CN203331842U

CN203331842U - 一种基于总线的汽车数字仪表盘系统

Info

Publication number: CN203331842U
Application number: CN2013201491232U
Authority: CN
Inventors: 齐晗; 狄艳军; 马国光; 张邵丹; 王万鹏
Original assignee: SHENYANG ZHONGKE ZHENGFANG NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENYANG ZHONGKE ZHENGFANG NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2023-03-28

Abstract

本实用新型涉及一种基于总线的汽车数字仪表盘系统，包括主机控制单元和从机控制单元两部分；所述主机控制单元通过CAN总线与车载设备通信连接；所述主机控制单元通过CAN总线与从机控制单元进行数据传输和数据交换；所述主机控制单元通过CAN总线接口实现外部设备状态数据的传输和交换；所述从机控制单元通过CAN总线与主机控制单元通讯连接，还通过CAN总线与车载外部设备的进行数据传输和交换。本实用新型集管理、控制、显示于一体，为驾驶者提供更多的车辆信息，形成一个智能辅助驾驶系统，实现车辆的智能化，实现了仪表、车载设备一体化的管理和监控。

Description

一种基于总线的汽车数字仪表盘系统

技术领域

本实用新型涉及汽车电子技术领域，具体说是一种基于总线的汽车数字仪表盘系统。

背景技术

汽车仪表是汽车整个系统中十分重要的组成部分，是提高汽车综合性能的重要内容之一。随着汽车电子化、智能化程度的越来越高，传统的仪表已不能满足用户对于当前车辆信息的需求，特别是发动机等信息监控的需要。

为了适应用户越来越多对车辆信息的需求，为了给驾驶者提供更多的车辆信息，一种基于总线的汽车数字仪表盘系统尚未见报道。

实用新型内容

为了及时了解车辆状态信息，本实用新型的目的是提供一种基于总线的汽车数字仪表盘系统，该系统为驾驶者提供必不可少的完整参数显示，对发动机等设备进行维护、诊断等。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种基于总线的汽车数字仪表盘系统，包括主机控制单元和从机控制单元两部分；所述主机控制单元通过CAN总线与车载设备通信连接；所述主机控制单元通过CAN总线与从机控制单元进行数据传输和数据交换；所述主机控制单元通过CAN总线接口实现外部设备状态数据的传输和交换；所述从机控制单元通过CAN总线与主机控制单元通讯连接，还通过CAN总线与车载外部设备的进行数据传输和交换。

本实用新型集管理、控制、显示于一体，为驾驶者提供更多的车辆信息，形成一个智能辅助驾驶系统，实现车辆的智能化，实现了仪表、车载设备一体化的管理和监控。该系统美观大方、功能齐全、使用寿命长，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。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型对车辆工作状态进行实时监控、报警，并可以根据用户的需求进行扩展。

2.本实用新型为驾驶者提供良好的人机界面，提供辅助驾驶功能。

3.本实用新型提高了仪表的精度以及响应时间。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构框图。

图2-1是本实用新型主控制器电路图之一。

图2-2是本实用新型主控制器电路图之二。

图2-3是图1的视频采集处理模块电路图。

图2-4是图1的液晶显示控制模块电路图。

图2-5是图1的外部存储器模块电路图。

图2-6是图1的仪表马达驱动模块及按键输入模块电路图。

图2-7是图1的第一模拟量采集模块电路图。

图2-8是图1的第一脉冲量采集模块电路图。

图2-9是图1的第一通讯模块电路图。

图2-10是图1的第二通讯模块电路图。

图2-11是图1的从机控制器电路图。

图2-12是图1的状态指示灯显示模块电路图。

图2-13是图1的报警蜂鸣器驱动模块、脉冲C3信号输出模块及功率驱动输出模块电路图。

图2-14是图1的第二模拟量采集模块电路图。

图2-15是图1的第二脉冲量采集模块电路图。

图2-16是图1的仪表背光模块电路图。

图2-17是图1的开关量采集模块电路图之一。

图2-18是图1的开关量采集模块电路图之二。

图2-19是图1的开关量采集模块电路图之三。

图2-20是图1的开关量采集模块电路图之四。

图3是本实用新型CAN总线报文发送流程图。

图4是本实用新型CAN总线报文接收流程图。

图5是本实用新型总体流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1、图2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9、2-10、2-11、2-12、2-13、2-14、2-15、2-16、2-17、2-18、2-19、2-20、图3、4、5所示，一种基于总线的汽车数字仪表盘系统，包括主机控制单元和从机控制单元两部分；所述主机控制单元通过CAN总线与车载设备通信连接；所述主机控制单元通过CAN总线与从机控制单元进行数据传输和数据交换；所述主机控制单元通过CAN总线接口实现外部设备状态数据的传输和交换；所述从机控制单元通过CAN总线与主机控制单元通讯连接，还通过CAN总线与车载外部设备的进行数据传输和交换。

