CN212148720U - 一种车载can总线监控*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车载CAN总线监控***，包括CAN总线分析仪和监控节点，CAN总线分析仪分别与监控节点和汽车的车载诊断仪连接，所述监控节点包括控制器、光电隔离模块、CAN收发器、电源模块及显示模块，所述电源模块的输出端与控制器连接，显示模块的输入输出端分别与控制器连接，光电隔离模块的输入输出端分别与控制器连接，CAN收发器的输入输出端分别与光电隔离模块连接，CAN收发器的输入输出端分别CAN总线分析仪上连接。本实用新型获取汽车各ECU的参数数据并直观地显示出来，以便对汽车状态进行监测和故障诊断，这对于实现车辆的安全运行具有重要的作用。

Description

一种车载CAN总线监控***

技术领域

本实用新型涉及一种监控***，特别是一种车载CAN总线监控***。

背景技术

目前，汽车运行过程中的状态只有有限的信息通过车载仪表面板显示，仍有很多重要的信息无法直观地显示，如故障报警信息等。随着汽车电子技术的不断发展，汽车总线技术作为一种计算机网络技术和工业现场总线控制技术的结合，成为现代汽车发展过程的主要技术成果。它的出现精简了线束、细化了各***电控单元的作用，汽车上可搭载越来越多的ECU模块，使得整车网络的功能日益复杂化。与此同时，车辆正常使用过程中，其车况随行驶里程的增加不断发生变化，其可靠性、动力性、安全性也会不断地下降，故障率显著提升，对车辆的安全行驶造成了很大的隐患。因此，对于测试人员而言，能通过既定的诊断协议完成汽车诊断服务功能测试，同时又能及时准确地诊断出汽车存在的当前故障，并能对其发生的原因进行合理地排查，成为现代汽车诊断技术的发展趋势。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种车载CAN总线监控***。

解决上述技术问题的技术方案是：一种车载CAN总线监控***，包括CAN总线分析仪和监控节点，CAN总线分析仪分别与监控节点和汽车的车载诊断仪连接，所述监控节点包括控制器、光电隔离模块、CAN收发器、电源模块及显示模块，所述电源模块的输出端与控制器连接，显示模块的输入输出端分别与控制器连接，光电隔离模块的输入输出端分别与控制器连接，CAN收发器的输入输出端分别与光电隔离模块连接，CAN收发器的输入输出端分别与CAN总线分析仪连接。

本实用新型的进一步技术方案是：CAN总线分析仪通过PC与监控节点连接，CAN总线分析仪通过CANPro和CANoe与监控节点连接，CAN总线分析仪通过OBDⅡ与车载诊断仪连接。

车载诊断仪和CAN总线分析仪构成汽车物理参数的协议数据获取工具，通过CANPro获取抓取和显示协议数据帧，分析并解析出该参数通信协议；根据该参数通信协议，搭建CANoe半实物仿真平台，用于验证该参数通信协议的准确性；监控节点根据该参数通信协议，通过CAN总线接口与汽车车载OBDⅡ的CAN线连接，实现对汽车ECU进行物理参数申请，并获取物理参数协议数据帧，解析后获得物理参数，进行实时监控。

CAN总线分析仪对CAN总线数据进行分析，汽车通过OBD接口快速与CAN总线网络连接起来，CANpro将车载CAN总线上的数据帧进行抓取和显示，通过分析数据帧的ID域、数据域、数据长度等信息，跟汽车物理参数进行对比分析，从而解析出汽车物理参数的通信协议。

通过CANoe搭建半实物仿真模型，通过OBDⅡ接口直接与汽车ECU通信，获取汽车物理参数，并显示出来；从而验证前面解析出的汽车物理参数的通信协议。

OBDⅡ接口用于与车辆电脑连接，根据接收到的指令采集车辆电脑中的参数数据，并发送至CAN收发器。

由于采用上述技术方案，本实用新型之一种车载CAN总线监控***，具有以下有益效果：

本实用新型主要以CAN总线协议为基础，设计了一种基于CANoe开发坏境工具的汽车诊断测试***，能获取汽车各ECU的参数数据并直观地显示出来，以便对汽车状态进行监测和故障诊断，这对于实现车辆的安全运行具有重要的作用。本实用新型不但可以对CAN总线上的ECU模块进行诊断测试，同时也为测试人员能够快速准确地确认ECU模块的故障原因提供了一种途径，对汽车行业具有良好的应用前景和非常可观的现实意义。

下面，结合说明书附图和具体实施例对本实用新型之一种车载CAN总线监控***的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1： CAN总线监控***的***原理框图。

