专利名称：可编程的can总线消息到模拟信号的转换器的制作方法
技术领域：
可编程的CAN总线消息到模拟信号的转换器 鹏申i青白勺， 此申请要求2008年4月22日提交的美国临时专利申请No. 61046970的优先权。
背景技术：
本文中公开的实施例一般涉及将电子数据表示为控制器区域网络(CAN)总线上的CAN消息的电气系统。具体而言，这些实施例涉及一种设备，该设备可连接至这样的总线、将该总线上的CAN消息转换成模拟信号、并通过蓝牙无线通信在手持设备上显示已解码消息。 许多大批量生产的机动车辆的电气系统具有总线，在这些总线上数据被表示为电子形式。 一种示例是CAN数据总线。为了诊断和/或开发目的，通常期望CAN总线上的数据被呈现为模拟形式，因为这样的呈现方式对必须检查该数据和/或利用它来驱动数据采集设备的人员来说更容易观测。 对技术人员而言，观察正在运行的引擎的转速的方便途径是查看模拟显示器，在其中转速被图形化地呈现且有时作为时间的函数呈现。实现此目的的一种手段是通过位于引擎的转动部分附近并且传递容易被转换成模拟形式的脉冲信号的采集装置或传感器。[0006] 当数据源是CAN总线时，需要能读取总线上的数据并将其转换至这样的显示器的设备。用于实现此目的的商用设备以"Cubic Labs NC2"品牌销售。相信"Cubic Labs NC2"设备必须在现场使用之前通过诸如膝上型计算机或桌面计算机之类的计算机利用特定程序来编程。可理解该编程是为了调整该设备以使其在现场取回感兴趣的特定参数，但是如果已被编程成取回该参数则该设备不能在现场被重新编程以取回不同的参数。相信"CubicLabsNC2"设备的售价阻碍了它在服务设施中的广泛使用。 因此，一种更廉价的、更通用的设备将得到更广泛的使用，这将不仅有利于机动车产业中的服务设施和服务人员、而且有利于其中机器等具有包含CAN总线的电气系统的任意产业(即家用电器、航空以及医疗设备)中的服务设施和服务人员。
发明内容本文中公开的某些实施例提供一种用于将CAN消息转换成模拟信号的模块。在一个实施例中，该模块包括提供用于该模块到CAN总线的连接的输入和给出模拟信号的输出端子的一个或多个连接器。还包括包含一种算法的微控制器，该算法用于在CAN总线上查找特定消息，且当该特定消息在总线上出现时用于将该特定消息转换成在微控制器的输出处给出的成比例的P丽信号。RC积分器将微控制器的输出连接至给出模拟信号的一个或多个连接器的输出端子。 另一实施例提供一种用于将机动车中CAN总线上的CAN消息转换成显示器上可读的可视数据的系统。 一个或多个连接器提供模块到CAN总线和到车载电源的连接。该模块包括微控制器，该微控制器由车载电源供电且包括一种算法，该算法用于在CAN总线上查找特定消息，且当该特定消息在总线上出现时用于将该特定消息转换成在微控制器的输出处给出的信号。提供了第一收发器，该第一收发器用于将微控制器的输出处的信号转换成被发送至包含显示器的设备的无线信号。该设备包括第二收发器，该第二收发器用于接收无线信号并将其转换成显示器上的可视数据。[0010] 附图简述
图1是在机动车电气系统中的仪表盘顶上设置且与电气系统有效连接的模块的立体图。 图2是示出该模块的一般配置的示意性框图。[0013] 图3是该模块的具体电路图。 图4、5、和6是有关微控制器的嵌入式算法和配置顺序的使用和操作的多个流程图。 图7是描绘连接至CAN总线的节点的框图。 图8示出个人数字助理(PDA)，其上显示了已从模块被无线地发送至PDA的数据。
具体实施方式
图1示出内部包含其上实现图3电路的电路板的模块10。模块IO放在卡车中的仪表盘顶上。从电路板到卡车电气系统的电路连接通过位于模块外壳外部的分别连接了配合连接器16、 18的电连接器12、 14建立。来自连接器16的绝缘电线20、22是将这两根电线通过连接至卡车中给出的标准9路诊断连接器的电缆另一端处的连接器(未示出)分别连接至卡车电气系统的CAN总线的CAN-H和CAN-L的电缆的一部分。也来自连接器16的绝缘电线24、26连接至诊断连接器的端子，这些端子连接至通常电池电压为直流+12V的卡车直流电源。该电压通过电线24、26传递以向模块10提供直流电。 无线电收发器28放在模块10的顶上。 