基于ARM和智能手機(jī)的藍(lán)牙CAN分析儀設(shè)計(jì)

1、基于arm和智能手機(jī)的藍(lán)牙can分析儀設(shè)計(jì) 針對(duì)can通信質(zhì)量、測(cè)試和驗(yàn)證的需要，以及傳統(tǒng)can分析儀的復(fù)雜性，且必需挑選pc機(jī)作為顯示終端的不足，論證了一種基于和智能手機(jī)的分析儀設(shè)計(jì)。該分析儀采納以arm單片機(jī)為核心的硬件完成對(duì)can網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控;采納通信方式實(shí)現(xiàn)分析儀與智能手機(jī)的通信并以智能手機(jī)為終端完成數(shù)據(jù)分析。文章對(duì)分析儀硬件、軟件和智能手機(jī)頁(yè)面舉行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，提出了一種新的波特率自動(dòng)檢測(cè)辦法，最后給出了所設(shè)計(jì)的can總線分析儀的實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)can總線波特率自動(dòng)檢測(cè)、正常監(jiān)測(cè)以及can總線狀態(tài)分析的功能。 can(controller area network)控制

2、器局域網(wǎng)絡(luò)是一種實(shí)時(shí)性強(qiáng)、靈便性好、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的串行數(shù)據(jù)總線，廣泛應(yīng)用于、工業(yè)、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域。其測(cè)試設(shè)備can網(wǎng)絡(luò)分析儀成為開發(fā)者的必備設(shè)備。借助用法便利的can總線分析儀，能夠迅速找到can總線系統(tǒng)在用法中浮現(xiàn)的設(shè)計(jì)不周或異樣干擾問題，并將故障和問題排解。傳統(tǒng)can分析儀需要將電腦通過銜接到can分析儀上，再通過db9接口將被測(cè)總線銜接到can分析儀上。因?yàn)閏an總線是一種流行于車輛行業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)總線，這樣的調(diào)試辦法對(duì)于需要路測(cè)的車輛就會(huì)顯得不太便利，很難保證能夠正常工作。同樣，在工業(yè)控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的can分析儀因?yàn)閮啥味加羞B線，在線束較多的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可能會(huì)造成一定的混亂。此外

3、，當(dāng)今用法can總線的設(shè)備為了保證平安性，有時(shí)不止1根總線，傳統(tǒng)的分析儀至多有2個(gè)接口，也就意味著想要同時(shí)測(cè)試2個(gè)以上can總線時(shí)就需要2個(gè)usb接口，假如這2條can總線相距較遠(yuǎn)則需要較長(zhǎng)的usb銜接線。為此，這里介紹一種成本低、體積小、結(jié)構(gòu)容易、實(shí)現(xiàn)無線調(diào)試和對(duì)環(huán)境要求低的藍(lán)牙can總線分析儀。1 硬件設(shè)計(jì)1.1 總體設(shè)計(jì)針對(duì)傳統(tǒng)can分析儀的各種缺點(diǎn)，本文提出了以智能手機(jī)代替pc機(jī)作為顯示終端，用法藍(lán)牙無線傳輸替代usb電纜傳輸，并且自帶鋰電池的新型can分析儀?？傮w設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)1所示。圖1 藍(lán)牙can分析儀總體設(shè)計(jì)框圖因?yàn)閏an分析儀是一種波特率較高的通信協(xié)議，且對(duì)通信質(zhì)量分析和故障定位需

4、要復(fù)雜的運(yùn)算處理，所以本文提出的藍(lán)牙can分析儀在整體設(shè)計(jì)中包含3個(gè)部分：一部分是以arm為處理核心的處理主板，負(fù)責(zé)can總線波特率檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集以及藍(lán)牙通信信號(hào)放射;其次部分是鋰電池，負(fù)責(zé)給主板提供電源，鋰電池為5v,容量為3 000mah,尺寸為11.6mm x42mm69ram,可保證系統(tǒng)工作loh以上;第三部分為智能手機(jī)，負(fù)責(zé)接收can總線數(shù)據(jù)以及對(duì)數(shù)據(jù)的處理。1.2 主板設(shè)計(jì)主板上有4個(gè)模塊，分離為隔離can接口模塊、arm處理器模塊、藍(lán)牙串口模塊、電源電路模塊。設(shè)計(jì)框圖2所示，實(shí)物圖3所示。隔離can接口模塊負(fù)責(zé)將arm的數(shù)據(jù)發(fā)送到can總線上，并將can總線上的數(shù)據(jù)發(fā)送給arm處

5、理器。圖2 主板系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖圖3 主板買物圖arm處理器模塊是本分析儀的核心，采納公司的lpc2119處理器。lpc2119是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)和跟蹤的16/32位arm7tdmi-stm cpu,帶有128kb嵌入高速flash存儲(chǔ)器，并內(nèi)部集成2個(gè)can控制器。其主要特點(diǎn)是：?jiǎn)蝹€(gè)總線上的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)1mb/s;32位寄存器和ram拜訪;兼容can2.0b,is011898.1規(guī)范;全局驗(yàn)收可以識(shí)別全部的11位和29位標(biāo)識(shí)符;驗(yàn)收濾波器為挑選的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符提供full can-style自動(dòng)接收。它主要負(fù)責(zé)將can總線上的數(shù)據(jù)舉行處理，然后通過藍(lán)牙串口發(fā)送到手機(jī)，此外，arm模塊還負(fù)責(zé)檢測(cè)未

