專利名稱：一種基于can總線的嵌入式車載信息終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于CAN總線的嵌入式車載信息終端。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今社會(huì)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長、城市化進(jìn)程的日益加快和生活水平的顯著提高，一方面，汽車使用量迅猛增加，使得交通擁擠、交通安全、環(huán)境污染等成為急待解決的問題；另一方面，人們對(duì)于汽車電子設(shè)備功能的需求、對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展和管理的要求也越來越高。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)、無線通訊技術(shù)、移動(dòng)計(jì)算技術(shù)、微型嵌入式技術(shù)以及微型RTOS技術(shù)的快速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)技術(shù)逐步滲透到各種日常的信息工具之中，并使這些工具更加功能化和智能化；信息技術(shù)的重心正在由信息管理與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)向信息快速獲取、信息加工、處理與整合、信息的高效利用等領(lǐng)域。車載信息終端是解決未來交通問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，涉及了汽車電子、無線通信、嵌入式系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域。由于人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注汽車的安全性、舒適性和節(jié)能環(huán)保特性，使得汽車電子產(chǎn)品份額穩(wěn)步攀升。作為汽車工業(yè)與電子工業(yè)的結(jié)合體，汽車電子技術(shù)在動(dòng)力傳動(dòng)電子控制系統(tǒng)、底盤電子控制系統(tǒng)、車身電子控制系統(tǒng)、多媒體娛樂、通信系統(tǒng)等應(yīng)用中得到了飛速的發(fā)展，極大地滿足了人們對(duì)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性等的需求?，F(xiàn)有車載信息終端的主要缺點(diǎn)在于功能單一，無法對(duì)車輛各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)測與控制。例如，汽車各個(gè)電子系統(tǒng)的控制通過對(duì)應(yīng)的CAN終端控制器自動(dòng)完成，車輛運(yùn)行中對(duì)各個(gè)系統(tǒng)無法進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示及控制。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于CAN總線的嵌入式車載信息終端。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案。該車載信息終端包括嵌入式處理器、內(nèi)部存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器、觸摸顯示屏以及用于連接各個(gè)CAN終端控制器的CAN總線，所述內(nèi)部存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器、觸摸顯示屏以及CAN總線與嵌入式處理器相連。所述CAN總線上設(shè)置有若干個(gè)CAN通信模塊，嵌入式處理器和CAN終端控制器分別與對(duì)應(yīng)的CAN通信模塊相連。所述車載信息終端還包括與嵌入式處理器相連的GPS模塊。所述車載信息終端還包括與嵌入式處理器相連的GPRS模塊。所述車載信息終端還包括與嵌入式處理器相連的攝像頭。本實(shí)用新型所述基于CAN總線的嵌入式車載信息終端解決了現(xiàn)有車載信息終端功能單一、靈活性差等缺點(diǎn)，通過CAN總線將CAN終端控制器與嵌入式處理器相連，改進(jìn)了車輛信息的采集、處理、交換，可以提供豐富的信息給駕駛員，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車車身設(shè)備終端進(jìn)行集中、有效、方便、安全的信息采集和控制，使得汽車操作更加安全、方便、節(jié)能和環(huán)保，更具人性化。進(jìn)一步的，本實(shí)用新型所述基于CAN總線的嵌入式車載信息終端通過設(shè)置GPRS模塊、GPS模塊以及攝像頭等部件，同時(shí)具有GPS定位信息采集與解析、可視倒車以及GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，并可以通過觸摸屏提供良好的人機(jī)交互接口。