所述主机控制单元包括：主机控制器模块，视频采集处理模块，液晶显示控制模块，液晶背光调节模块，仪表马达驱动模块，按键输入采集模块，第一模拟量采集模块，第一脉冲量采集模块，第一通讯模块，外部存储器模块；主机控制器模块信号输入端通过BT.656接口与视频采集处理模块连接，通过RGB接口信号输出端与液晶显示控制模块连接，信号输出还通过PWM接口与液晶背光调节模块连接，信号输出还通过SMC接口与仪表马达驱动模块连接，信号输入端还通过I/O接口与按键输入采集模块连接，信号输入端还通过ADC接口与模拟量采集模块连接，信号输入端还通过输入捕获接口与脉冲量采集模块连接，主机控制器模块通过CAN总线接口与第一通讯模块通信连接，所述第一通讯模块通过CAN总线与车载外部设备连接，主机控制器模块通过外部总线接口与外部存储器模块通信连接，第一模拟量采集模块和第一脉冲量采集模块的输入信号输入端与车载外部设备连接；所述外部设备如车载温度传感器，压力传感器，养传感器，液位传感器等等。

所述从机控制单元包括：从机控制器模块，状态指示灯显示模块，报警蜂鸣器驱动模块，功率输出驱动模块，开关量采集模块，第二模拟量采集模块，第二脉冲量采集模块，脉冲C3信号输出模块，第二通讯模块；

具体连接结构为：所述从机控制器模块通过内部I/O口信号输出端与状态指示灯显示模块、功率输出驱动模块连接；信号输入端与开关量采集模块连接，通过ADC接口信号输入端还与第二模拟量采集模块连接，信号输入端还通过输入捕获接口与第二脉冲量采集模块连接，信号输出端还通过PWM接口与报警蜂鸣器驱动模块以及脉冲C3信号输出模块连接，从机控制器模块通过CAN总线接口与第二通讯模块通信连接，所述第二通讯模块通过CAN总线与车载外部设备连接。

所述主控制器U21通过总线方式与外部存储器模块U18连接，主控制器U21通过步进电机驱动接口引脚P060～P067、P070～P077、P080～P087与仪表马达驱动模块的步进电机M1～M6连接，主控制器U21通过BT.656格式引脚VIN0～VIN7分别与视频采集处理模块U19引脚VPO0～VPO7连接；视频采集处理模块的输入来自于外部视频输入BNC连接器P1～P4；主控制器U21通过RGB接口引脚PD2～PD7、PE2～PE7、PF2～PF7与液晶显示控制模块LCD1引脚PD0～PD23连接，液晶显示控制模块LCD1采用7寸TFT液晶屏，主控制器U21的引脚P097经过电阻R225、三极管Q4与液晶显示控制模块LCD1的引脚LED-连接，主控制器U21的引脚AN0～AN7与模拟量采集模块的引脚U38AN0～AN3、U39AN4～AN7连接，模拟量采集模块的输入来自于车载外部设备；主控制器的引脚U21P124、P125与脉冲量采集模块U33的引脚ICU0、ICU5_2连接；脉冲量采集模块U33的输入来自于车载外部设备，主控制器U21的引脚P114～P117、P120～P121与按键输入模块的按键引脚S1～S6连接，第一模拟量采集模块U1引脚TX0、RX0与第一通讯模块U4的引脚TXD、RXD连接，第一通讯模块U4引脚CANH、CANL与第二通讯模块U3的引脚CANH、CANL连接，主控制器U21的引脚P110、P111与第一通讯模块U4的RX1、TX1脚连接，第一通讯模块U4的CANH1、CANL1与外部CAN总线连接。

