基于CAN总线的汽车数字仪表的研究

　　1 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CAN总线接口的汽车数字仪表得到广泛应用。应用层SAEJ1939协议是目前国内汽车行业应用最广泛的CAN总线应用层协议。

　　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。