CAN网关总线仿真实训系统的制作方法

本实用新型涉及汽车电子技术领域，尤其涉及CAN网关总线仿真实训系统。

背景技术：

CAN-BUS即CAN总线技术，全称为“控制器局域网总线技术(Controller Area Network-BUS)”，是目前汽车行业流行的数据传输技术，网关作为一个重要数据传输管理模块也被广泛应用在汽车行业。目前汽车使用的网关模块无法实时显示传输数据的实际含义，无法模拟现有的数据格式发送自定义的数据，无法任意设置CAN总线故障。而在教学、科研领域，了解数据传输的实际含义、数据的帧格式是理解通讯原理最基本的部分，所以迫切需要能够模拟现有的数据格式发送自定义的数据内容可以帮助用户进一步理解CAN总线。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提出CAN网关总线仿真实训系统，采用了CPU控制中心、单片机最小工作系统、串口电路、CAN总线电路、E2PROM、电源输入电路；CPU控制中心连接单片机最小工作系统，实现微处理器的基本运行；CPU控制中心连接有串口电路，实现了输出和显示功能；CPU控制中心连接CAN总线电路实现CAN网关总线的仿真；提供了CAN网关总线仿真实训系统，通过触摸屏以十六进制格式实时CAN总线上的标准帧、扩展帧、自定义帧的数据；根据汽车专用协议分析每帧数据的实际含义并在触摸屏上显示；通过专用电路模拟实车传感器、执行器发送CAN数据；通过专用电路可设置任意CAN线路故障并模拟故障的产生原因；在触摸屏上实时输出CAN总线上的数据波形；能够模拟现有的数据格式发送自定义的数据内容可以帮助用户进一步理解CAN总线，能任意设置故障可以帮助用户了解CAN总线实际应用时面对的问题；通过解析每帧数据、显示数据波形、设定故障等方式，达到了把抽象的CAN通讯转化为可阅读、可测量、可模拟的形式展现给用户，帮助教学、科研领域的用户完成仿真、实训项目的效果。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

CAN网关总线仿真实训系统包括CPU控制中心、单片机最小工作系统、串口电路、CAN总线电路、E2PROM、电源输入电路；CPU控制中心选取LPC1768FBD100微处理器；CPU控制中心连接单片机最小工作系统，实现微处理器的基本运行；CPU控制中心连接有串口电路；CPU控制中心连接CAN总线电路实现CAN网关总线的仿真。

进一步优化本技术方案，所述的单片机最小工作系统包括CPU工作晶振电路、复位电路和电源电路；CPU工作晶振电路连接在微处理器上；复位电路连接到微处理器，通过传递信号控制微处理器的重置。

进一步优化本技术方案，所述的电源电路包括两相电源和预留3p输入口；电源电路连接微处理器上提供3V电压。

进一步优化本技术方案，所述的串口电路包括母头接口和显示屏接口；微处理器的输出连接有MAX3232；微处理器通过MAX3232连接有母头接口和显示屏接口，根据汽车专用协议分析每帧数据的实际含义并在触摸屏上显示；在触摸屏上实时输出CAN总线上的数据波形；模拟实车传感器、执行器发送CAN数据。

进一步优化本技术方案，所述的微处理器的输出连接CAN总线电路的RXD和TXD引脚实现CAN网关总线的仿真，通过触摸屏以十六进制格式实时CAN总线上的标准帧、扩展帧、自定义帧的数据；可设置任意CAN线路故障并模拟故障的产生原因。

进一步优化本技术方案，所述的E2PROM连接在微处理器上实现存储功能。

进一步优化本技术方案，所述的电源输入电路包括整流电路和变压电路，为系统提供3V电压。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、通过串口电路中的母头接口13和显示屏接口14，能够使数据通过显示屏接口14输入，通过MAX3232芯片与微处理器7连接，将处理过的信号在母头接口输出，显示汽车专用协议分析的每帧数据的实际含义，达到方便直观地观察和理解数据意义的效果。

2、通过采用CAN总线电路4将触摸屏以十六进制格式输入信号能够在满足CAN总线上的标准帧、扩展帧、自定义帧的数据，实现转化输入数据格式并传播的功能。

3、通过E2PROM，连接在微处理器7上实现存储功能，存储电路模拟实车传感器、执行器发送的CAN数据，达到简化系统的效果。

4、采用CAN总线电路4，能够通过专用电路可设置任意CAN线路故障并通过本仿真实训系统模拟故障的产生原因达到预先设定在具体实施中所能遇到的故障，快速高效排除故障的效果。