从机控制器U23的引脚P0-23～P0-26与第二模拟量采集模块的U1AD0～AD3脚连接，模拟量采集模块2的输入来自于外部车载设备，从机控制器U23的引脚P04、P05与第二脉冲量采集模块U35的引脚CAP0、CAP1连接，第二脉冲量采集模块U35的输入经过比较器U34、电阻R301及二极管D90、二极管D91与外部车载设备连接，从机控制器U23的引脚PWM3控制仪表的背光调节，从机控制器U23的引脚P1-24～P1-31与第一、第二状态指示灯显示模块U36、U37的脚1D～8D连接，从机控制器U23的引脚P1-0、P1-1、P1-4、P1-8与功率驱动输出模块U40的引脚IN1～IN4连接，功率驱动输出模块U40的脚OUT1～OUT4与外部车载设备连接，从机控制器U23的引脚PWM2经过电阻R187、三极管Q3与报警蜂鸣器U14连接，从机控制器U23的引脚PWM1与脉冲C3信号输出模块U15连接，脉冲C3信号输出模块U15的脚VO输出C3信号提供给外部车载设备，从机控制器U23的引脚P0-21～P0-22、P2-7～P2-8分别与第二通讯模块U3的引脚RXD、TXD、第三通讯模块U6的引脚RXD、TXD连接，第三通讯模块U6的引脚CANH3、CANL3与外部CAN总线连接，实现与外部设备的数据通讯，从机控制器U23的引脚P0-27、P0-28脚与电源模块U25引脚SDA、SCL连接。

如图3、图4所示，所述CAN总线协议栈运行于主机系统模块和从机系统模块上，符合ISO11992标准。负责对CAN总线的报文进行处理，存储在控制器中，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。

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并设置中断，然后当CAN线上有数据时进入中断，在中断中把CAN信息以一定格式压入系统的消息队列中；之后对接收到的数据进行解析校验并转换成相应的数据帧，处理完毕后则进行相应的输出，并保存现场。

CAN总线协议存储在主控制器中，采用中断方式采集，用系统的消息队列传到转换程序中，然后用转换程序转换成相应的数据帧，然后分别发送给液晶屏显示和仪表马达指示。具体流程为：首先进行系统初始化并设置中断，然后当CAN线上有数据时进入中断，在中断中把CAN信息以一定格式压入系统的消息队列中；之后对接收到的数据进行解析校验并转换成相应的数据帧，然后分别发送给液晶屏进行显示和仪表马达进行指示。

CAN总线协议存储在从控制器中，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是否有效，如果有效则进行数据处理，处理完毕之后则进行相应的输出，否则进行数据无效处理并继续等待，并保存现场。

系统上电进入开机画面，时间4秒，然后系统启动时间6秒，进入电压电流气压画面（时间长短可调），如果没有报警进入普通待机界面，如果有报警则进入报警界面，先在下面显示报警图标和文字，显示若干秒（时间长短可调），切换到待机画面，但是报警图标仍然在上面显示条进行显示，直至报警取消。

Claims

1.一种基于总线的汽车数字仪表盘系统，其特征在于：包括主机控制单元和从机控制单元两部分；

所述主机控制单元通过CAN总线与车载设备通信连接；

所述主机控制单元通过CAN总线与从机控制单元进行数据传输和数据交换；

所述主机控制单元通过CAN总线接口实现外部设备状态数据的传输和交换；

所述从机控制单元通过CAN总线与主机控制单元通讯连接，还通过CAN总线与车载外部设备的进行数据传输和交换。

2.按照权利要求1所述的基于总线的汽车数字仪表盘系统，其特征在于：所述主机控制单元包括：主机控制器模块，视频采集处理模块，液晶显示控制模块，液晶背光调节模块，仪表马达驱动模块，按键输入采集模块，第一模拟量采集模块，第一脉冲量采集模块，第一通讯模块，外部存储器模块；

主机控制器模块信号输入端与视频采集处理模块连接，信号输出端与液晶显示控制模块连接，信号输出还与液晶背光调节模块连接，信号输出还与仪表马达驱动模块连接，信号输入端还与按键输入采集模块连接，信号输入端还与模拟量采集模块连接，信号输入端还与脉冲量采集模块连接，主机控制器模块与第一通讯模块通信连接，所述第一通讯模块通过CAN总线与车载外部设备连接，主机控制器模块与外部存储器模块通信连接，第一模拟量采集模块和第一脉冲量采集模块的输入信号输入端与车载外部设备连接。

