基于J1939的汽车CAN总线教学实验系统

　　3 系统软件

　　系统通过Kvaser USB Can II连接电脑，采用X-Analyser for Kvaser CAN软件（简称XA）对系统总线通讯报文信息进行监测分析，汽车CAN总线模块原始数据显示界面如图2所示。XA用于测试、分析、仿真和监测CAN总线和LIN总线网络，主要特点为：

　　（1）允许用户在高层协议上使用各种不同的规则如触发、滤波等访问和监视总线数据，如SAE J1939、NMEA、DeviceNet和CANopen等。（2）支持汽车工业标准的文件格式，能够与相关工具兼容。（3）通过设置X-Script 选项或者Keil接口进行节点或者网络的模拟。

图2  CAN总线原始数据显示界面

　　4 系统分析

　　针对J1939培训要求，系统在教学中，特别是实操中可以实时监控基于J1939汽车CAN总线的数据并能完整记录、显示波形和打印。

　　4.1  仪表板的显示变化

　　（1）车辆行驶速度以及行程测量与显示：系统实时测量车辆的行驶速度，并在车速表上显示车辆当前的行驶速度，速度显示单位为Km/h。车速传感器的输入为脉冲波（函数脉冲发生器发出脉冲），当输入的脉冲波频率达到200Hz时，车速达到最到值180Km/h。

　　当车速不为0时，系统实时测量车辆行驶的路程数，并显示在仪表板上的液晶显示屏多功能显示区，单位为Km，精确到0.1Km。同时系统以1Km为单位间歇存储车辆行驶总里程数，显示在仪表板上的液晶显示屏多功能显示区上。

　　（2）燃油量的测量与显示：燃油量通过油量传感器来测量，显示采用无量纲方式，F表示燃油满，E表示燃油量为0。当传感器阻值在0~200Ω变化时，对应油量表上的F~E。

　　（3）前后桥气压的测量与显示：系统实时测量前桥气压和后桥气压，并在仪表板上显示。前桥气压和后桥气压的分别通过气压1传感器和气压2传感器来测量，当气压传感器的阻值在0~200Ω变化时，对应气压表上的0~12。

　　（4）左右转向控制与显示：左右转向通过两个开关来控制，当转向开关断开时，输出为5v；当转向开关接通时，输出为低电压5v，高电压24v的脉冲，并且仪表板上对应的转向指示灯闪烁。

　　4.2  数据采集结果

　　系统XA数据采集如表1所示。以转向开关为例：当左转向灯断开时data为08，而接通时为08与8A交替变化。当右转向灯接通时data为00，而接通时为00与02交替变化，如图3所示。通过函数脉冲发生器发出脉冲，模拟车速变化，如图4所示。

表1  X-Analyser数据采集表

图3  J1939数据显示界面

图4  基于J1939的速度波形图

　　 5    结论

　　本文介绍了一个基于J1939协议的汽车教学实验系统，系统可以实时监控汽车CAN总线的数据并能完整记录、显示波形和打印。

　　系统中，CAN总线模块系统通过CAN总线分析仪与计算机通讯，实行数据采集和传输，用于教学和培训。学生进行实验操作，直观了解数据收发，掌握CAN总线和J1939协议的特点，理解物理层、数据链路层和应用层的含义和作用，最后进行系统开发。

　　本文作者创新点：系统采用J1939的实车CAN总线模块系统作为硬件，通过CAN总线分析仪，用直观的人机界面描述模块上J1939的数据格式和传感器物理值，让学员快速理解高层协议并掌握基于J1939的零部件ECU开发要点。项目经济效益10万元。

　　参考文献

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