圖1為本實(shí)用新型的總體功能結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為為GPS模塊、CAN終端控制器與CAN總線的連接原理圖；圖3為本實(shí)用新型的主程序流程圖。圖中嵌入式處理器1，主存儲(chǔ)器2，內(nèi)部存儲(chǔ)器3，觸摸顯示屏4，CAN總線5，CAN終端控制器6，CAN通信模塊7，GPRS模塊8，GPS模塊9，攝像頭10。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。參見圖1，本實(shí)用新型所述車載信息終端包括嵌入式處理器1、內(nèi)部存儲(chǔ)器3、主存儲(chǔ)器2、觸摸顯示屏4以及用于連接各個(gè)CAN終端控制器6的CAN總線5，所述內(nèi)部存儲(chǔ)器3、主存儲(chǔ)器2、觸摸顯示屏4以及CAN總線5與嵌入式處理器I相連，所述CAN總線5上設(shè)置有若干個(gè)CAN通信模塊7，嵌入式處理器I和CAN終端控制器6分別與對(duì)應(yīng)的CAN通信模塊7相連；所述車載信息終端還包括與嵌入式處理器I相連的GPS模塊9 ;所述車載信息終端還包括與嵌入式處理器I相連的GPRS模塊8 ;所述車載信息終端還包括與嵌入式處理器I相連的攝像頭10。實(shí)施例本實(shí)用新型所述基于CAN總線的嵌入式車載信息終端是一種基于嵌入式系統(tǒng)的車載信息終端系統(tǒng)，是順應(yīng)解決日益嚴(yán)峻的交通問題和滿足消費(fèi)者對(duì)汽車智能化、電子化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化不斷提高的迫切需求而提出的一種解決方案。終端采用模塊化設(shè)計(jì)理念，采用當(dāng)前最流行的核心處理器件及多級(jí)流水線技術(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)的功耗性能并提高數(shù)據(jù)讀、寫及處理的速度；設(shè)計(jì)良好的交互式圖形用戶界面，方便用戶的操作，進(jìn)一步提高車輛駕駛的安全性。該方案提供基于CAN和SAEJ1939協(xié)議的汽車信號(hào)采集與解析、GPS定位信息采集與解析、可視倒車以及GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，并基于真彩液晶屏和觸摸屏設(shè)計(jì)嵌入式GUI，以提供良好的人機(jī)交互接口。其總體功能如圖1所示。系統(tǒng)硬件平臺(tái)嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件，它的選型要綜合考慮功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力、電磁兼容等多方面的因素。當(dāng)前，嵌入式處理器的品種數(shù)量已超過1000多種，流行的結(jié)構(gòu)體系有30多個(gè)系列，主要分為嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP處理器和嵌入式片上系統(tǒng)四種。ARM微處理器以體積小、功耗低、成本少、性能高、控制簡捷靈活等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于嵌入式場合，占據(jù)了 32位RISC微處理器的70%以上的市場份額。因此，本系統(tǒng)采用Samsung公司推出的16/32位RISC處理器S3C2410A作為系統(tǒng)主控單元。S3C2410A從屬ARM9系列，系統(tǒng)時(shí)鐘為203MHz、最高可至266MHz。除具有低功耗、、低成本、高性能等優(yōu)點(diǎn)外，S3C2410A還集成了豐富的接口和片上功能，主要有1、外部存儲(chǔ)控制器；2、IXD控制器，提供I通道IXD專用DMA ；3、4通道DMA、3通道UART、2通道SP1、I通道多主IIC-BUS/1通道IIS-BUS控制器、2端口 USB主機(jī)/I端口 USB設(shè)備、4通道PWM定時(shí)器和I通道內(nèi)部定時(shí)器、看門狗定時(shí)器、8通道IObitsADC和觸摸屏接口 ；4、117個(gè)通用1/0接口和24通道外部中斷源；5、PLL片上時(shí)鐘發(fā)生器、具有日歷功能的RTC。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及工作原理、過程系統(tǒng)利用S3C2410A的SPI接口與CAN終端控制模塊進(jìn)行通信，獲取汽車自身的各項(xiàng)信息；利用UART2與GPS接收機(jī)相連，采集定位信息；利用UARTl連接GPRS無線通信模塊，實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程車輛管理中心的交互；利用USB接口與攝像頭相連，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控圖像的采集和可視倒車功能；利用S3C2410A內(nèi)部集成的LCD控制器和觸摸屏接口為駕駛員提供良好的顯示和操作界面。