3.按照权利要求1所述的基于总线的汽车数字仪表盘系统，其特征在于：所述从机控制单元包括：从机控制器模块，状态指示灯显示模块，报警蜂鸣器驱动模块，功率输出驱动模块，开关量采集模块，第二模拟量采集模块，第二脉冲量采集模块，脉冲C3信号输出模块，第二通讯模块；

所述从机控制器模块信号输出端与状态指示灯显示模块、功率输出驱动模块连接；信号输入端与开关量采集模块连接，信号输入端还与第二模拟量采集模块连接，信号输入端还与第二脉冲量采集模块连接，信号输出端还与报警蜂鸣器驱动模块以及脉冲C3信号输出模块连接，从机控制器模块与第二通讯模块通信连接，所述第二通讯模块通过CAN总线与车载外部设备连接。

4.按照权利要求1所述的基于总线的汽车数字仪表盘系统，其特征在于：所述主机控制单元中，

所述主控制器U21通过总线方式与外部存储器模块U18连接，主控制器 U21通过步进电机驱动接口引脚P060～P067、P070～P077、P080～P087与仪表马达驱动模块的步进电机M1～M6连接，主控制器U21通过引脚VIN0～VIN7分别与视频采集处理模块U19引脚VPO0～VPO7连接；视频采集处理模块的输入来自于外部视频输入BNC连接器P1～P4；

主控制器U21通过引脚PD2～PD7、PE2～PE7、PF2～PF7与液晶显示控制模块LCD1引脚PD0～PD23连接，主控制器U21的引脚P097经过电阻R225、三极管Q4与液晶显示控制模块LCD1的引脚LED-连接，主控制器U21的引脚AN0～AN7与模拟量采集模块的引脚U38AN0～AN3、U39AN4～AN7连接，模拟量采集模块的输入来自于车载外部设备；主控制器的引脚U21P124、P125与脉冲量采集模块U33的引脚ICU0、ICU5_2连接；脉冲量采集模块U33的输入来自于车载外部设备，主控制器U21的引脚P114～P117、P120～P121与按键输入模块的按键引脚S1～S6连接，第一模拟量采集模块U1引脚TX0、RX0与第一通讯模块U4的引脚TXD、RXD连接，第一通讯模块U4引脚CANH、CANL与第二通讯模块U3的引脚CANH、CANL连接，主控制器U21的引脚P110、P111与第一通讯模块U4的RX1、TX1脚连接，第一通讯模块U4的CANH1、CANL1与外部CAN总线连接。

5.按照权利要求1所述的基于总线的汽车数字仪表盘系统，其特征在于：所述从机控制单元中，

从机控制器U23的引脚P0-23～P0-26与第二模拟量采集模块U1的AD0～AD3脚连接，模拟量采集模块2的输入来自于外部车载设备，从机控制器U23的引脚P04、P05与第二脉冲量采集模块U35的引脚CAP0、CAP1连接，第二脉冲量采集模块U35的输入经过比较器U34、电阻R301及二极管D90、二极管D91与外部车载设备连接，从机控制器U23的引脚PWM3控制仪表的背光调节，从机控制器U23的引脚P1-24～P1-31与第一、第二状态指示灯显示模块U36、U37的脚1D～8D连接，从机控制器U23的引脚P1-0、P1-1、P1-4、P1-8与功率驱动输出模块U40的引脚IN1～IN4连接，功率驱动输出模块U40的脚OUT1～OUT4与外部车载设备连接，从机控制器U23的引脚PWM2经过电阻R187、三极管Q3与报警蜂鸣器U14连接，从机控制器U23的引脚PWM1与脉冲C3信号输出模块U15连接，脉冲C3信号输出模块U15的脚VO输出C3信号提供给外部车载设备，从机控制器U23的引脚P0-21～P0-22、P2-7～P2-8分别与第二通讯模块U3的引脚RXD、TXD、第三通讯模块U6的引脚RXD、TXD连接，第三通讯模块U6的引脚CANH3、CANL3与外部CAN总线连接，实现与外部设备的数据通讯，从机控制器U23的引脚P0-27、P0-28脚与电源模块U25引脚SDA、SCL连接。