6、知can總線上的波特率，并發(fā)送給手機(jī)端。藍(lán)牙串口模塊負(fù)責(zé)arm與手機(jī)交換數(shù)據(jù)，其串口的通信速率達(dá)到1 382 400bps。負(fù)責(zé)為各個(gè)模塊供電。2 軟件設(shè)計(jì)軟件是藍(lán)牙can分析儀的關(guān)鍵。按照硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，軟件包括兩個(gè)部分，即運(yùn)行于arm處理器的波特率檢測(cè)以及數(shù)據(jù)傳輸軟件;運(yùn)行在智能手機(jī)上的can分析儀操作界面。對(duì)于運(yùn)行在arm處理中的軟件，本文著重介紹一種新型的波特率自動(dòng)檢測(cè)辦法。2.1 波特率自動(dòng)檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)can總線和can分析儀之間的通信，需有相同的波特率，因而波特率的檢測(cè)非常重要。當(dāng)下主流的波特率檢測(cè)辦法是利用應(yīng)答機(jī)制建立的波特率檢測(cè)辦法。其開頭時(shí)通過試聽一些推舉的can總線優(yōu)選波

7、特率，即1mbit/s,800kbit/s,500kbit/s,250kbit/s,125kbit/s,(100kbit/s)，50kbit/s,20kbit/s,10kbit/shl:若能無故障地接受到完整的can消息，解釋波特率檢測(cè)勝利;假如can總線的波特率不是優(yōu)選波特率，則可以通過主機(jī)和can總線的應(yīng)答來測(cè)定波特率。此種檢測(cè)辦法速度慢，存在一定誤差且對(duì)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)有一定影響。針對(duì)采納應(yīng)答機(jī)制設(shè)定的波特率檢測(cè)辦法的缺點(diǎn)，本文提出了一種新的自動(dòng)波特率檢測(cè)辦法。本自動(dòng)波特率檢測(cè)系統(tǒng)巧妙地利用了arm處理器的中斷端口，將can總線上的波形記錄到arm處理器內(nèi)，然后對(duì)獲得的波形舉行分析，得出系統(tǒng)的波

8、特率。其檢測(cè)速度快(小于200ms)，檢測(cè)精確(得出的波特率為一個(gè)精確值，而非范圍值)，不向被測(cè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，并且成本很低，無須增強(qiáng)任何芯片。詳細(xì)實(shí)現(xiàn)辦法是：硬件方面，將隔離can接口的rx引腳接到arm的定時(shí)器捕捉端口。在軟件方面，首先將rx引腳相鄰兩個(gè)上跳變和下跳變的間隔周期都記錄下來;第二將周期數(shù)據(jù)排序，數(shù)據(jù)應(yīng)呈階梯狀;然后將數(shù)據(jù)按階梯分段并求出每個(gè)階梯的中位數(shù)，第一個(gè)階梯為1位數(shù)據(jù)的持續(xù)時(shí)光，其次個(gè)階梯為2位數(shù)據(jù)的持續(xù)時(shí)光以此類推。因?yàn)閏an總線不會(huì)延續(xù)6位浮現(xiàn)相同電平，因此階梯惟獨(dú)5階，且其次個(gè)數(shù)據(jù)等于第一個(gè)數(shù)據(jù)的2倍，第三個(gè)數(shù)據(jù)等于第一個(gè)數(shù)據(jù)的3倍，以此類推。按照這個(gè)特性可以校驗(yàn)數(shù)

9、據(jù)并調(diào)節(jié)終于獲得的1位數(shù)據(jù)的持續(xù)時(shí)光。終于的波特率即為1位持續(xù)時(shí)光的倒數(shù)。流程圖4所示。圖4 波特率檢測(cè)流程圖2.2 智能手機(jī)界面設(shè)計(jì)智能手機(jī)界面的設(shè)計(jì)采納eclipse.eclipse是一個(gè)開放源代碼的、基于java的可擴(kuò)綻開發(fā)平臺(tái)，它只是一個(gè)框架和一組服務(wù)，用于通過插件組件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境，并附帶了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的插件集，包括java開發(fā)工具。手機(jī)運(yùn)行界面5、圖6所示。圖5 軟件運(yùn)行界面3 試驗(yàn)驗(yàn)證為了驗(yàn)證本藍(lán)牙can分析儀的設(shè)計(jì)效果，構(gòu)建了1個(gè)包含以arm為核心的主板、鋰電池、智能手機(jī)(安裝了安卓系統(tǒng))、模擬被測(cè)系統(tǒng)的usb-can的測(cè)試系統(tǒng)，然后舉行實(shí)際測(cè)試。測(cè)試流程圖7所示。圖7 實(shí)際測(cè)試流程圖實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)8所示。實(shí)際測(cè)試顯示，在模擬can總線上只要有數(shù)據(jù)的流通，針對(duì)不同的can總線的波特率設(shè)置，本文設(shè)計(jì)的藍(lán)牙can分析儀能夠精確、迅速地自動(dòng)檢測(cè)波特率且能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。圖8 實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)圖4 結(jié)束語(yǔ)通過構(gòu)建以nxp公司lpc2119為核心的處理器、智能手機(jī)為基礎(chǔ)的硬件系統(tǒng)、藍(lán)牙作為信息傳遞方式以及相應(yīng)軟件設(shè)計(jì)，