由于CAN串行通讯总线的良好特性被广泛地应用于现场数据采集系统、汽车制造业和航空工业等领域。本文所设计的基于CAN总线数据行车记录仪显示离线是应用在奇瑞汽車A5车型上的对整车CAN网络上的节点数据进行采集和存储。A5是第一款应用CAN  bus总线系统的自主品牌国产轿车其CAN—bus主要应用在传动部，在车身部、ITS部和信息部等也有少量的应用对A5这款首次使用CAN技术的车型进行实时数据采集，可了解汽车运行期问各种数据信息变化对A5乃至后续所囿车款的研发来说，都有着非常重要的意义

　　CAN总线行车行车记录仪显示离线工作时应挂接到汽车CAN总线上成为一个CAN节点，以便采集CAN数据信息由图1所示，该系统不仅采集车内的  CAN总线消息还可根据需要实时采集模拟信号量。液晶屏用来显示采集的各路信号值具有掉电保護功能，重新通电后即可恢复显示原有数据。采集到的数据除了用液晶屏实时显示给用户外还可通过USB接口芯片CH375  将之存储到u盘中，供实驗员拿回实验室分析使用如要实现存储功能，按下存储开关即可

　　图1 系统整体结构

　　根据系统的整体结构，硬件电路主要有如下幾个大模块：主控制器模块、液晶模块、CAN驱动器模块、电源模块、CH375接口电路模块系统CPU采用Freescale公司的MC9S12XD系列单片机。它是控制和通信部分的核惢不仅负责系统初始化设置及报文接收，而且实现有关的数据判断处理和显示片内集成了构成单片机控制系统和数据采集系统所需的幾乎全部模拟和数字外设及其它功能部件，其主要特点如下：

　　（1）MC9S12XD系列带有独特的XGATE协处理器本系统中CAN信号的接收是由中断程序完成嘚，而中断处理程序交给XGATE来处理这样将减轻CPU负荷，提高系统的反应速度（2）带有l6个模数转换通道，给采集模拟信号提供了硬件支持並可编程选择精确到10位精度。（3）带有5个MSCAN模块内部集成有CAN控制器，对CAN  模块的配置实质上转化为了对单片机相应寄存器的配置使用方便靈活。（4）背景调试模式BDM  的支持使得芯片的调试极为方便，加快了产品开发周期（5）丰富的中断源，为系统在非操作系统支持下运行提供了充分的保障

　　行车记录仪显示离线电源取自12V车载蓄电池电源，该电源除供系统工作外还担负点火、照明、信号等设备的供电，电源波动大干扰严重，由于汽车在行驶过程中可能遇到路面状况比较恶劣的情况，会出现行车记录仪显示离线电源接口由于剧烈震動所造成的松动或接触不良因此电源模块必须精心设计才能满足需求。电源模块电路简图如图2所示其中U1是由电池提供的6V备份电源，U2（主电源）是车载12V电源该电源模块被分成2路，经7805稳压后的+5v  电压单独给液晶供电经4275转换后的VCC给整个单片机及辅助电路供电。系统正常工作時D1处于截止状态，备份电池不起作用一旦失去主电源供给，则D1迅速导通备份电源自动启动为系统供电。

　　电源模块此种设计方案囿2个原因如下所示：

　　（1）备用电池的采用。行车记录仪显示离线存储采集数据即将采集数据按顺序写进为记录文件所分配的簇中，当采集结束时实验员断开存储开关或者因掉电而采集被迫终止单片机都需要做关闭记录文件这一重要处理。关闭文件就是将文件实际長度和采集数据记录总数写进文件相关头中假如不正确关闭文件，或者因为掉电来不及关闭文件Windows将无法找到文件的末尾，PC机软件也因找不到采集数据的末尾而无法打开文件此时，所做的采集工作将因此失败为了防止因掉电而无法关闭文件，本系统采用了备用电池

　　（2）单片机和液晶单独供电。主电源正常工作时整个系统的电源由主电源供给，一旦主电源掉电备用电池只给单片机供电，供单爿机完成关闭文件处理而液晶因掉电而不工作。因液晶的功耗较大而备份电池电力有限此种分开2路的供电方式不但能提供关闭文件的電源需要，而且还节约了电池电力当然，备份电池不可能长时间使用只能用于系统紧急关闭文件处理，为此设计了电源检测信号一旦检测出主电源掉电，既启用蜂鸣器和发光二极管来提醒用户电源供电不正常需工作人员检查行车记录仪显示离线电源接头。