處理器模塊是本系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)I)接收觸摸屏輸入的控制指令并送入CAN總線上；2)接收由CAN終端控制器傳輸來的汽車各終端系統(tǒng)的狀態(tài)信息和相應(yīng)參數(shù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后送入顯示模塊中；3)將需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送入主存儲(chǔ)器中，需要時(shí)將數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存中。(SDRAM作為外部擴(kuò)展的內(nèi)存，F(xiàn)LASH作為程序和數(shù)據(jù)的主存儲(chǔ)器。)顯示模塊將顯示可視化界面，與觸摸屏一起實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，方便指令的輸入和設(shè)備操作；并將終端信息實(shí)時(shí)顯示。(說明顯示模塊指的是LCD液晶顯示屏用于顯示，觸摸屏是疊加在其上的一塊用于觸摸定位的屏，兩者一般配合同時(shí)使用，達(dá)到顯示輸出和觸摸控制輸入的效果。)存儲(chǔ)模塊主要用于存放系統(tǒng)軟件代碼和系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，以及將設(shè)置參數(shù)和一些狀態(tài)信息記錄，方便調(diào)用和存取。CAN通信模塊在接收到處理器模塊需要發(fā)送的數(shù)據(jù)后將其打包，根據(jù)包地址送入相應(yīng)的CAN終端控制器中；并將CAN終端控制器中的數(shù)據(jù)信息送入處理器模塊中。通過CAN通信模塊，車載信息終端與汽車終端系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)交換。此外，GPS模塊和CAN節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，包括將GPS模塊接收到的定位信息傳送給指定的CAN節(jié)點(diǎn)，以及將從CAN接收的命令信息轉(zhuǎn)發(fā)給GPS模塊，參見圖2。本系統(tǒng)中CAN終端控制器是PHILIPS公司的SJA1000CAN控制器，它是一個(gè)獨(dú)立的CAN控制器。主要用于移動(dòng)目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制。SJA1000有一系列先進(jìn)的功能，適合于多種應(yīng)用，特別在系統(tǒng)優(yōu)化診斷和維護(hù)方面非常重要。與PHILIPS公司的PCA82C200以及其它的CAN控制器相比，SJA1000經(jīng)過簡單的總線連接就可完成CAN總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。采用這一新型、功能強(qiáng)大的獨(dú)立總線控制器SJA1000芯片，一方面可使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性加強(qiáng)；另一方面，增強(qiáng)了以后系統(tǒng)升級(jí)或擴(kuò)展的靈活性。而且它增加了一種新的操作模式-PeliCAN，這種模式支持具有很多新特性的以CAN2. OB 協(xié)議。[0039]CAN通信接口(CAN通信模塊)采用PCA82C250，PCA82C250是CAN總線控制器和物理總線之間的接口，由PHILIPS公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)，最初為汽車高速通信(最高達(dá)成lMbPs，40m)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。其通信介質(zhì)為阻抗為120歐雙絞線，器件可以提供對(duì)CAN總線的差動(dòng)發(fā)送/接收能力。82C250驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)信號(hào)輸出端的電平不是相異的，在CANH端，它的兩個(gè)狀態(tài)是高電平和懸浮狀態(tài)；而在CANL端，它的兩個(gè)狀態(tài)則分別為低電平和懸浮狀態(tài)。由于82C250采用了上述措施，由它構(gòu)成的分布式測控系統(tǒng)，即使多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，也不會(huì)發(fā)生短路現(xiàn)象。