CN201060006Y - 一种总线式调试诊断仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于仪器仪表领域，涉及一种基于嵌入式系统架构的调试诊断仪，用于控制系统基于CAN总线的工程设备的数据显示、参数标定、功能调试和故障诊断。仪器硬件由基于ARM芯片HMS30C7202设计的系统主板和接口板组成，接口板主要有电源板和键盘接口板，仪表信息通过EL显示屏进行显示，仪表外部接口主要有CAN接口(5芯)和RS232接口(7芯)。软件以μC/OS－II作为实时操作系统，图形用户界面基于MiniGUI平台开发。界面由系统设置、控制输入、控制输出、传感检测、数据通讯和参数标定6个相对独立的功能模块组成。调试诊断仪将信号采集、处理、故障诊断及网络通讯等功能集于一体，具有高性能低功耗的特点，有速度高、低电磁辐射、抗电磁干扰等优点。

Description

一种总线式调试诊断仪

技术领域

本发明属于仪器仪表领域，涉及一种基于嵌入式系统架构的调试诊断仪，通过CAN总线进行数据通讯，可用于控制系统基于CAN总线的工程设备的数据显示、参数标定、功能调试和故障诊断。

背景技术

基于微计算机与传感检测技术的智能化调试诊断设备近年来得到广泛重视，典型的如轿车行业，几乎所有的品牌轿车生产厂商在其系列车型均研制了配套的调试诊断设备，利用它可以快速进行状态检测、故障显示与修改参数。另外，先进的诊断设备还可以记录过程数据，如同飞机、舰船的事故追忆系统(黑匣子)，能及时、准确地将各种工况数据真实地保存下来，提供给专家(或专家系统)进行离线分析，作为故障排查或产品更新设计的依据。

装备制造业涉及国家的整体产业发展战略，近几年备受重视，先进的技术、设计理念与施工管理方式的研究成果逐渐涌现，有力推动了行业的快速发展与技术进步。控制系统是先进智能化设备的核心技术，是装备的整体性能水平的标志。在高新技术的飞速应用发展下，设备或系统的功能越来越复杂，作业自动化，控制智能化发展趋势越来越明显，起着大脑和神经作用的电子设备在工程设备中比重越来越大，以微计算机为代表的智能控制器被大量采用，智能节点间的信息流量空前增加，为了避免产生控制系统中的“信息孤岛”，将电子设备按照一定的协议联网，并加以有效地综合，达到资源的功能共享已成为必然趋势。传统的技术维护和保障手段在高数字化装备发生故障时很难界定原因，造成维修时间加长，甚至造成装备的二次损坏，影响装备使用寿命。

现有的一些调试诊断设备一般都是对一些设备专门配装的，技术平台或基于8位单片机设计，功能有限，集成度不高，或者基于PC机设计，体积庞大，可靠性不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于ARM单片机和CAN总线通讯技术开发的智能化仪表，通过CAN总线进行数据通讯，与总线系统上相关智能节点进行数据交换，通过显示屏进行虚拟仪表等显示，可实现控制系统的在线状态监测、故障诊断以及作业参数标定功能，并且可以通过设置的RS232口进行程序下载与工作状况存储数据上传。

一种总线式调试诊断仪，仪器硬件由基于ARM芯片HMS30C7202设计的系统主板和接口板组成，接口板主要有电源板和键盘接口板，仪表信息通过EL显示屏进行显示，仪表外部接口主要有CAN接口(5芯)和RS232接口(7芯)。HMS30C7202包括了PC机的所有基本功能，通过JTAG(Joint Test Action Group)可直接控制ARM的内部总线、I/O口等信息，进行在线编程与实时系统仿真。

软件以μC/OS-II作为实时操作系统，图形用户界面基于MiniGUI平台开发。界面由系统设置、控制输入、控制输出、传感检测、数据通讯和参数标定6个相对独立的功能模块组成，通过主界面的功能键可切入相应子模块。

