CAN網關總線仿真實訓系統的製作方法
2023-05-17 10:26:51
本實用新型涉及汽車電子技術領域，尤其涉及CAN網關總線仿真實訓系統。
背景技術：
CAN-BUS即CAN總線技術，全稱為「控制器區域網總線技術(Controller Area Network-BUS)」，是目前汽車行業流行的數據傳輸技術，網關作為一個重要數據傳輸管理模塊也被廣泛應用在汽車行業。目前汽車使用的網關模塊無法實時顯示傳輸數據的實際含義，無法模擬現有的數據格式發送自定義的數據，無法任意設置CAN總線故障。而在教學、科研領域，了解數據傳輸的實際含義、數據的幀格式是理解通訊原理最基本的部分，所以迫切需要能夠模擬現有的數據格式發送自定義的數據內容可以幫助用戶進一步理解CAN總線。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的技術問題，是針對上述存在的技術不足，提出CAN網關總線仿真實訓系統，採用了CPU控制中心、單片機最小工作系統、串口電路、CAN總線電路、E2PROM、電源輸入電路；CPU控制中心連接單片機最小工作系統，實現微處理器的基本運行；CPU控制中心連接有串口電路，實現了輸出和顯示功能；CPU控制中心連接CAN總線電路實現CAN網關總線的仿真；提供了CAN網關總線仿真實訓系統，通過觸控螢幕以十六進位格式實時CAN總線上的標準幀、擴展幀、自定義幀的數據；根據汽車專用協議分析每幀數據的實際含義並在觸控螢幕上顯示；通過專用電路模擬實車傳感器、執行器發送CAN數據；通過專用電路可設置任意CAN線路故障並模擬故障的產生原因；在觸控螢幕上實時輸出CAN總線上的數據波形；能夠模擬現有的數據格式發送自定義的數據內容可以幫助用戶進一步理解CAN總線，能任意設置故障可以幫助用戶了解CAN總線實際應用時面對的問題；通過解析每幀數據、顯示數據波形、設定故障等方式，達到了把抽象的CAN通訊轉化為可閱讀、可測量、可模擬的形式展現給用戶，幫助教學、科研領域的用戶完成仿真、實訓項目的效果。
為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是：
CAN網關總線仿真實訓系統包括CPU控制中心、單片機最小工作系統、串口電路、CAN總線電路、E2PROM、電源輸入電路；CPU控制中心選取LPC1768FBD100微處理器；CPU控制中心連接單片機最小工作系統，實現微處理器的基本運行；CPU控制中心連接有串口電路；CPU控制中心連接CAN總線電路實現CAN網關總線的仿真。
進一步優化本技術方案，所述的單片機最小工作系統包括CPU工作晶振電路、復位電路和電源電路；CPU工作晶振電路連接在微處理器上；復位電路連接到微處理器，通過傳遞信號控制微處理器的重置。
進一步優化本技術方案，所述的電源電路包括兩相電源和預留3p輸入口；電源電路連接微處理器上提供3V電壓。
進一步優化本技術方案，所述的串口電路包括母頭接口和顯示屏接口；微處理器的輸出連接有MAX3232；微處理器通過MAX3232連接有母頭接口和顯示屏接口，根據汽車專用協議分析每幀數據的實際含義並在觸控螢幕上顯示；在觸控螢幕上實時輸出CAN總線上的數據波形；模擬實車傳感器、執行器發送CAN數據。
進一步優化本技術方案，所述的微處理器的輸出連接CAN總線電路的RXD和TXD引腳實現CAN網關總線的仿真，通過觸控螢幕以十六進位格式實時CAN總線上的標準幀、擴展幀、自定義幀的數據；可設置任意CAN線路故障並模擬故障的產生原因。
進一步優化本技術方案，所述的E2PROM連接在微處理器上實現存儲功能。
進一步優化本技術方案，所述的電源輸入電路包括整流電路和變壓電路，為系統提供3V電壓。
與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：
1、通過串口電路中的母頭接口13和顯示屏接口14，能夠使數據通過顯示屏接口14輸入，通過MAX3232晶片與微處理器7連接，將處理過的信號在母頭接口輸出，顯示汽車專用協議分析的每幀數據的實際含義，達到方便直觀地觀察和理解數據意義的效果。
2、通過採用CAN總線電路4將觸控螢幕以十六進位格式輸入信號能夠在滿足CAN總線上的標準幀、擴展幀、自定義幀的數據，實現轉化輸入數據格式並傳播的功能。
3、通過E2PROM，連接在微處理器7上實現存儲功能，存儲電路模擬實車傳感器、執行器發送的CAN數據，達到簡化系統的效果。
4、採用CAN總線電路4，能夠通過專用電路可設置任意CAN線路故障並通過本仿真實訓系統模擬故障的產生原因達到預先設定在具體實施中所能遇到的故障，快速高效排除故障的效果。
5、採用串口電路的顯示接口14在觸控螢幕上實時輸出CAN總線上的數據波形，達到及時有效地觀察數據波形的效果。
附圖說明
圖1是CAN網關總線仿真實訓系統的CPU控制中心；