82C250第8 (Rs)腳與地之間的電阻稱為斜率電阻，通過引腳8允許選擇3種不同的工作方式高速方式，通過8腳與地直接相連而選擇，在這種方式下，為避免射頻干擾，使用屏蔽電纜作總線；待機(jī)方式，通過將8腳接高電平而選擇，此時(shí)發(fā)送器被關(guān)掉，接收器處于低電流工作狀態(tài)，可以對(duì)總線上的顯性位做出反應(yīng)；斜率控制方式，一般在波特率較低、總線較短時(shí)使用。該方式通過將8腳與地之間連接斜率電阻實(shí)現(xiàn)，上升和下降的斜率取決于該電阻的阻值，斜率正比于8腳上的電流輸出。本子系統(tǒng)CAN節(jié)點(diǎn)采用高速方式，8腳與地直接相連。采用PCA82C250作為高速總線接口電路和MCU的連接只需要連接數(shù)據(jù)發(fā)送(TRXCAN)和接收(RXCAN)端以及相關(guān)的電源端；在CAN輸出需要濾除共模干擾，采用共模濾波器即可實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)軟件平臺(tái)嵌入式操作系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)軟件編程的前后臺(tái)模式，能夠更加合理地分配系統(tǒng)資源。使用操作系統(tǒng)來開發(fā)軟件，能夠屏蔽硬件細(xì)節(jié)，降低開發(fā)難度，大大減小系統(tǒng)工作量，提高系統(tǒng)開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期，成為了現(xiàn)在嵌入式軟件開發(fā)的趨勢。嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式CPU的軟件基礎(chǔ)，提供對(duì)硬件的初始化、多任務(wù)管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理，支持文件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠提供GUI模塊編程接口。由于嵌入式系統(tǒng)越來越追求數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，因此整個(gè)系統(tǒng)的軟件必須是開放的、提供標(biāo)準(zhǔn)的API，并且能夠方便的與第三方軟硬件溝通。在設(shè)計(jì)車載信息終端功能軟件時(shí)，選擇合理的嵌入式操作系統(tǒng)，將會(huì)給系統(tǒng)開發(fā)帶來巨大的簡化。Linux是一個(gè)可裁剪、源碼開放、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的操作系統(tǒng)，具有精簡的內(nèi)核，性能高、穩(wěn)定性好、良好的多任務(wù)支持，并且支持多種嵌入式GUI，同時(shí)支持多種CPU，以及大量的周邊硬件設(shè)備，驅(qū)動(dòng)豐富等優(yōu)點(diǎn)。uClinux是Linux2. 0/2. 4內(nèi)核派生而來，專門針對(duì)沒有MMU的CPU，具有Linux系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)。對(duì)比各嵌入式操作系統(tǒng)，考慮成本和所需功能，本實(shí)用新型選用UCliniDdtS嵌入式操作系統(tǒng)。⑶I系統(tǒng)的選擇隨著嵌入式Linux技術(shù)的飛速發(fā)展，面向嵌入式Linux系統(tǒng)的圖形界面系統(tǒng)也得到長足發(fā)展。它的存在為使用者提供了友好便利的界面，并大大方便了用戶的使用。在嵌入式系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)硬件本身的特殊性，嵌入式GUI應(yīng)具備高度可移植性與可裁剪性，以適應(yīng)不同的硬件條件和使用需求。Mini⑶I是一個(gè)基于Linux的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的輕量級(jí)圖形用戶界面支持系統(tǒng)，是國內(nèi)的一款開源軟件。具有豐富的控件資源，如窗口皮膚、工具條等桌面GUI中的高級(jí)控件支持。與其他系統(tǒng)相比，MiniGUI具有輕量、高性能和高效率的特色，已經(jīng)應(yīng)用到電視機(jī)頂盒、實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、掌上電腦等諸多場合。Mini⑶I具有以下優(yōu)點(diǎn)資源消耗少就存儲(chǔ)空間來說，其支持庫占用不足400K，字體位圖等資源占用200ΙΓ400Κ (根據(jù)應(yīng)用程序決定)，而且能夠在CPU主頻為30MHz系統(tǒng)上正常運(yùn)行。