基于GPS的CAN通讯在汽车电子测试设备中的应用探析

罗洋坤

摘要：CAN通讯技术在汽车电子设备中有着极为重要的应用，同时，GPS技术有利于汽车的定位服务，两者结合有利于实现汽车电子的高效通信，本文对其展开探讨。

关键词：GPS；CAN通讯；汽车电子测试

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0243-02

我国汽车综合性能测试工作主要由各地的汽车检测站执行，是汽车车辆管理的主要内容，是检查、鉴定车辆技术状况和维修质量的重要手段，是促进维修技术发展、实现视情修理的重要保证。汽车综合性能测试主要包括汽车动力性、经济性、安全性、可靠性和排气污染物等的检测、评价。加强汽车综合性能测试不仅具有直接的经济效益，而且具有重大的社会效益。汽车电子测试设计技术发展迅速，因其易用性、稳定性、快捷性受到广大科研人员和工业控制生产人员的欢迎。我国各层次的开发研究人员正不断地改善当前汽车电子测试设计的通讯技术，为了充分利用计算机的价值。大量用户的使用同时对其发展也有促进作用，汽车电子测试平台的通讯技术对于工业的发展将起着越来越重要的作用。

1 CAN总线

CAN总线是由德国Bosch公司于20世纪80年代初开发的一种串行数据通信协议，主要用于解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换问题。目前，CAN总线是国际上应用最广泛的现场总线之一，具有优先级的多主结构、可靠的错误检测和处理机制等优点，且CAN总线标准支持自动配置，为系统的易用性奠定了基础。一个局域网可以构造在技术上不同，通常，CAN的布线，从一定的大小作为结构化布线进行。快速以太网100BASE-TX和千兆位以太网是以太网家庭中最常见的，主要用于数据中心和快速互连100千兆以太网。CAN是包含多个中继网络中的分发节点，如果连接在网络中两台以上的计算机，这可以通过CAN来实现。CAN总线不同于用于承载较低频率信号的其它屏蔽电缆，因为电缆的尺寸被控制以提供精确而恒定的导体间距，这是其作为传输线有效地起作用所需要的。CAN总线使用由绝缘层包围并且部分屏蔽包围的内部导体传导电信号。通常，CAN总线屏蔽层保持在低电位并且将信号承载电压施加到中心导体，电缆的特性阻抗由内绝缘体的介电常数和内外导体的半径确定。CAN总线的缺点在于不能忍受来自环境的干扰弱信号，只能传输耦合到相邻结构或电路中的较强电信号。一些网络电缆可以被路由到一个区域，这就是它在星形结构物理层的原因。在逻辑意义上，每个参与者被连接到所有其它的设备商。在局域网中，多个CAN可以用来增加连接部件的数量。它从一个端口的数据包接收，并将其发送到所有的端口，并等待下一个数据分组，同时获取两个数据包，可能会出现碰撞与冲突，此时两个数据分组丢失和重传。路由器能够将不同的协议和架构的多个网络连接在一起，在TCP / IP模型中，路由器作为在网络的外部边界并将其连接到Internet或其他网络。在有线广播和无线CAN上，要捕获单播流量以外的流量到机器正在监视的多播组，网络适配器必须处于混杂模式。捕获的信息从原始数字形式解码为人类可读的格式，使用户可以轻松查看交换的信息。CAN总线现在已成为汽车总线的事實标准，在ISO11898、SAE1939以及ISO11783等标准中也都规定了CAN作为车辆数据传输标准。CAN测试设备远端机装置在CAN测试系统的运作中有着不可取代的作用，可以在信号传输运行中进行高速转发数据并及时处理调度信号，同时可以减小故障波及范围。但是由于以CAN信号线路系统运行的环境特点，使其很容易受到干扰。为此，要通过人工智能的应用、先进数字控制器件的应用以及故障应对措施的制定等措施不断加强CAN测试设备设备的保护，并通过监测环节的构建来尽量减少信号传输运行中受到的干扰。分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。这类系统是以微型机为核心，将 5C技术--COMPUTER（计算机技术）、CONTROL（自动控制技术）、COMMUNICATION（通信技术）、CRT（显示技术）和 CHANGE（转换技术）紧密结合的产物。它在适应范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面，较之分散型仪表控制系统和集中型计算机控制系统都具有明显的优越性。典型的分散式控制系统由现场设备、接口与计算设备以及通信设备组成。现场总线（FIELDBUS）能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，因而现场总线已成为工业数据总线领域中最为活跃的一个领域。现场总线的研究与应用已成为工业数据总线领域的热点。