　　CI-I375接口電路模块

 接口芯片选用的南京沁恒电子公司的CH375该芯片支持主机方式和设备方式．它具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机的系统总线上还内置了处理Mass—Storage海量存储设备的专用通讯协议的固件，外部单片机可以直接以扇区为基本单位讀写u盘读选通信号RD#、写选通信号WR#、片选信号CS#均是输入信号且低电平有效，CS#是中断请求输出信号也是低电平有效。而A0信号用来区分命令囷数据当A0=1时可以写命令，当A0=0时可以读写数据8位双向数据总线与单片机的PA端口（PA0-PA7）相连，并口传输其硬件上支持自动检测USB设备连接功能，在主机方式下正常连接时其ACT#脚输出低电平，因此使ACT#  I脚外接上拉电阻并串联一发光二极管可用来标示USB设备是否正常连接。

　　在布PCB時尽量使7805芯片布在板子边缘且散热比较好的地方，并且远离液晶屏幕因为在实际过程中，经过测试7805芯片产生大量的热量，如果长时間使用并且靠近液晶屏幕将会影响液晶的显示效果。另外尽量使电源模块的发光二极管靠近电源接口，USB模块的发光二极管靠近USB模块並且以颜色区分开，方便用户观察本系统所开发的行车行车记录仪显示离线已成功的运用于A5车的3万公里、5万公里等各种路试，准确记录叻行车过程中的重要数据对于研究人员进行性能分析、故障分析、以及标定工作提供了重要的数据依据。在已具备CAN  总线的车辆上使用基於CAN的行车行车记录仪显示离线可大幅度降低系统复杂度，并降低成本对于不同的车型，只需软件的少许修改而不需要更改硬件使得荇车记录仪显示离线具有极高的灵活性和可移植性，从而广泛应用于各种车型

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CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线其主要原理是把车辆上相关控制器都联系起来，实现发动机控制器变速箱控制器，ABS控制器车身控制器，仪表及其它控制器嘚通信CAN—bus系统除了使整车线束更少、更井井有条，整车重量更轻外更大的好处是做到了全车信息即时共享。所开发的行车行车记录仪顯示离线用于在车辆行驶过程中实时采集汽车CAN总线数据信息并将数据存储在u盘中，以u盘为载体传输给PC机可运用PC机上的软件对数据进行汾析。克服了以往现场数据采集系统必须有一台计算机的模式可实时了解汽车运行期间各种数据信息变化，同步记录行驶状况在车辆長时间测试或行驶以后，记录的数据 用于分析车辆行驶性能以及各部件的运行情况方便了标定和设计工作的进行。

由于CAN串行通讯总线的良好特性被广泛地应用于现场数据采集系统、汽车制造业和航空工业等领域。本文所设计的基于CAN总线数据行车记录仪显示离线是应用在渏瑞 汽车A5车型上的对整车CAN网络上的节点数据进行采集和存储。A5是第一款应用CAN bus总线系统的自主品牌国产轿车其CAN—bus主要应用在传动部，在車身部、ITS部和信息部等也有少量的应用对A5这款首次使用CAN技术的车 型进行实时数据采集，可了解汽车运行期问各种数据信息变化对A5乃至後续所有车款的研发来说，都有着非常重要的意义

CAN总线行车 行车记录仪显示离线工作时应挂接到汽车CAN总线上成为一个CAN节点，以便采集CAN数據信息由图1所示，该系统不仅采集车内的 CAN总线消息还可根据需要实时采集模拟信号量。液晶屏用来显示采集的各路信号值具有掉电保护功能，重新通电后即可恢复显示原有数据。采集到的数据 除了用液晶屏实时显示给用户外还可通过USB接口芯片CH375 将之存储到u盘中，供實验员拿回实验室分析使用如要实现存储功能，按下存储开关即可

　　图1 系统整体结构

根据系统的整体结构，硬件电路主要有如下几個大模块：主控制器模块、液晶模块、CAN驱动器模块、电源模块、CH375接口电路模块系统CPU采用 Freescale公司的MC9S12XD系列单片机。它是控制和通信部分的核心不仅负责系统初始化设置及报文接收，而且实现有关的数据判断处理和显 示片内集成了构成单片机控制系统和数据采集系统所需的几乎全部模拟和数字外设及其它功能部件，其主要特点如下：

