基于S3C44BOX的汽车监控系统的设计

发布时间：2022-03-13 15:54:13 浏览数：次

(内蒙古科技大学，内蒙古包头 014000)
摘要：文章构建了监控系统体系，重点分析了状态监测与数据采集系统的实现，论证了系统抗干扰措施，同时采用Samsung公司的ARM7系列芯片S3C44B0X为主控制器，以移植的μC/OS- II嵌入式操作系统为开发平台，构建在汽车领域应用广泛的CAN总线监控通信网络，开发了具有实时数据采集、实时显示、故障报警等功能的监控系统。
关键词：CAN总线；微处理器；嵌入式系统
中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)22—0078—02

随着科学技术的飞速发展，汽车上的电子装置越来越多，从发动机控制到传动系控制，从行驶、制动、转向系控制到安全保证系统及仪表系统。怎样保证众多汽车电器设备工作在正常状态，实现电子控制系统动态共享信息资源、实时处理信息等问题，汽车状况监测和维修是个重要的环节。针对国内汽车检修实行“定期检修”或“故障之后检修”机制，很难保障汽车行驶安全的概念。本文采用性能优越的CAN总线建立的汽车监控通信网络，结合状态监测与数据采集系统研制过程，开发了具有实时监控、及时数据处理、故障报警等功能的系统。 
1 系统原理分析

本系统通过将汽车运行过程中主要设备的电参数如：车速、发动机转速、水温、油温、燃油量、油耗、蓄电池电压等，进行实时采集，并与设定的极限值进行判断，如果参数超限，系统就以报警的方式通知驾驶员发生的故障信息，同时以较高密度对该参数以及相关设备中相关参数进行采样，并将故障的采样数据以无线通信的方式传输到汽车维修部门，汽车主要设备的运行参数长期积累后，便可对其进行综合分析。

根据功能分析，整个监控系统由状态监测与数据采集、无线数据通信系统、信息处理与故障诊断专家系统三部分组成，状态监测与数据采集用于汽车设备运行参数的实时监测与采集、数据处理与关键故障报警；信息处理与故障诊断专家系统用于将汽车各设备进行建模，并将所采集的汽车上的各项参数在所建立的模型中进行综合分析，从而得出汽车发生的故障类型或者潜在的故障隐患，进而给出合理有效的维修方法与程序；而无线数据通信系统的作用是进行以上两个子系统的通信。系统的组成如图1所示。本文主要介绍了状态监测与数据采集系统，它是整个监控系统的基础与核心，主要由微机控制子系统，人机交换子系统、信号采集子系统组成。
2 基于S3C44B0X微处理器的状态监测与数据采集系统实现方案

状态监测与数据采集系统主要是根据汽车运行环境、汽车各主要设备布置情况、汽车现有自动化设备安装情况，并考虑到系统实用性和日后扩展和改进的方便性，采用模块化的方式设计而成的。
2.1 CAN总线技术

CAN总线最初是由德国BOSCH公司为解决汽车监控系统中的诸多复杂技术和难题而设计的数字信号通信协议，它属于多主总线式串行通信网络。CAN上的节点数最多可达110个，由于其安全性高、通讯可靠性和实时性好，简单实用，网络成本低，近年来CAN总线已经发展成为车辆电子系统的主流总线，被公认为最有前途的几种网络联接方式之一。 

在大部分的高档轿车中，控制电路采用两条CAN总线，即驱动系统CAN总线和车身系统CAN 总线，这两总线能够完全满足ISO的定义。驱动系统CAN总线，其通信速率为500 kbps，被称为高速CAN，其连接对象为汽车动力和传动机构的控制单元、汽车发动机控制单元、自动变速器控制单元、防抱死制动控制（ABS）单元、安全气囊控制单元等。而车身系统CAN总线，其通信速率为100 kbps，被称为低速CAN 或舒适系统CAN，低速总线的控制对象主要是低速电机、电磁阀和开关量器件，它们对信息传输的实时性要求不高，但数量较多。
2.2 ARM微处理器与CAN网络系统的接口

为了完成监控系统对各个单元节点的数据采样，将两条高、低速CAN总线分别与微机控制系统相连，实现不同传输速度的网络节点的接入；而对于汽车上传感器和仪表位置特点，采用局部专线网通过总线接口接入骨干数字网，这部分的数据信息可通过数据采集卡、调整电路转化成数字信号，作为一个节点连入CAN总线；同时对于主体的数字总线网络中结合少量专线连接的模拟线路，如点火、油路控制、启动等离散的控制指令就可以由主控制器通过专线向执行装置传输，以此分别实现了信号采集子系统与微机系统之间的通信。
2.2.1 CAN网络中信号采集节点的设计
2.2.11 CAN控制器的选取。为了系统进一步扩展的需要，选用支持CAN2.0B通信协议的单片机作为节点控制核心，以增加节点的控制功能，增强系统控制的灵活性以及提高系统的可靠性。选用内部集成了CAN控制器P87C591单片机。
2.2.1.2 CAN收发器。CAN总线驱动器提供了CAN控制器与物理总线之间的接口，是影响系统网络性能的关键因素之一。只有通过CAN总线驱动器才可实现多节点网络在强干扰环境下的有效通信相关热词搜索： 监控系统 汽车设计 S3C44BOX