汽車CAN-BUS車載網絡教學實訓平臺與智能故障設置考核系統(tǒng)

一、系統(tǒng)簡介

本車載網絡教學實訓系統(tǒng)平臺（以下簡稱教學臺）采用大眾轎車(寶來BORA、帕薩特PASSAT、奧迪等可選車型)、日系轎車（卡羅拉、雅閣、銳志等可選車型）車載CAN總線網絡，可演示各系統(tǒng)這間的關聯(lián)以及系統(tǒng)中各模塊這間通過CAN數(shù)據(jù)通信線的工作過程；可以設置模塊間的CAN線故障以及各模塊的K線故障；通過面板上的實物演示以及檢測端子可以進行功能測試與故障分析提供參考的數(shù)據(jù)。如圖1所示：

圖1帶數(shù)字化彩屏的汽車CAN-BUS車載網絡教學實訓系統(tǒng)

二.、功能特點

1、面板上繪有完整的大眾車載網絡（CAN-BUS）（包含舒適系統(tǒng)）系統(tǒng)原理圖。設有檢測端子，可通過儀器儀表檢測傳感器，執(zhí)行器等各種信號參數(shù)如電壓、電阻、頻率等；

2、通過操縱控制開關，可以實現(xiàn)對不同車窗電機以及后視鏡的控制，真實演示大眾車載網絡（CAN-BUS）系統(tǒng)的工作過程；

3、發(fā)光二極管顯示工作元器件狀態(tài)；

4、故障模擬系統(tǒng)可模擬實際運行工況，設置多種實車常見故障。具體內容詳見故障模擬設置裝置說明；

5、防盜與控制系統(tǒng)等操作原理；

6、裝有診斷座，可讀取故障碼與數(shù)據(jù)流等；

7、配備PC-CAN數(shù)據(jù)交換軟件及接口電纜,可以在計算機上讀取CAN數(shù)據(jù),觀察CAN數(shù)據(jù)交換。在線檢測CAN總線上各節(jié)點的ID，檢測狀態(tài)幀、控制幀等重要數(shù)據(jù)；控制數(shù)據(jù)發(fā)送，進行人為控制。通過人機交流，進行在線即時控制“實驗臺”上CAN節(jié)點按指令工作；

8、CAN-BUS物理信號波形與故障診斷分析；

9、底架部分采用實驗桌，臺面保留30cm寬空間,方便放置檢測用的儀器及儀表/實驗報告等，表面采用烤漆工藝，帶自鎖腳輪；

10、汽車油漆高溫烤漆處理；加裝交流電源漏電保護裝置；轉動元器件外加裝防護裝置；

11、汽車車載網絡CAN_BUS通訊教學實訓數(shù)字化彩屏CAN報文的采集，進行實時的更新，通過屏幕可以看到報文的更新，可以實現(xiàn)雙CAN通道接口的報文采集，CAN1舒適系統(tǒng)報文的采集，CAN2動力系統(tǒng)報文的采集；

12、汽車車載網絡CAN_BUS通訊教學實訓數(shù)字化彩屏上增加觸摸的功能，可通過觸摸的功能對實訓臺進行控制，當觸摸顯示屏的相應按鈕，數(shù)字屏將發(fā)出相應的CAN報文，實訓臺將產生相應的動作；

13、實訓臺帶有考核測試平臺，考核平臺用于設置故障點，讓學生排除所設置的故障點，并記錄考核學生的成績；

14、考核故障點的設置可以通過PC機和下位機設置（類似于平板的移動設備）；

15、多個實訓臺通過無線網絡連接，組成局域網，可以進行數(shù)據(jù)的通信，考核平臺故障點的設置通過PC機或下位機無線設置；

16、數(shù)據(jù)采集功能，可以采集CAN網絡上的所有數(shù)據(jù)，發(fā)動機上的轉速、壓力等。

三、技術參數(shù)