图2：监控节点的构成原理框图。

具体实施方式

一种车载CAN总线监控***，包括CAN总线分析仪和监控节点，CAN总线分析仪分别与监控节点和汽车的车载诊断仪连接，所述监控节点包括控制器（芯片）、光电隔离模块、CAN收发器、电源模块及显示模块，所述电源模块的输出端与控制器连接，显示模块的输入输出端分别与控制器连接，光电隔离模块的输入输出端分别与控制器连接，CAN收发器的输入输出端分别与光电隔离模块连接，CAN收发器的输入输出端分别与CAN总线分析仪连接。CAN总线分析仪通过PC（计算机）与监控节点连接，CAN总线分析仪通过CANPro和CANoe与监控节点连接，CAN总线分析仪通过OBDⅡ与车载诊断仪连接。CAN总线分析仪通过CAN总线和CAN接口分别与监控节点和车载诊断仪连接。车载诊断仪和CAN总线分析仪构成汽车某物理参数的协议数据获取工具，通过CANPro获取抓取和显示协议数据帧，分析并解析出该参数通信协议；根据该参数通信协议，搭建CANoe半实物仿真平台，用于验证该参数通信协议的准确性；监控节点根据该参数通信协议，通过CAN接口与汽车车载OBDⅡ的CAN连接，实现对汽车ECU进行物理参数申请，并获取物理参数协议数据帧，解析后获得物理参数，进行实时监控。

车载诊断仪的作用是通过OBDⅡ接口，向汽车ECU发出汽车物理参数数据请求指令。CAN总线分析仪的作用是对CAN总线数据进行分析，采用CAN总线分析仪，汽车通过OBD接口快速与CAN总线网络连接起来，CANpro将车载CAN总线上的数据帧进行抓取和显示，通过分析数据帧的ID域、数据域、数据长度等信息，跟汽车物理参数进行对比分析，从而解析出汽车物理参数的通信协议。CANoe的作用是搭建半实物仿真模型，通过CANoe搭建半实物仿真模型，通过OBDⅡ接口直接与汽车ECU通信，获取汽车物理参数，并显示出来；从而验证前面解析出的汽车物理参数的通信协议。OBDⅡ接口的作用是OBDⅡ接口用于与车辆电脑连接，根据接收到的指令采集车辆电脑中的参数数据，并发送至CAN收发器。光电隔离器的作用是对控制器与CAN收发器之间的数据传输中产生的干扰进行隔离。CAN收发器的作用是中转OBDⅡ接口与控制器之间的数据传输。

控制器的作用是将汽车物理参数的请求指令经光电隔离、CAN收发器和CAN总线向汽车ECU提出参数申请，汽车ECU收到申请指令后，向CAN总线上发送包含物理参数的协议数据帧；控制器经CAN总线、CAN收发器和光电隔离接收该协议数据帧，根据前面解析出协议，获取物理参数，并在显示器显示。显示器用于将控制器发来的解析结果进行显示。电源模块的作用是提供控制器所需电源。

控制器芯片型号为 LPC1768。CAN收发器的芯片型号为TJA1051。光电隔离器的型号为6N137。显示模块为显示器，显示器为DMT10600T070_A2W 7寸串口电容触摸屏。CAN总线分析仪型号为CANalyst-II。车载诊断仪型号为ISCANCAR。

应用实例：下面以获取大众汽车发动机转速为例，描述汽车参数的获取和分析过程。大众汽车CAN总线应用层协议采用标准帧格式，所以以标准帧格式对斯柯达汽车CAN数据进行提取和解析。

1、CAN数据的提取方案：利用CAN总线分析仪和车载诊断仪ISCANCAR VAG对斯柯达轿车的CAN通信数据进行采集。将汽车诊断仪通过OBD-II接口接入大众汽车的CAN总线，启动汽车，然后将汽车诊断仪上切换到007通道，请求读取发动机转速。将CAN总线分析仪的CAN接口与OBD-II接口中的CAN总线引脚连接，将CAN总线分析仪的CANPro计算机端软件的CAN波特率配置为500kbps；CANPro协议分析平台就可获取到数据流通道号为07的发动机转速的协议数据。

2、CAN数据解析：对CAN总线分析仪获取的由汽车诊断仪申请发动机转速的数据进行解析：

（1）对于序号为0和序号为1的这两帧数据表示成功进入汽车发动机（Engine）***，握手成功。在这两帧数据块中：发送：01 C0 00 10 00 03 01，接收：00 D0 00 03 40 0701。在发送这行的第0个字节“01” 表示的是发动机***的触发地址码，在接收帧的第五个字节和第六个字节“07 01” 表示的是发动机***的***地址码。

（2）序号为2和序号为3这两数据帧是空闲帧，表示的是在等待读取数据流或者其它任务的执行。

（3）序号为4的帧是CAN总线分析仪发出的申请发动机07组参数的请求帧，其中“0221”表示命令字；“07”表示的是参数组编号。

（4）序号为6到9和序号为12到15的帧ID为0x300表示的是汽车发动机ECU的响应帧，接收的第6帧和第12帧的最后两个字节“01 13”和“02 13”就是发动机的转速数据。将接收ECU帧的数据提取出来，转速的计算公式为：（buf[6]* buf[7]）/5。