圖2是CAN網關總線仿真實訓系統的單片機最小系統；
圖3是CAN網關總線仿真實訓系統的串口電路；
圖4是CAN網關總線仿真實訓系統的CAN總線電路；
圖5是CAN網關總線仿真實訓系統的E2PROM；
圖6是CAN網關總線仿真實訓系統的電源輸入電路；
圖7是CAN網關總線仿真實訓系統的CPU工作晶振電路；
圖8是CAN網關總線仿真實訓系統的復位電路；
圖9是CAN網關總線仿真實訓系統的電源電路；
圖10是CAN網關總線仿真實訓系統的兩相電源；
圖11是CAN網關總線仿真實訓系統的預留3p輸入口。
圖中，1、CPU控制中心；2、單片機最小工作系統；3、串口電路；4、CAN總線電路；5、E2PROM；6、電源輸入電路；7、微處理器；8、CPU工作晶振電路；9、復位電路；10、電源電路；11、兩相電源；12、預留3p輸入口；13、母頭接口；14、顯示屏接口；15、整流電路；16、變壓電路。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合具體實施方式並參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而並非要限制本實用新型的範圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本實用新型的概念。
具體實施方式：CAN網關總線仿真實訓系統，包括CPU控制中心1、單片機最小工作系統2、串口電路3、CAN總線電路4、E2PROM5、電源輸入電路6；CPU控制中心1選取LPC1768FBD100微處理器7；CPU控制中心1連接單片機最小工作系統2，實現微處理器的基本運行；CPU控制中心1連接有串口電路3；CPU控制中心1連接CAN總線電路4實現CAN網關總線的仿真；單片機最小工作系統2包括CPU工作晶振電路8、復位電路9和電源電路10；CPU工作晶振電路8連接在微處理器7上；復位電路9連接到微處理器7，通過傳遞信號控制微處理器7的重置；電源電路10包括兩相電源11和預留3p輸入口12；電源電路10連接微處理器7上提供3V電壓；串口電路3包括母頭接口13和顯示屏接口14；微處理器7的輸出連接有MAX3232；微處理器通過MAX3232連接有母頭接口13和顯示屏接口14，根據汽車專用協議分析每幀數據的實際含義並在觸控螢幕上顯示；在觸控螢幕上實時輸出CAN總線上的數據波形；模擬實車傳感器、執行器發送CAN數據；微處理器7的輸出連接CAN總線電路4的RXD和TXD引腳實現CAN網關總線的仿真，通過觸控螢幕以十六進位格式實時CAN總線上的標準幀、擴展幀、自定義幀的數據；可設置任意CAN線路故障並模擬故障的產生原因；E2PROM5連接在微處理器7上實現存儲功能；電源輸入電路6包括整流電路15和變壓電路16，為系統提供3V電壓。
圖1是本仿真實訓系統的CPU控制中心，連接有為本仿真實訓系統提供正常運行功能的電源電路，復位電路、顯示功能電路、實現所需功能的各個晶片。選取LPC1768FBD100微處理器7作為整個CAN網關總線仿真實訓系統的控制器，控制協調各部分電路完成各自的功能；
圖2是單片機最小系統，包括CPU工作晶振電路8、復位電路9和電源電路10，是微處理器工作的最小系統，保證微處理器的正常工作；
圖3是串口電路，包括母頭接口13和顯示屏接口14，數據通過顯示屏接口14輸入，通過MAX3232晶片與微處理器7連接，將處理過的信號通過母頭接口輸出，顯示汽車專用協議分析的每幀數據的實際含義；
圖4是CAN總線電路，微處理器7的輸出連接CAN總線電路4的RXD和TXD引腳實現CAN網關總線的仿真，模擬以十六進位格式實時CAN總線上的標準幀、擴展幀、自定義幀的數據；可設置任意CAN線路故障並模擬故障的產生原因；
圖5是E2PROM，連接在微處理器7上實現存儲功能，存儲電路模擬實車傳感器、執行器發送的CAN數據；
圖6是電源輸入電路，包括整流電路16和變壓電路17，將輸入電壓通過整流電路16得到5V的穩定電壓，再通過變壓電路17將電壓變為3V，為整個系統供電；
圖7是CPU工作晶振電路，為微處理器7提供一個時鐘信號，保證微處理器7的正常運行；
圖8是復位電路，為微處理器7提供一個復位信號，使微處理器7恢復為初始狀態，對微處理器7進行初始化；
圖9圖10圖11是電源電路，都是連接到微處理器7的輸入端，為微處理器7提供3V的兩相電壓、LED指示燈電壓以及備用的三相電壓。
應當理解的是，本實用新型的上述具體實施方式僅僅用於示例性說明或解釋本實用新型的原理，而不構成對本實用新型的限制。因此，在不偏離本實用新型的精神和範圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。此外，本實用新型所附權利要求旨在涵蓋落入所附權利要求範圍和邊界、或者這種範圍和邊界的等同形式內的全部變化和修改例。