高性能=MiniOTI為提高整體性能，采用了獨(dú)特的體系結(jié)構(gòu)，而不是像Microwindows系統(tǒng)那樣依賴UNIX套接字進(jìn)行通信,且Microwindows的圖形引擎代碼未經(jīng)過任何優(yōu)化，其圖形效率低。其次對(duì)圖形系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模的優(yōu)化，采用C語言編寫不會(huì)因?yàn)镃++的臃腫而造成系統(tǒng)資源的極度浪費(fèi)。 高可靠性國內(nèi)已經(jīng)有許多產(chǎn)品使用了該軟件，其運(yùn)行效果得到很好的證明?？膳渲眯钥赏ㄟ^Linux下的Automake和Autoconf接口實(shí)現(xiàn)大量的編譯配置選項(xiàng)，通過這些選項(xiàng)可指定Mini⑶I庫中包括的功能和不包括的功能，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定制。利用Mini⑶I系統(tǒng)的高效、可靠、可定制、小巧等特點(diǎn)，既能保證嵌入式系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用程序體積的要求，也能達(dá)到系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和可靠性方面的要求。基于上述原因，本實(shí)用新型米用MiniGUI開發(fā)應(yīng)用控制程序。主程序設(shè)計(jì)主程序設(shè)置為一個(gè)死循環(huán)，通過用變量在一定時(shí)間間隔內(nèi)來進(jìn)行WDT復(fù)位。WDT復(fù)位是為了讓單片機(jī)正常工作，循環(huán)中要不停地檢測串口和CAN兩邊是否已接收完一幀數(shù)據(jù)，同時(shí)還為串口的數(shù)據(jù)接收開辟了兩個(gè)緩沖區(qū)，在程序中用Comm-Received和rcv_flag分別標(biāo)志串口和CAN接收情況，流程圖如圖3所示。
權(quán)利要求1.一種基于CAN總線的嵌入式車載信息終端，其特征在于該車載信息終端包括嵌入式處理器(I)、內(nèi)部存儲(chǔ)器(3)、主存儲(chǔ)器(2)、觸摸顯示屏(4)以及用于連接各個(gè)CAN終端控制器(6)的CAN總線(5)，所述內(nèi)部存儲(chǔ)器(3)、主存儲(chǔ)器(2)、觸摸顯示屏(4)以及CAN總線(5 )與嵌入式處理器(I)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于CAN總線的嵌入式車載信息終端，其特征在于所述CAN總線(5)上設(shè)置有若干個(gè)CAN通信模塊(7)，嵌入式處理器(I)和CAN終端控制器(6)分別與對(duì)應(yīng)的CAN通信模塊(7)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于CAN總線的嵌入式車載信息終端，其特征在于所述車載信息終端還包括與嵌入式處理器(I)相連的GPS模塊(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于CAN總線的嵌入式車載信息終端，其特征在于所述車載信息終端還包括與嵌入式處理器(I)相連的GPRS模塊(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于CAN總線的嵌入式車載信息終端，其特征在于所述車載信息終端還包括與嵌入式處理器(I)相連的攝像頭(10 )。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種基于CAN總線的嵌入式車載信息終端，該車載信息終端包括嵌入式處理器、內(nèi)部存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器、觸摸顯示屏以及用于連接各個(gè)CAN終端控制器的CAN總線，所述內(nèi)部存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器、觸摸顯示屏以及CAN總線與嵌入式處理器相連，本實(shí)用新型所述基于CAN總線的嵌入式車載信息終端解決了現(xiàn)有車載信息終端功能單一、靈活性差等缺點(diǎn)，通過改進(jìn)車輛信息的采集、處理、交換，可以提供豐富的信息給駕駛員，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車車身設(shè)備終端進(jìn)行集中、有效、方便、安全的信息采集和控制，使得汽車操作更加安全、方便、節(jié)能和環(huán)保，更具人性化。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202870594SQ20122054687
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者李秦君, 楊麗君, 楊萍 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)