码器(U35)的输入来自第一微控制器(U1)；

-里程计量显示模块由第一总线接收发送器(U34)和第一液晶驱动器(J8)组成，其中：第一液晶驱动器(J8)的输入端接第一总线接收发送器(U34)，第一总线接收发送器(U34)的输入端来自第一微控制器(U1)，第一液晶驱动器(J8)的输出端经第一液晶驱动器(J8)至LCD液晶屏；

-控制器电源监视装置由第一带可擦除只读存储器的CPU监控器(U7)组成，第一带可擦除只读存储器的CPU监控器(U7)的输出端与第一微控制器(U1)的复位引脚相连接；

-可调背光及其驱动装置由背光驱动器(U95)组成，背光驱动器(U95)的输入来自第一微控制器(U1)，背光驱动器(U95)的输出端为背光管(J11)。

3.按照权利要求1所述CAN总线汽车仪表控制系统，其特征在于：所述按键开关接口模块的具体连接结构为：

按键开关接口模块由第一～第六总线发送器(U40～U43、U83～U84)组成，其第一～第六总线发送器(U40～U43、U83～U84)的输出端均与第一微控制器(U1)连接，输入信号分别为一组二极管的阳极端，所述二极管的阴极端接外部设备。

4.按照权利要求1所述CAN总线汽车仪表控制系统，其特征在于：所述危急告警模块包括危急告警控制器、智能功率驱动模块和电源管理模块，具体连接结构为：

-危急告警控制器由第二微控制器(U86)和第二LIN收发器(U19)组成，其中：第二微控制器(U86)的输出经过第5二极管(D5)以及第10三极管(T10)反相后与智能功率驱动模块连接，输入端与电源管理模块的输出相连，第二LIN收发器(U19)的输入端经第二三极管(T2)与第二微控制器(U86)连接，输出端经过LIN总线接口与信息显示模块中的第一LIN收发器(U18)、告警显示模块中的第三LIN收发器(U20)连接；

-智能功率驱动模块，由输出驱动电路、断线检测电路、过流检测电路、短路检测电路和过流及短路保护电路组成，其中：输出驱动电路由第296电阻(R296)、第96电阻(R96)、第210稳压管(D210)、第39场效应管(T39)组成，第96电阻和第296电阻的一个结点为输入端，与危急告警控制器中的第10三极管(T10)的输出端相连，第296电阻(R296)另一端经过场效应管(T39)与外部设备连接；断线检测电路由第36三极管(T36)和第40三极管(T40)组成，第40三极管(T40)集电极与第36三极管(T36)的基极连接，第36三极管(T36)的发射极接第39场效应管(T39)，第40三极管(T40)的输出与危急告警控制器中的第二微控制器(U86)连接；过流检测电路由采样电阻(R305)、第35三极管(T35)和第8三极管(T8)、第12三极管(T12)、第6三极管(T6)组成，第8三极管(T8)的基极与第35三极管(T35)的集电极连接，第35三极管(T35)的发射极接采样电阻(R305)的一端，其基极接采样电阻(R305)的另一端，第8三极管(T8)的集电极与第12三极管(T12)的基极连接，第12三极管(T12)的集电极与第6三极管(T6)的基极连接，第6三极管(T6)的输出与危急告警控制器中的第二微控制器(U86)连接；短路检测电路由第29三极管(T29)、第34三极管(T34)和第7三极管(T7)、第12三极管(T12)、第6三极管(T6)组成，第29三极管(T29)的发射极经第133二极管(D133)接+24V电源，基极接危急告警控制器中的第10三极管(T10)的输出端，集电极接第34三极管(T34)的发射极，第34三极管(T34)的基极与采样电阻(R305)的另一端连接，集电极与第7三极管(T7)的基极连接，第7三极管(T7)的集电极与第12三极管(T12)的基极连接，第12三极管(T12)的集电极与第6三极管(T6)的基极相连，第6三极管(T6)的输出与危急告警控制器中的第二微控制器(U86)连接；过流及短路保护电路由第27三极管(T27)和第39场效应管(T39)组成，第27三极管(T27)的输入来自短路检测电路中的第7三极管(T7)和过流检测电路中的第8三极管(T8)的集电极的结点处，其输出与第39场效应管(T39)连接；