5、采用串口电路的显示接口14在触摸屏上实时输出CAN总线上的数据波形，达到及时有效地观察数据波形的效果。

附图说明

图1是CAN网关总线仿真实训系统的CPU控制中心；

图2是CAN网关总线仿真实训系统的单片机最小系统；

图3是CAN网关总线仿真实训系统的串口电路；

图4是CAN网关总线仿真实训系统的CAN总线电路；

图5是CAN网关总线仿真实训系统的E2PROM；

图6是CAN网关总线仿真实训系统的电源输入电路；

图7是CAN网关总线仿真实训系统的CPU工作晶振电路；

图8是CAN网关总线仿真实训系统的复位电路；

图9是CAN网关总线仿真实训系统的电源电路；

图10是CAN网关总线仿真实训系统的两相电源；

图11是CAN网关总线仿真实训系统的预留3p输入口。

图中，1、CPU控制中心；2、单片机最小工作系统；3、串口电路；4、CAN总线电路；5、E2PROM；6、电源输入电路；7、微处理器；8、CPU工作晶振电路；9、复位电路；10、电源电路；11、两相电源；12、预留3p输入口；13、母头接口；14、显示屏接口；15、整流电路；16、变压电路。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式：CAN网关总线仿真实训系统，包括CPU控制中心1、单片机最小工作系统2、串口电路3、CAN总线电路4、E2PROM5、电源输入电路6；CPU控制中心1选取LPC1768FBD100微处理器7；CPU控制中心1连接单片机最小工作系统2，实现微处理器的基本运行；CPU控制中心1连接有串口电路3；CPU控制中心1连接CAN总线电路4实现CAN网关总线的仿真；单片机最小工作系统2包括CPU工作晶振电路8、复位电路9和电源电路10；CPU工作晶振电路8连接在微处理器7上；复位电路9连接到微处理器7，通过传递信号控制微处理器7的重置；电源电路10包括两相电源11和预留3p输入口12；电源电路10连接微处理器7上提供3V电压；串口电路3包括母头接口13和显示屏接口14；微处理器7的输出连接有MAX3232；微处理器通过MAX3232连接有母头接口13和显示屏接口14，根据汽车专用协议分析每帧数据的实际含义并在触摸屏上显示；在触摸屏上实时输出CAN总线上的数据波形；模拟实车传感器、执行器发送CAN数据；微处理器7的输出连接CAN总线电路4的RXD和TXD引脚实现CAN网关总线的仿真，通过触摸屏以十六进制格式实时CAN总线上的标准帧、扩展帧、自定义帧的数据；可设置任意CAN线路故障并模拟故障的产生原因；E2PROM5连接在微处理器7上实现存储功能；电源输入电路6包括整流电路15和变压电路16，为系统提供3V电压。

图1是本仿真实训系统的CPU控制中心，连接有为本仿真实训系统提供正常运行功能的电源电路，复位电路、显示功能电路、实现所需功能的各个芯片。选取LPC1768FBD100微处理器7作为整个CAN网关总线仿真实训系统的控制器，控制协调各部分电路完成各自的功能；

图2是单片机最小系统，包括CPU工作晶振电路8、复位电路9和电源电路10，是微处理器工作的最小系统，保证微处理器的正常工作；

图3是串口电路，包括母头接口13和显示屏接口14，数据通过显示屏接口14输入，通过MAX3232芯片与微处理器7连接，将处理过的信号通过母头接口输出，显示汽车专用协议分析的每帧数据的实际含义；

图4是CAN总线电路，微处理器7的输出连接CAN总线电路4的RXD和TXD引脚实现CAN网关总线的仿真，模拟以十六进制格式实时CAN总线上的标准帧、扩展帧、自定义帧的数据；可设置任意CAN线路故障并模拟故障的产生原因；

图5是E2PROM，连接在微处理器7上实现存储功能，存储电路模拟实车传感器、执行器发送的CAN数据；

图6是电源输入电路，包括整流电路16和变压电路17，将输入电压通过整流电路16得到5V的稳定电压，再通过变压电路17将电压变为3V，为整个系统供电；

图7是CPU工作晶振电路，为微处理器7提供一个时钟信号，保证微处理器7的正常运行；

图8是复位电路，为微处理器7提供一个复位信号，使微处理器7恢复为初始状态，对微处理器7进行初始化；

图9图10图11是电源电路，都是连接到微处理器7的输入端，为微处理器7提供3V的两相电压、LED指示灯电压以及备用的三相电压。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。