四、實訓系統(tǒng)配置

（一）示教臺。如圖2所示：

圖2示教臺

本示教臺采用大眾帕薩特B5轎車CANS系統(tǒng)。配以大型彩色噴繪CANS系統(tǒng)電路圖,并以CANS電控單元為中心，將系統(tǒng)各個元器件平面布置，為使線束清晰明了連線表示方法與原車線束相同,使CANS系統(tǒng)一目了然. 充分展示汽車數(shù)據(jù)傳輸網絡系統(tǒng)的組成結構和電路元件通過數(shù)據(jù)傳輸執(zhí)行工作。通過組合儀表的網關控制連接，可把動力系統(tǒng)數(shù)據(jù)網絡和舒適系統(tǒng)數(shù)據(jù)網絡連接，組成完整的全車CAN網絡系統(tǒng)。操縱檔位開關，在組合儀表顯示過程中體現(xiàn)網絡傳輸；操縱電動車窗、后視鏡、中控門鎖過程中體現(xiàn)網絡傳輸?shù)取？梢栽O置模塊間的CAN線故障以及各模塊的K線故障；通過面板上的實物演示以及檢測端子可以進行功能測試與故障分析提供參考的數(shù)據(jù)，完整地掌握CANS系統(tǒng)的結構和理論知識，了解CANS系統(tǒng)各電控元器件的作用、原理、故障現(xiàn)象。

功能特點：

1、教學面板電路原理圖和文字采用高清噴繪而成，與原車線束色彩一致；并用高強度有機玻璃板和鋁合金邊框包裹。

2、教學面板上彩色電路原理圖上設置電控系統(tǒng)檢測端子和排除端子，檢測端子可進行實時故障檢測與排除，可使用萬用表、示波器等儀器檢測各傳感器和執(zhí)行器的電壓及電阻值；排除端子用于診斷出有系統(tǒng)線路斷路或接解不良時，可將面板上檢測端子和排除端子進行線路連接排除系統(tǒng)的故障，使教學上的故障診斷及排除更加直觀，操作簡單快捷。

3、電控單元診斷接口，可連接專用或通用型，對動力系統(tǒng)和舒適系統(tǒng)進行故障碼讀取、故障碼清除、數(shù)據(jù)流分析、自適應調整、防盜匹配等操作。

4、分為二塊：動力系統(tǒng)與舒適系統(tǒng)，可獨立工作，也可組合工作；通過組合儀表的網關控制連接，可把動力系統(tǒng)數(shù)據(jù)網絡和舒適系統(tǒng)數(shù)據(jù)網絡連成完整的全車CAN網絡系統(tǒng)。

5、留有30CM以上寬度的水平桌面，便于放置萬用表、以及實驗報告書等。

6、可根據(jù)客戶需要，選配故障設置方式：①撥插斷路式，可做斷路或短路的故障設置以及可附加線性不間斷調整電阻、電壓信號；②集成電路板控制式，可通過智能觸摸按鍵面板控制，進行故障的設置和排除；③單片機智能故障控制式，可通過主機界面進行故障的設置和排除、并具有考核系統(tǒng)。

7、整體臺架采用鋼性結構焊接，表面高溫噴塑處理，臺架移動自如，并帶有腳輪自鎖裝置。

8、示教板面板可以與臺架折疊，方便運輸及設備放置。

9、可擴展成CAN總線系統(tǒng)創(chuàng)新開發(fā)平臺。

10、可配套CAN總線分析儀（瑞典Kvaser進口儀器，含CANking總線分析軟件），可實時工作分析CAN總線網絡通訊數(shù)據(jù)，模擬仿真ECU發(fā)送門窗、后視鏡、儀表盤指示等控制報文數(shù)據(jù)。

11、可配套CAN總線開發(fā)教學實驗箱，結合教學試驗臺，更好的了解和掌握CAN通訊節(jié)點開發(fā)，并且可以通過節(jié)點實現(xiàn)對汽車系統(tǒng)進行遠程控制實驗。

（二）汽車CAN-BUS車載網絡教學實訓系統(tǒng)數(shù)字化彩屏，如圖3所示：

圖3數(shù)字化彩屏

1、技術參數(shù)：

◆工作電壓：DC5V供電

◆數(shù)字化彩屏：800*480，7寸LCD觸摸屏

◆主處理器：120M高速處理器

◆CAN接口：雙路CAN接口，支持2.0A，2.0B

◆波特率：可適應5K——1Mbps CAN網絡數(shù)據(jù)通信

◆無線局域網Zigbee 無線通信

2、主要特點：

◆CAN網絡數(shù)據(jù)通信

◆CAN報文實時工作和顯示

◆實現(xiàn)動力和舒適系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)顯示:

◆可視化教學與實訓:

◆可觸摸反控車身單元功能:

◆可編程功能

3、功能說明：

將彩屏模塊上的CAN網絡接口正確的連接到教學實訓臺上的相應CAN網絡，即可正常的將數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。