一对电线30、32从连接器18延伸至连接器34，该连接器34连接至收发器28后面的配合连接器36。由附图标记36A共同标记的其它电线从连接器18引出到连接器38，该连接器38连接至收发器28前面的配合连接器40。[0019] 电线30、32将直流电提供给收发器。来自配合连接器40的电线将模块的数字输出提供给收发器。各条电线的实际连接将在图3的详细示图中可见。图2的框图示出稍后将参考图3的详细示图进行更完整说明的基本元件。这些基本元件是微控制器50、 CAN收发器52、以及RS232收发器54。振荡器56控制微控制器50用以处理数据的速率。[0020] 在图3中示出刚才描述的元件以及包括稳压电源58、60和重置电路62之类的其它元件。布线名称在图3中沿用，但是应当理解来自图3中的连接器12和14的电线在模块10内部。因为微控制器50输出表示CAN参数值的脉冲宽度调制(P丽)信号且该信号被输入到CAN收发器52，所以RC积分器64、66对P丽信号积分以提供由连接器14处的输出发送的模拟信号。两个积分器64、66之一是具有恒定的频率响应的表面贴装型器件。两个积分器64、66的另一个通过单独安装在电路板上的分立组件组成以允许它们的值被改变，从而改变该积分器的频率响应。图3中成束的电线36A包括电线36TX、36RX、36INT1、以及36INT2。经解码CAN消息通过电线36TX发送至收发器28，而收发器28从PDA 300 (图8)接收的信号从收发器发送至模块10。来自积分器64、66的模拟信号通过电线36INT1和36INT2发送。 图4示出模块10配置微控制器以执行之前描述的任务的流程图。第一步骤80包括初始化微控制器50中的CAN模块以使其能够读取CAN数据并将其转换成根据它能产生相应的P丽信号的形式。第二步骤90包括初始化微控制器50中的P丽模块以便形成P丽信号。第三步骤100包括配置微控制器50中的USART模块，这使经转换的CAN数据能以数字格式被发送至RS232启用器件。 —旦微控制器50中的模块已被配置，微控制器就开始轮询收发器52的接收缓冲器(步骤110)。轮询持续直到接收到消息(步骤120)。该消息被读取以判定它是否是感兴趣的特定参数，在此实例中为引擎转速(步骤130)。如果它不是感兴趣的参数，则该消息被忽略并继续轮询。 —旦已经接收到诸如引擎转速消息之类的感兴趣消息，微控制器50就根据协议进行将消息转换成数字数据的计算，在此实例中协议为SAE J1939(步骤140)。数字数据由微控制器50中的USART模块进行处理(步骤150)。如果引擎不运行，则串行数据表示每分钟零转的引擎转速(步骤160)，且P丽信号的宽度被设置为1%。在步骤110开始查找经更新的转速消息(步骤170)。 当该数字数据表示非零的引擎转速时，必须判定该转速是否大于限定的最大允许引擎转速，在此示例中诸如每分钟3000转(步骤180)。如果是这样，则将P丽信号的宽度设置为100% (步骤190)。 如果数字数据表示小于最大允许转速的非零引擎转速，则P丽信号的宽度被按比
例縮放成由该非零转速与3000的比例限定的合适百分比(步骤200)。 无论百分比从步骤160、170、180、190、还是200产生，P丽信号的宽度都具有该百分比。 图5示出使微控制器50准备好读取卡车的CAN总线上的数据值以准备产生P丽信号的详细流程图80。 图6示出准备P丽信号的详细流程图90。作为初始化过程的一部分，配置了在微控制器和振荡器(在微控制器外部)50内部的两个计时器(计时器2和计时器3)。计时器2帮助设置P丽信号的周期；振荡器的时序用作使计时器逐步加速至适当频率的倍增器。在由计时器2设置的每个周期期间，计时器3运行对应于预定值(500次循环)的时间长度；这设置了 P丽的时基。在500次循环已完成之后，从CAN总线采集然后按比例确定的值被用来设置P丽的占空比；选择两个积分器之一以提供模拟信号，该模拟信号将被馈送至无线电收发器28并被无线地从无线电接收器发送至附近的个人数据助理(PDA)(即图8中的物品300)，可在其上显示引擎转速数据。 只要PDA 300能够运行LabView(国家仪器公司出售的软件)，数据就可同时数值地和图形地显示。PDA上的显示320是类似于机动车仪表盘上通用的空气芯量规的指针的电子仿真指针。PDA 300还具有向模块10发送的能力，而且该能力使得感兴趣的参数可被改变。为了实现该目的，PDA具有用于调用诸如引擎转速、机油温度、进气歧管压力等等之类的不同感兴趣参数的表的控件310。在PDA显示器320上调用该表，并利用控件选择感兴趣的特定参数。 一旦已作出该选择，PDA控件就运行以将该选择发送至模块10。[0030] PDA与微控制器50的通信通过收发器54进行。可使用诸如蓝牙之类的用于建立通信的任意已知技术。单独的电缆将模块10与卡车中的9路诊断连接器连接。该电缆包括如图7所示的在两端处的端接电阻器。