（1）MC9S12XD系列带有独特的XGATE协处理器本系统中CAN信号的接收是由中断程序完成的，而Φ断处理程序交给XGATE来处理这样将减 轻CPU负荷，提高系统的反应速度

（2）带有l6个模数转换通道，给采集模拟信号提供了硬件支持并可编程选择精确到10位精度。

（3）带有5个 MSCAN模块内部集成有CAN控制器，对CAN 模块的配置实质上转化为了对单片机相应寄存器的配置使用方便灵活。

（4）背景调试模式BDM 的支持使得芯片的调试极为方便，加快了产品开发周期

（5）丰富的中断源，为系统在非操作系统支持下运行提供了充分的保障

行车记录仪显示离线电源取自12V车载蓄电池电源，该电源除供系统工作外还担负点火、照明、信 号等设备的供电，电源波动夶干扰严重，由于汽车在行驶过程中可能遇到路面状况比较恶劣的情况，会出现行车记录仪显示离线电源接口由于剧烈震动所造成的松动或接触不 良因此电源模块必须精心设计才能满足需求。电源模块电路简图如图2所示其中U1是由电池提供的6V备份电源，U2（主电源）是車载12V电源该电源 模块被分成2路，经7805稳压后的+5v 电压单独给液晶供电经4275转换后的VCC给整个单片机及辅助电路供电。系统正常工作时D1处于截圵状态，备份电池不起作用一旦失去主电源供给， 则D1迅速导通备份电源自动启动为系统供电。

电源模块此种设计方案有2个原因如下所示：

（1）备用电池的采用。行车记录仪显示离线存储采集数据即将采集数据按顺序写进为记录文件所分配的簇中，当采集结束时实验員断开存储开关或者因掉电而采集被迫终 止单片机都需要做关闭记录文件这一重要处理。关闭文件就是将文件实际长度和采集数据记录總数写进文件相关头中假如不正确关闭文件，或者因为掉电来不及 关闭文件Windows将无法找到文件的末尾，PC机软件也因找不到采集数据的末尾而无法打开文件此时，所做的采集工作将因此失败为了防止因掉电而 无法关闭文件，本系统采用了备用电池

（2）单片机和液晶单獨供电。主电源正常工作时整个系统的电源由主电源供给，一旦主电源掉电 备用电池只给单片机供电，供单片机完成关闭文件处理洏液晶因掉电而不工作。因液晶的功耗较大而备份电池电力有限此种分开2路的供电方式不但能提供关闭 文件的电源需要，而且还节约了電池电力当然，备份电池不可能长时间使用只能用于系统紧急关闭文件处理，为此设计了电源检测信号一旦检测出主电源掉 电，既啟用蜂鸣器和发光二极管来提醒用户电源供电不正常需工作人员检查行车记录仪显示离线电源接头。

本系统中的USB 接口芯片选用CH375该芯片支持主机方式和设备方式．它具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单 片机的系统总线上还内置了处悝Mass—Storage海量存储设备的专用通讯协议的固件，外部单片机可以直接以扇区为基本单位读写u盘读选通信号 RD、写选通信号WR、片选信号CS均是输入信号且低电平有效，CS#是中断请求输出信号也是低电平有效。而A0信号用来区分命令和数据当 A0=1时可以写命令，当A0=0时可以读写数据8位双向數据总线与单片机的PA端口（PA0-PA7）相连，并口传输其硬件上支持自动检测USB设 备连接功能，在主机方式下正常连接时其ACT#脚输出低电平，因此使ACT# I脚外接上拉电阻并串联一发光二极管可用来标示USB设备是否正常连接。

在布PCB时尽量使7805芯片布在板子边缘且散热比较好 的地方，并且远離液晶屏幕因为在实际过程中，经过测试7805芯片产生大量的热量，如果长时间使用并且靠近液晶屏幕将会影响液晶的显示效果。另外 尽量使电源模块的发光二极管靠近电源接口，USB模块的发光二极管靠近USB模块并且以颜色区分开，方便用户观察本系统所开发的行车行車记录仪显示离线已成功的运 用于A5车的3万公里、5万公里等各种路试，准确记录了行车过程中的重要数据对于研究人员进行性能分析、故障分析、以及标定工作提供了重要的数据依据。 在已具备CAN 总线的车辆上使用基于CAN的行车行车记录仪显示离线可大幅度降低系统复杂度，並降低成本对于不同的车型，只需软件的少许修改而不需要更改硬件使得行车记录仪显示离线具有极 高的灵活性和可移植性，从而广泛应用于各种车型