基于基于CAN总线的汽车数字仪表的设计总线的汽车数字仪表的设计
在研究了汽车CAN总线通讯协议及SAEJ1939协议的基础上，实现基于CAN总线的汽车数字仪表系统设计。该
系统设计利用LM3S2948、CTM8251、VID6606等器件的功能，最大程度地降低外围电路成本。该汽车数字仪
表系统工作稳定、性能良好，目前正进行装车试验。随着欧洲排放标准在国内的推广，基于CAN总线的数字仪
表必将进入快速发展的新阶段。
引言 引言
汽车仪表作为车辆与驾驶员交流的窗口，承担向驾驶员实时提供车辆工况任务。汽车仪表是汽车电子在车辆中应用研究的
重点之一。随着欧洲排放标准在国内推广，符合欧洲排放标准具备控制器局域网络（ControllerAreaNetwork，简称CAN）总
线接口的发动机和与之通讯的总线式数字仪表也逐渐扩大市场。随着车载总线技术发展，带有
这里提出的基于CAN总线的汽车数字仪表是利用CAN总线使其成为车身网络一部分，遵循SAEJ1939协议读取发动机转
速、水温等信息。考虑到车辆实际状况，该汽车数字仪表还能接收传感器的车速、油量、油压、制动气压等信号并显示，为驾
驶员提供实时车辆工况。
2 SAEJ1939协议简介
SAEJ1939协议是美国汽车工程师协会SAE（SocietyofAutomotiveEngineer）发布的以CAN2.0B作为网络核心协议的车
辆网络串行通信和控制协议。SAEJ1939协议使用CAN的数据帧封装其数据信息，对CAN扩展帧的29位标识符编码，形成独
特的编码系统作为车辆通讯标准。该协议明确规定了汽车内部ECU的地址配置、命名、通讯方式以及报文发送优先级等，详
细说明了汽车内部具体的ECU通讯内容。实现车辆电子设备间高速数据传输，减少线路数量，最大限度利用CAN总线优越性
能。
2.1 SAEJ1939报文格式
SAEJ1939数据帧是以PDU（协议数据单元）为单位，共由优先权（P）、保留位（R）、数据页（DP）、PDU格式
（PF）、PDU细节（PS）、源地址（SA）及数据域（DateField）等7个域组成。除了数据域外的PDU对应于CAN扩展帧的
29位标识符，其对应关系如表1所列。其中PS是一个8位段，其定义取决于PF值。若PF值小于240，PS是目标地址（DA）。
若PF值介于240和255之间，则PS为组扩展（GE）。
2.2 SAEJ1939应用层
应用层详细定义了SAEJ1939协议中使用的每个参数，包括数据长度、数据类型、结果、范围以及参数组编号（PGN）
等。这些参数分为控制参数、动力传动系统状态参数、动力传动系统控制参数、动力传动系统配置参数、信息参数以及信息状
态参数。SAEJ1939使用参数组编号（PGN）作为一参数组的唯一标签。该标签包括：保留位（R），数据页（DP）、PDU
格式域（PF8位）和组扩展域（GE8位）。另外，PF值小于240时，PGN低字节位置0。参数组中的每个参数都能用ASCII码
表示，其状态量最少可用两个位表示。文字数字数据采用最高位在前的传输方式，其他包括两个或多个数据字节的参数则采用
最低位在前的传输方式。除此之外，应用层中还详细定义了参数组属性。该参数组属性包括：优先权、更新率、参数组的协议
数据单元格式、参数组编号，参数组的数据参数号及其在参数组中的位置。
3 基于CAN总线的汽车数字仪表系统设计
3.1 硬件电路设计
该汽车数字仪表系统由信号采集和处理显示等模块组成，如图1所示。通过模拟量信号分压，滤波整形脉冲信号，CAN总
线信号通过收发器发送至中央处理器，然后再将处理后的信号通过步进电机控制器控制步进电机，驱动LCD液晶屏显示。其中
信号采集模块包含CAN总线数据采集和传感器数据采集。在实际的车载环境中，该系统设计遵循SAEJ1939协议在CAN总线上
获取发动机转速、水温和故障代码，而其他信息包括车速、油量、机油压力、制动气压则从相应传感器以模拟量和脉冲量形式
读取。通过测量车速传感器脉冲信号获取车速信号，油量传感器的信号经分压后直接发送给中央处理器内A/D转换器处理。
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