（1）功能一：查看數(shù)據(jù)流。如圖4所示：

圖4 數(shù)據(jù)流查看功能界面

（2）、功能二：控制功能。如圖5所示；

圖5 功能控制界面

（3）功能三：故障設置。如圖6所示：

圖6 故障設置界面

（4）功能四：考評系統(tǒng)。如圖7、8、9所示

圖7 進入考評設置

圖8 考評系統(tǒng)設置

圖9 考試過程

(三) CAN-BUS開發(fā)教學實訓實驗箱。如圖7所示：

       圖7 CAN-BUS開發(fā)教學實訓實驗箱

(四) USB CAN總線分析儀 。如圖8所示：

圖8 USB CAN總線分析儀Kvaser 立富L

Kvaser 立富L 是一款基于USB的單通道CAN總線分析儀，該分析儀攜帶方便、即插即用。

主要特點：

◆每個CAN消息均標有100μs精度的時間標簽(time stamp)。

◆每秒可以處理高達8000個消息。

◆支持11位標識符(CAN 2.0A)的標準幀和29位標識符(CAN 2.0B active)的擴展幀。

◆支持數(shù)據(jù)幀和遠程幀。

◆可檢測錯誤幀。

◆具有*的EMC性能。

◆分析儀一端是110 cm (44 in.)長的USB線纜，另一端是30 cm (12 in.)長的CAN線纜。

◆使用DB 9針連接頭接入CAN總線。

◆可選擇帶電隔離的CAN總線驅動器。

◆專為USB 2.0設計，兼容 USB 1.1。

◆低能耗。

◆安裝快速、簡易，即插即用。

◆為Kvaser硬件編寫的應用程序兼容Kvaser CANlib。

◆多個Kvaser Leaf Light CAN總線分析儀可通過標準的USB 集線器連接到同一個PC機上。

軟件和文檔

◆Kvaser CANLIB SDK(Software Development Kit，軟件開發(fā)包)包括了開發(fā)CAN總線分析儀軟件所需要的所有資料，包括用C、 C++、C#、Delphi和Visual Basic描述的全部文檔和大量的程序范例。所有的CAN總線分析儀使用一個通用的API庫，適用于任何一款Kvaser CAN分析儀。

◆J2435應用程序接口。

◆RP1210A應用程序接口。

◆文檔、軟件和驅動均是免費的。升級軟件會定期在我們的網站上發(fā)布 。

◆Kvaser CanKing是用于Windows系統(tǒng)的多功能CAN總線監(jiān)測/分析軟件，尤其是可以支持CanKingdom和DeviceNet。

應用軟件支持

◆Kvaser CanKing

◆Warwick X-Analyser

◆ATI Apollo

◆ATI CANlab

◆ATI Vision

◆Ficosa CANica

◆National Instruments DIAdem

◆National Instruments LabVIEW

◆VAT 2000

◆Xtm

軟件平臺

◆Windows XP/2000/2003、Windows 98/ME

◆Linux (in progress)

產品類型

◆Kvaser立富L  HS (Item No. 0435-1)

帶USB接口的單通道高速CAN總線分析儀 (ISO 11898-2)，速率為5K～1Mbit/s。

Kvaser 立富L HS技術參數(shù)。如圖9所示：

圖9 Kvaser 立富L HS技術參數(shù)

(五) CAN-BUS教學實訓系統(tǒng)配套軟件

1、Kvaser CanKing總線分析軟件。如圖10所示：

圖10 Kvaser CanKing總線分析軟件

注：Kvaser CanKing是一個免費的CAN總線監(jiān)測器和通用診斷工具。它特別適合于交互式開發(fā)工作。您可以容易地發(fā)送CAN消息并研究它們在目標模塊上的影響。你只需要一個Kvaser CAN接口。Kvaser CanKing免費。

主要特點：

基礎版本使你能夠在CAN總線上顯示消息，并能夠隨意以幾種不同方法格式化這些消息。你也可以通過填寫對話框和壓下OK來發(fā)送CAN消息。有很多消息排列選項。（ CanKingdom的用戶將看到支持這里的幾乎所有King頁）

其它特點包括:

◆為你已經發(fā)送的消息列出歷史表格

◆CAN總線統(tǒng)計（消息的編號、總線負載等等）

◆一個通訊量發(fā)生器用于研究總線處于重載下的系統(tǒng)