权利要求一种用于将CAN消息转换成模拟信号的模块，所述模块包括一个或更多个连接器，所述一个或更多个连接器提供用于连接所述模块与CAN总线的输入和给出所述模拟信号的输出端子；包含一算法的微控制器，所述算法用于在所述CAN总线上查找特定消息，且当所述特定消息在所述总线上出现时用于将所述特定消息转换成在所述微控制器的输出处给出的成比例的PWM信号；以及RC积分器，所述RC积分器将所述微控制器的所述输出连接至给出所述模拟信号的所述一个或更多个连接器的输出端子。
2. 如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述一个或更多个连接器包括输入端子，所述输入端子在所述一个或更多个连接器的端子连接至CAN总线时还连接至向所述模块提供直流电的直流电源。
3. 如权利要求2所述的模块，其特征在于，所述模块还包括收发器，所述微控制器通过所述收发器连接至所述CAN总线。
4. 如权利要求3所述的模块，其特征在于，还包括在所述模块外部且与所述模块的所述一个或更多个连接器连接以将所述收发器连接至所述CAN总线的电缆，所述电缆在各条电线之间的两端具有端接电阻器，所述模块通过所述电线连接至所述CAN总线。
5. 如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述微控制器算法利用第一计时器和第二计时器产生P丽信号，所述第一计时器被设置成限定P丽信号的周期，而所述第二计时器被设置成限定所述P丽信号的时基。
6. 如权利要求l所述的模块，其特征在于，还包括连接至所述模块的无线电收发器，所述无线电收发器用于将所述解码CAN消息无线地发送至包括其上显示所述信号的显示器的远程设备。
7. 如权利要求6所述的模块，其特征在于，还包括收发器，所述微控制器通过所述收发器与所述无线电收发器连接以使所述远程设备能将所述微控制器设置成选择所述CAN总线上的多个消息中的特定之一。
8. —种用于将机动车中CAN总线上的CAN消息转换成显示器上可读的可视数据的系统，包括一个或更多个连接器，所述一个或更多个连接器提供模块到所述CAN总线和到所述车载电源的连接；所述模块包括微控制器，所述微控制器由所述车载电源供电且包含一算法，所述算法用于在所述CAN总线上查找特定消息，且当所述特定消息在所述总线上出现时用于将所述特定消息转换成在所述微控制器的输出处给出的信号；第一收发器，所述第一收发器用于将所述微控制器的输出处的所述信号转换成被发送至包含所述显示器的设备的无线信号；以及所述设备包括第二收发器，所述第二收发器用于接收所述无线信号并将其转换成所述显示器上的可视数据。
9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述设备包括控件，所述控件用于选择所述CAN总线上感兴趣的特定参数并使选定的参数从所述第二收发器被无线地发送至所述第一收发器，且所述第一收发器使所述选定的感兴趣的参数由所述微控制器从所述CAN总线读取并处理以便无线地发送回所述设备。
专利摘要本实用新型涉及一种可编程的CAN总线消息到模拟信号的模块。模块(10)连接至机动车中的CAN总线并将CAN消息转换成可由测试设备监控的模拟信号。该模块还通过无线电收发器(28)与PDA(300)无线通信以使PDA能显示经转换的CAN消息并选择不同的消息进行显示。
文档编号H04B5/00GK201497876SQ20092015072
公开日2010年6月2日 申请日期2009年4月22日 优先权日2008年4月22日
发明者G·L·里普洛格尔, J·D·克赖尔 申请人:万国卡车知识产权有限公司