2 GPS技术

随着全球定位系统（GPS）的出现以及差分GPS（DGPS）系统的部署，海事导航已经革命化。虽然现在可以通过DGPS来满足海洋导航的大部分精密要求，但是用户使用的可靠性往往被忽略。海洋导航是通过海洋多径模拟来回答的。航路相关器模拟有99.9%的误差限制为43 m，而窄相关器只有11m。在模拟过程中也发生双重失误，但第二次失误小于4米（99.9%的概率）。这表明可能会发生重大失误。需要进行软件仿真，以评估在全球导航卫星系统（GLONASS）、伽利略、地球静止卫星以及各种掩蔽环境下的高度、时钟和动态约束下DGPS增强时的可用性和可靠性改进。这些模拟实验可以清楚地表明增加卫星的DGPS优点，特别是在中等到极限的掩蔽条件下。如果用户的接收机不使用实时可靠性算法，则增强改进是无关紧要的。因此，使用DGPS信号模拟器测试四个代表性的海洋用户接收机的可靠性，没有一个测试的接收机采用可靠性算法。尽管较高端接收机减轻了多路径失误，但总位置误差仍然发生。在后任务中运行一个简单的可靠性算法来证明可能已经检测到错误。增加DGPS还不够好，用户的接收机也必须采用实时可靠性算法。GPS系统包括中央站、多个信号源、多个子站和中央站控制设备，可以使得用户有选择性地从传感器中接收预定的信号源，其中至少一个用户被提供有用于发起信号传输的装置，用于通过相同的信号导体将信号传输返回到系统的控制设备，借助这样的装置，用户能够在中心站接收信号源，并且装置用于使用户向至少一个其他用户发起信号传输。endprint

3 系统结构

3.1 测试模块

系统中有一个主控模块和多个汽车性能参数测试模块，各个模块间以CAN总线连接，为一主多子节点结构。其基本工作原理是：各个子节点完成多种汽车参数的测试获取，并将参数通过CAN总线发送给主控节点，主控节点对来自各个子节点的数据进行相关处理后，通过USB实时发送给人机交互设备，以实现对汽车参数的实时监测。CAN主要是通过IEEE 802.11协议中，这是与有线以太网很大程度上兼容的标准来实现的。由于无线网络并不在建筑物边界停止，所以还需要特殊的加密技术。最初的标准是WEP（WEP 64或WEP-128），但現在安全性较差，因此较少被使用。WPA2使用一个更好的加密机制即AES（高级加密标准），作为更安全的方法，应该是以下集中无线技术（WEP、WPA、WPA2）通过与IPsec的VPN的专业技术相结合。

3.2 校验模块

在CAN测试系统中，将正常运行设备为参考对象，分析其各项技术参数，然后将分析结果同故障设备的检测结果做对比分析，根据对比结果便可以确定故障发生位置。此种检测方法主要适用于定值校验过程中实测值与整定值存在较大偏差，同时又不能准确确定故障发生原因的故障类型。另外，选择此种方法对CAN测试系统的CAN测试设备定值进行校验时，如果CAN测试设备实测值与整定值存在较大偏差时，要选择用相同仪器对其他相同回路同类CAN测试设备进行诊断，然后将两个CAN测试设备的诊断结果进行对比，确定是否真的存在运行故障，而不是在第一次诊断后直接断定该CAN测试设备不合格，或者对参数进行调整。CAN测试设备决定着CAN测试系统的高效运行，将通信线路的暂稳态运行与中继环节的保护结合起来，这个贯穿于CAN测试系统的维护处理过程中。对于线路的调整需要特别留意，信号传输效率与具体线路相关。在突然发生故障的情况下，可以在较短的时间内调整好信号强度，紧急状态下可以通过自动控制系统调节，保障其稳定运行。通过CAN测试设备，CAN测试系统系统可以在更长度距离进行工作并且避免失真，在完整的运行流程中，数据的同步性与稳定性有着极为重要的作用。

4 结语

汽车电子测试设备和CAN通讯有着众多优点，例如减少了用于更高功率和不必要的齿轮箱的安装空间。加强CAN测试设备的数据传输效率是极为重要的，新技术在信息方面的应用已经大大改变了信号产生与传输的方法，CAN测试设备安全传输这一技术的可靠性对于CAN信号的传输还是必要的。这些优点适用于多个领域，并且集中用于汽车、压缩机和电能产生工业中。设计和生产这些设备是一项令人兴奋的任务，其中用于开发过程的大多数现代计算方法的使用与广泛的经验和专业技术一样重要，以安全的方式扩展实际操作限制。只有通过现场经验的结合，才能使得汽车电子测试设备的生产与制造向着科学合理的发展方向迈进。

参考文献

[1]李全利，迟荣强.单片机原理及接口技术[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]李业德.基于单片机的汽车制动性能检测仪的设计[J].微计算机信息，2007，23（20）：239-240.

Abstract：CAN communication technology in automotive electronic equipment has a very important application， at the same time， GPS technology is conducive to automobile positioning services， both conducive to the realization of efficient communication of automotive electronics， this paper discusses on the.

Key Words：GPS； CAN communication； automobile electronic testendprint