基于SAE J1939协议的车辆信息采集与诊断模块

2模块设计开发
2．1 硬件电路设计
设计的模块由微控制器、CAN总线接口、信号采集处理电路、接口电路等部分组成，如图1所示。在实际的车载环境中，此模块通过CAN总线获取报文，并根据SAEJ1939协议计算得出车辆的发动机转速、节气门开度、水温以及故障代码等信息，而燃油量、转向泵压力、制动气压等其它信息则从相应传感器以模拟量、开关量、脉冲量等形式获取，在经过信号采集处理电路进行分压滤波整形处理后直接送往微控制器进行A／D变换处理。这些信息经过微控制器计算处理后通过USB和UART接口传送给车载多媒体设备或虚拟数字仪表设备。

主控处理器采用ST公司的STM32F103C8T6，它基于ARM公司新一代32位Cortex-M3内核，可提供1．25 DMIPS／MHz的处理能力，内部带有ADC、I2C、UART、USB等外围接口，特别是其内部带有支持CAN 2．0B协议的CAN控制器，位速率达lMb／s，具有两个接收FIFO，3级14个可调节的滤波器，可收发ll位标准帧或29位扩展帧。因此可以省去类似设计中必须带有的CAN协议接口器件SJAl000，大大降低了外围电路的成本。
图2给出了模块CAN总线接口部分的电路。系统采用带隔离及TVS保护的通用CAN收发器CTM8251T为CAN控制器与物理总线之间提供接口，CTM8251T内部集成了信号隔离电路和所有必需的CAN电平转换电路，具备差动发送和接收功能，同时带有TVS保护，可以支持最高1Mb／s的通讯速率，单芯片实现了CAN节点的数据收发、隔离、保护功能；从而省却了传统设计中采用的光电耦合器件、DC-DC隔离、CAN收发器等多种器件，既简化了设计又节约了成本。

汽车的电磁环境非常复杂，既有内部各模块之间的相互干扰(包括雨刮器、冷却风扇电机、发电机等产生的传导干扰、辐射干扰)，也有外界对其产生的干扰(环境电磁场、人体放电和大自然的干扰雷电)。因此本模块的设计主要采用了以下几个方面的抗电磁干扰措施：首先，加装铁氧体互感器件抑制线路板的辐射和外部传导干扰；其次，采用了带隔离及过压保护功能的CAN接口器件；再次，在输入电源处采用TVS管抑制外部传导干扰。