◆消息進和出的時間標記（時間標記可以按相對格式顯示）

請注意CANKing不能替代全功能的CAN總線分析儀。它只是用于交互式開發(fā)，不是用于總線通訊量的重載記錄。

CAN接口

  Kvaser的所有CAN接口都支持CANKing。

CANlib軟件開發(fā)組合。如圖11所示：

圖11 CANlib軟件開發(fā)組合

包括：

◆很多范例程序

◆調試你自己的使用 CANking（免費的總線監(jiān)測器）的CAN工具

◆啟動和參考文檔

◆支持虛擬（無硬件）CAN通道，你可以用于測試或演示目的?，F(xiàn)在就安裝該虛擬驅動并體驗一下。

◆包括16-bit (DOS, Windows 3.x) 支持PCI can系列板。

◆CANopen Master API用于我們現(xiàn)有的所有硬件。

◆用CANlib寫的軟件和我們現(xiàn)有的以及將來的硬件兼容。使用CANlib的應用項目可以用在另一個平臺而不需要修改。

應用支持：

◆Kvaser LAPcan系列

◆Kvaser Leaf系列

◆Kvaser Memorator

◆Kvaser PCIcan系列

◆Kvaser PCcan系列

◆Kvaser USBcan系列

更多信息：

◆CANLIB 3.8幫助 (該幫助包含在CANLIB SDK中)

◆下載CANLIB SDK (包括文檔，范例等等)

◆CANLIB結構一覽

LabVIEW環(huán)境下基于CANlib用戶二次開發(fā)軟件。如圖12所示：

圖12 LabVIEW環(huán)境下基于CANlib用戶二次開發(fā)軟件

該開發(fā)指南主要介紹了關于labview開發(fā)的一些例子，能夠幫助用戶盡快熟悉有關labview二次開發(fā)的過程。在用戶編寫程序之前，首先要確保用戶的電腦上已經正確安裝了labview8.6或更新的版本，并成功對其進行注冊。光盤里面的“kvCanVi”文件夾中的“kvCanStatExample”程序用于可以對總線上的數(shù)據(jù)進行收發(fā)。kvCanVI程序里面包含很多帶有高級功能的子程序。用戶可以利用這些子vi進行程序編寫。版本的labview程序可以在廣州智維電子科技下載）

(1)獲取CAN報文ID、數(shù)據(jù)幀等信息

利用“kvCanRead.vi”或“kvCanReadWait.vi”可以獲得CAN報文的ID、標志、數(shù)據(jù)。打開“kvCanStatExample”的程序框圖，找到“kvCanRead”或“kvCanReadWait”子程序，該程序帶有“Message Id”、“ Message Data”等接口，在其接口處右鍵——“創(chuàng)建”——“顯示控件”，則可以通過顯示控件來顯示總線上的報文信息。

(2)獲取教學臺上各個模塊對應的ID信號

將教學臺與PC機通過Kvaser總線分析儀連接起來，打開CANKing軟件，在顯示窗口中右鍵選擇“Fixed Positions”，將各個ID依次排列起來。觀察顯示窗口，當用戶在教學臺上按動不同模塊的按鈕，會有不同ID的數(shù)據(jù)發(fā)生變化。這些ID就是該模塊對應的信號。

(3)利用布爾燈顯示模塊狀態(tài)

將“kvCanRead.vi”或“kvCanReadWait.vi”的“Message Id”接口與模塊的信號ID數(shù)值相比較，若相等則執(zhí)行相應的的動作如“燈亮/滅”等，若不相等則直接忽略。由于在CAN總線上，同一個ID的報文并不是一直都在總線上持續(xù)發(fā)送，而是每次發(fā)送時都有一定的時間間隔。對于童鎖、車門鎖模塊，為了能夠準確反映出該模塊的狀態(tài)，必須使用“反饋節(jié)點”控件，保持模塊原來的狀態(tài)，直到有新的報文更新了模塊的狀態(tài)。

(4)通過按鈕控制模塊動作

在程序的前面板放置一個按鈕，通過事件結構，選擇觸發(fā)動作“值改變”，將“kvCanWrite.vi”與要發(fā)送的報文(data0~data7)連接一起之后，放置在事件結構框圖里面。當點動按鈕時，“kvCanWrite.vi”程序就會把用戶所要發(fā)送的報文通過總線發(fā)送出去，控制對應的模塊動作

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