本发明的主要特点包括：(1)处理器强大功能与外围电路的配合，将信号采集、处理、故障诊断及网络通讯等功能集于一体，具有高性能低功耗的特点。(2)CAN协议控制器和物理总线之间的接口，具有速度高、低电磁辐射、抗电磁干扰等优点。(3)通过实时内核可使控制软件化分为若干相对独立的任务，使应用模块化，有利于将复杂的控制任务分解，加快开发进程，且有利于后续维护。(4)为了便于人机交互，采用快速、稳定和轻量级的图形用户界面(GUI)方式。

本发明产品为先进的智能化调试诊断设备，可以在线进行数据显示，记录过程数据，能及时、准确地将各种工况数据真实地保存下来，提供给专家或专家系统进行离线分析，作为故障排查或产品更新设计的依据。基于CAN总线数据通讯的调试诊断仪采用嵌入式系统架构设计，功能强，接口规范，可移植性好，经过多装备的应用实践表明，抗干扰能力强，实时性好，技术先进，符合智能化仪器仪表的发展趋势，可以较好地满足分布式总线化控制系统的装备技术保障需求，具有较好的推广应用价值。

附图说明

图1、2调试诊断仪外形尺寸

图3调试诊断仪硬件组成框图

图4CAN总线接口电路原理图

图5RS232接口电路原理图

图6系统软件功能框图

具体实施方式

该仪表外壳由铸铝加工制造，人机交互部分主要由一个EL显示屏和8个按键组成，仪器上部有一个电源开关和两个通讯接口组成，仪表的外形尺寸见图1、2。

该仪表基于ARM芯片HMS30C7202进行设计，HMS30C7202包括了PC机的所有基本功能，通过JTAG(Joint Test Action Group)可直接控制ARM的内部总线、I/O口等信息，进行在线编程与实时系统仿真。仪器硬件由基于ARM芯片HMS30C7202设计的系统主板和接口板组成，接口板主要有电源板和键盘接口板，仪表信息通过EL显示屏进行显示，参见附图3，其中CAN总线接口电路原理见图4，232接口电路原理见图5。诊断仪外部接口主要有CAN接口(5芯)和RS232接口(7芯)，端子接线见表1与表2。

软件以μC/OS-II作为实时操作系统，图形用户界面基于MiniGUI平台开发。界面由系统设置、控制输入、控制输出、传感检测、数据通讯和参数标定6个相对独立的功能模块组成，通过主界面的功能键可切入相应子模块，参见附图3。

各软件模块的功能如下：

(1)系统配置

为了增加仪器的通用性，对于不同的装备可以采用不同的系统配置。系统配置模块功能包括串口通讯设置、CAN总线通讯设置、液晶屏亮度设置和数据存储设置。

(2)控制输入

显示操作人员的控制输入，有开关量输入指示，用手柄等模拟量输入指示，根据系统的功能组成，有主控制输入显示界面、副控制输入显示界面，通过接键进行切换。

(3)控制输出

控制输出数据来自CAN总线数据解析缓冲区，显示系统的输出状态，以及报警、自动作业指示等提示信息。

(4)传感器检测

显示传感器采样数据，包括开关量和模拟量检测数据，通过虚拟仪表来表达温度、压力、倾角等状态信息。

(5)数据通讯

通过检测CAN总线上各个智能节点的心跳信息来判断节点的工作状态，采用网络拓扑图来表达。

(6)参数标定

用来对模拟量传感器进行标定以增强仪表的通用性，提高对不同硬件配置的适应性。

表1CAN接口端子接线表

表2RS232接口端子接线表

Claims (1)

1.一种总线式调试诊断仪，其特征在于调试诊断仪基于ARM芯片HMS30C7202进行设计，仪器硬件由基于ARM芯片HMS30C7202设计的系统主板和接口板组成，接口板主要有电源板和键盘接口板，仪表信息通过EL显示屏进行显示，仪表外部接口主要有5芯CAN接口和7芯RS232接口；HMS30C7202通过JTAG直接控制ARM的内部总线、I/O口的信息，进行在线编程与实时系统仿真；

软件以μC/OS-II作为实时操作系统，图形用户界面基于MiniGUI平台开发，图形用户界面由系统设置、控制输入、控制输出、传感检测、数据通讯和参数标定6个相对独立的功能模块组成，通过主界面的功能键能切入相应子模块。

Images