3、仿真***搭建：仿真***包含发动机控制单元节点（Engine）、控制节点（control）、发送节点（Send）3个节点。发动机控制单元节点用于解析发动机转速数据协议帧，并将转速数据在显示面板上显示。发送节点用于定时发送发动机转速参数的请求帧，向ECU申请发动机转速数据，ECU收到请求后，发送发动机转速数据协议帧。控制节点用于在全仿真方式下，模拟汽车ECU在收到发动机转速参数申请帧后，发送转速数据帧。在CANoe半实物仿真方式下，监控***的OBDII接口直接与车载CAN总线连接，替代控制节点，此时发送节点向汽车ECU发送发动机转速参数请求帧。

CANdb++是一种集成在CANoe开发环境中的数据库操作工具，它包含了整个***的各个节点、环境变量、消息的设定以及信号在消息中的相对位置的配置。通过使用数据库编辑工具CANdb++把汽车CAN应用层协议定义的各个参数和报文信息编辑到一个数据库中，以消息的形式定义报文数据帧，再以信号的形式定义各个参数，最终把建立好的数据库DBC文件导入仿真***中。根据前面分析出的汽车发动机转速协议数据制作下表。

表1 数据库编辑应用表

在创建完网络节点、消息、信号和环境变量，并且相互之间关联后，基本上构成了一个网络数据库，对数据库里的网络、节点、消息和信号建立属性，采用在CANoe软件中自带的Panel Designer工具来编辑面板。

CAPL语言编程

建立好了的网络数据库和显示面板的设计，但各节点还没进行相互通信，对发出的报文无法做出响应及处理，因此需对各节点进行CAPL语言的编程从而实现相应的功能。编程时用到了***事件（on start）、CAN消息事件（on message）、时间事件（on time）和环境变量事件（on envVar）等。

发动机***节点Engine，用于从CAN总线上获取汽车发动机转速的协议数据帧，解析出转速后在显示面板上显示:

on message Enginemsg

{

If(this.byte(7)==0x13)

{

putValue(EnvEngineSpeedMeter,this.EngineSpeed.phys);

}

else

{

this.EngineSpeed=0;

}

}

发送节点Send，用于定时发送发动机转速请求数据帧，定时时间为200ms：

variables

{

Messagesendmsgmsg1; msTimertimer2;

}

on start

{

setTimer(timer2,200);}

on timer timer2 {

setTimer(timer2,200);

msg1.byte(0)=0x12;msg1.byte(1)=0x00;

msg1.byte(2)=0x02;msg1.byte(3)=0x21;

msg1.byte(4)=0x07;

output(msg1);

}

4、仿真***的运行结果分析：根据得到的发动机转速数据及仪表显示的结果。从CANoe软件的Trace跟踪窗口可以查看仿真***中进行通信时，能正常发送与接收的报文，可以验证该仿真***是可以正常通信的。跟踪窗口中记录了获取发动机转速参数的报文，同时通过在CANoe中的显示面板上显示出相应的发动机转速值。

实验得到使用汽车诊断仪获取斯柯达汽车的发动机转速值。仿真***获得发动机转速与汽车诊断仪所是一致的。从而验证了所解析出来的发动机***转速参数的协议的准确性。

5、监控节点：监控节点控制器经光电隔离和CAN收发器和CAN总线向汽车ECU提出汽车物理参数申请，汽车ECU收到申请指令后，向CAN总线上发送包含物理参数的协议数据帧；控制器经CAN总线、CAN收发器和光电隔离接收该协议数据帧，根据前面解析出协议，获取物理参数，并在显示器显示。

在监控***上，以同样的数据采集和解析的方法，可以获取汽车运行过程中的主要参数和报警信息，并实时显示这些参数，使汽车运行状态参数可视化，有利于驾驶者了解汽车运行状态，提高行车安全性。

Claims (2)

1.一种车载CAN总线监控***，其特征在于：包括CAN总线分析仪和监控节点，CAN总线分析仪分别与监控节点和汽车的车载诊断仪连接，所述监控节点包括控制器、光电隔离模块、CAN收发器、电源模块及显示模块，所述电源模块的输出端与控制器连接，显示模块的输入输出端分别与控制器连接，光电隔离模块的输入输出端分别与控制器连接，CAN收发器的输入输出端分别与光电隔离模块连接，CAN收发器的输入输出端分别与CAN总线分析仪连接。

2.根据权利要求1所述的一种车载CAN总线监控***，其特征在于：CAN总线分析仪通过PC与监控节点连接，CAN总线分析仪通过CANPro和CANoe与监控节点连接，CAN总线分析仪通过OBDⅡ与车载诊断仪连接。

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