-电源管理模块，包括第一电压转换器(U87)、第一、第二输入二极管(D134、D136)、电压转换三极管(T41)、第一稳压管(D218)，其中：第一电压转换器(U87)的输入来自外部+24V的电源，输出为+5V给危急告警控制器中的第二微控制器(U86)供电，电压转换三极管(T41)的集电极接外部+24V的电源，基极接第一稳压管(D218)，电压转换三极管(T41)的输出为+12V给危急告警控制器中的第二LIN收发器(U19)供电，第一、第二输入二极管(D134、D136)的阴极端分别来自外部设备输入端，其阴极端连接在一起后与第一电压转换器(U87)连接。

5.按照权利要求1所述CAN总线汽车仪表控制系统，其特征在于：所述告警显示模块包括告警显示控制器、告警信息显示模块和告警语音模块，具体连接结构为：

-告警显示控制器由第三微控制器(U89)、第二总线锁存器(U3)、第二只读存储器(U5)、第二随机存储器(U90)、第二带可擦除只读存储器的CPU监控器(U91)、第三地址译码器(U9)、第八总线驱动器(U31)、第一总线接收器(U85)、第三LIN收发器(U20)组成，其中：第三微控制器(U89)与第二只读存储器(U5)、第二随机存储器(U90)通讯，其输出端经第二总线锁存器(U3)分别与第二只读存储器(U5)、第二随机存储器(U90)、第三地址译码器(U9)连接，第三微控制器(U89)经第三地址译码器(U9)与第八总线驱动器(U31)、第一总线接收器(U85)的输入端连接，第二带可擦除只读存储器的CPU监控器(U91)经过SPI接口与第三微控制器(U89)通讯，第三LIN收发器(U20)的输入端与第三微控制器(U89)的输出端连接，第三LIN收发器(U20)的输出端经过LIN总线接口与危急告警模块中的第二LIN收发器(U19)、仪表信息显示模块中的第三LIN收发器(U18)连接；

-告警信息显示模块由第三总线锁存器(U92)和第二液晶驱动器(J10)组成，其中：第二液晶驱动器(J10)的输入来自第三总线锁存器(U92)和告警显示控制器中的第八总线驱动器(U31)，第三总线锁存器(U92)的输入端来自第三微控制器(U89)，第二液晶驱动器(J10)的输出端经第二液晶驱动器(J10)至LCD液晶屏；

-告警语音模块由语音芯片(U93)和音频放大器(U94)组成，其中：语音芯片(U93)的输入来自第三微控制器(U89)，输出端与音频放大器(U94)的输入端连接，音频放大器(U94)的输出端接扬声器；

-电源转换模块包括第二电压转换器(U88)、第二电压转换三极管(T42)、第二稳压管(D219)，其中：第二电压转换器(U88)的输入来自外部+24V的电源，输出为+5V给告警显示控制器中的第三微控制器(U89)、第二总线锁存器(U3)、第二只读存储器(U5)、第二随机存储器(U90)、第二带可擦除只读存储器的CPU监控器(U91)、第三地址译码器(U9)、第八总线驱动器(U31)、第一总线接收器(U85)、告警语音模块中的音频放大器(U94)供电，第二电压转换三极管(T42)的输入来自外部+24V的电源和第二稳压管(D219)，输出为+12V给LIN收发器(U20)供电。

6.按照权利要求1所述CAN总线汽车仪表控制系统，其特征在于：CAN总线协议存储在仪表信息显示模块中第一只读存储器(U4)，具体流程为：首先进行系统初始化，然后建立各种任务，然后等待CAN总线上的数据，如果有数据到来，则接收CAN数据，之后判断接收的数据流是否有效，如果无效则进行数据无效处理并继续等待，否则进行数据有效处理，数据处理完毕之后更改IO状态，同时监视LIN总线上的数据；如果是LIN接收到数据，判断数据的有效性，无效则返回，正确则进行数据处理，如果需要CAN发送则进行CAN发送，之后写缓存，最后再返回到等待接收CAN或者LIN的数据，保存现场。

7.按照权利要求1所述CAN总线汽车仪表控制系统，其特征在于：LIN总线协议存储在仪表信息显示模块第二微控制器(U86)、危急告警模块第三微控制器(U89)和告警显示模块中第一只读存储器(U4)中，具体流程为：首先进行系统初始化，然后接收帧头字节，之后判断是否为帧头，如果不是帧头字节，则一直在等待同步，否则接收ID场字节，对接收来的ID场字节进行ID场奇偶校验和译码节点号，节点号译码完毕之后判断节点号是否正确，如果不正确，则抛弃数据返回到等待同步字节，如果节点号正确，则接收方向字节，根据接收到的方向字节判断要执行的动作是接收模式还是发送模式，如果是接收模式，则继续接收数据场和校验和，如果是发送模式，则发送数据场和校验和，最后返回等待，保存现场。

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