can总线汽车组合仪表之设计与研究

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1、CAN总线汽车组合仪表之设计与研究第1章绪论1.1课题研究的背景、意义和目的当代汽车行业的发展已经不再是单纯的机械发展，更多的是集成大规模的微电子技术、控制技术、通讯网络技术的结合发展。作为一种交通工具，已经越来越多的承担起更加现代化科技于一身的责任，其中汽车电子技术的发展更是极大的加快了汽车向智能化方向发展的步伐。随着高新技术如现代微电子技术、自动控制理论、计算机网络通信等技术的不断发展，以及人们对于汽车更加安全性、环保性、舒适性的要求，都极大的促进汽车向着人工智能化、数字化等最新科技方向挺进[1-5]。汽车的发

2、展已经从传统的机械系统逐步被单片机以及各类传感器等机电一体化系统所取代[6]。随着现代半导体技术、集成电路、网络化综合技术的发展，汽车仪表已经逐步由传统机械式发展到电子式仪表。电子式仪表的发展始于上世纪60年代的晶体管时代，利用晶体管的放大和开关原理，信号接收能力逐渐提高，但是电子器件的整车应用达不到装车使用标准。进入70年代后期，电子工业技术进一步发展，极大的促进了集成电路和显示器件的技术发展，在1978年成功研究出带有荧光显示管的显示仪表，之后研究出发光二极管的电子显示仪表，这也极大的提高了电子元器件装车的实际

3、应用。到了20世纪80年代之后，各类超大规模集成电路的飞速发展，逐步推动微控制器在汽车上的应用，其中各类电子显示器在汽车仪表上也得到了广泛应用。到达90年代以后，更加先进的微控制器的使用，使得汽车仪表更加智能化、人性化，并可进行实时控制。现代汽车仪表发展，其内部使用的微控制器，使得汽车仪表由模拟仪表逐步向数字式仪表方向挺进，外观上显示更加多样化、功能化，外观设计更加时尚化。尤其进入网络化时代发展，总线技术的发展正在逐步推动汽车仪表技术的重大变革。.1.2国内外汽车仪表发展现状现阶段国际上较为流行的汽车仪表大致分为三

4、种类型：第一种是在老式汽车仪表的基础上进行电子化改进；第二种是将仪表显示的机芯结构部分用步进电机等进行替代，使得结构简单化，并且车身布置的各类传感器的应用，接收到的模拟信号经过A/D转换为数字信号，传输到微控制器进行运算处理，发出指令实现仪表各功能的控制，这类仪表指示功能更加精确稳定，还可通过软件操作实现自我诊断功能；第三种形式是整体图形信息控制管理系统的应用，这也是将来汽车仪表主流发展方向[8]。如今，国外发达国家的汽车仪表已经发展到功能多样化、外观人性化、操作便捷化的水平，并且结合总线技术，仪表发展正在向整车网

5、络化方向发展。在发达国家，作为人机交互界面的重要平台，汽车仪表已经成为备受重视的零部件，在整车售价中占到整车总价的3.5%，以后还会逐步提高[9]。随着高新计算机技术和新型传感器广泛应用，国外各类汽车逐步采用电子式组合仪表，主要以数字、文字、图形的显示窗口，进行大信息量显示。并且汽车仪表更加突出凸显轻便、小体积、结构简单等优势，来减少占用驾驶空间。使用电子式汽车仪表显示，其稳定性和操作性以及二次开发性能都有所提高[10]。现阶段德国、日本、美国成为汽车仪表制造技术较为领先的国家，这些国家所生产的仪表已经应用到世界各

6、国，其技术水平在同行业中居于领先，开发出很多行业领先的多功能全电子显示仪表等高技术产品，并带领全球汽车仪表走向计算机网络化、总线化、智能化发展方向。如今，高科技化已经作为当代汽车仪表发展的标志，这些高科技主要包括：声控系统控制、实时路况跟踪、图文音像显示、全球定位系统、远程故障诊断等[11]。其中CAN总线技术以其绝对优势，被广泛应用于欧美各类汽车中，如大众、宝马、奔驰、菲亚特、福特等。..第2章汽车CAN总线技术2.1现场总线系统现场总线（Fieldbus）作为一种分散化、网络化、数字化、双向互联、多站点的通信网

7、络，用于控制现场设备与控制系统的网络通信系统中[13]。现场总线的这种高度分散化控制系统，拥有良好的基础通信网络性能，并且价格低廉。现场总线技术是在上个世纪70年代以之后，国际上逐步发展并兴起的一种工业控制与测试技术。现场总线的产生，满足了生产过程的现场控制与控制管理层之间的相互联系，引发了自动控制系统的新一轮变革，企业信息系统逐步进入网络自动化控制，现场总线也顺应了时代的发展成为一种高新技术[14][15]。随着专用微控制器植入现场总线的控制系统装置中，并以双绞线为物理传输媒介，使得多个测控装置之间连接集成网络，

8、并遵守统一的通信协议，进行信号的采集、处理、传输、显示，形成了各种以现场总线为基础的实际应用的自动控制系统。现场总线使各个自控系统之间具有了通信能力，共同实现基本控制、运算、报错、显示、监控、优化的综合自动控制功能[16]。现场总线作为当今时代的热点之一，被称为自动化领域的计算机局域网，一经问世便受到全球自动化技术追捧，全世界都在关注现场总线。.2.2CAN