專利名稱：可編程的can總線消息到模擬信號的轉換器的制作方法
技術領域：
可編程的CAN總線消息到模擬信號的轉換器 鵬申i青白勺， 此申請要求2008年4月22日提交的美國臨時專利申請No. 61046970的優(yōu)先權。
背景技術：
本文中公開的實施例一般涉及將電子數(shù)據(jù)表示為控制器區(qū)域網(wǎng)絡(CAN)總線上的CAN消息的電氣系統(tǒng)。具體而言，這些實施例涉及一種設備，該設備可連接至這樣的總線、將該總線上的CAN消息轉換成模擬信號、并通過藍牙無線通信在手持設備上顯示已解碼消息。 許多大批量生產(chǎn)的機動車輛的電氣系統(tǒng)具有總線，在這些總線上數(shù)據(jù)被表示為電子形式。 一種示例是CAN數(shù)據(jù)總線。為了診斷和/或開發(fā)目的，通常期望CAN總線上的數(shù)據(jù)被呈現(xiàn)為模擬形式，因為這樣的呈現(xiàn)方式對必須檢查該數(shù)據(jù)和/或利用它來驅動數(shù)據(jù)采集設備的人員來說更容易觀測。 對技術人員而言，觀察正在運行的引擎的轉速的方便途徑是查看模擬顯示器，在其中轉速被圖形化地呈現(xiàn)且有時作為時間的函數(shù)呈現(xiàn)。實現(xiàn)此目的的一種手段是通過位于引擎的轉動部分附近并且傳遞容易被轉換成模擬形式的脈沖信號的采集裝置或傳感器。[0006] 當數(shù)據(jù)源是CAN總線時，需要能讀取總線上的數(shù)據(jù)并將其轉換至這樣的顯示器的設備。用于實現(xiàn)此目的的商用設備以"Cubic Labs NC2"品牌銷售。相信"Cubic Labs NC2"設備必須在現(xiàn)場使用之前通過諸如膝上型計算機或桌面計算機之類的計算機利用特定程序來編程。可理解該編程是為了調(diào)整該設備以使其在現(xiàn)場取回感興趣的特定參數(shù)，但是如果已被編程成取回該參數(shù)則該設備不能在現(xiàn)場被重新編程以取回不同的參數(shù)。相信"CubicLabsNC2"設備的售價阻礙了它在服務設施中的廣泛使用。 因此，一種更廉價的、更通用的設備將得到更廣泛的使用，這將不僅有利于機動車產(chǎn)業(yè)中的服務設施和服務人員、而且有利于其中機器等具有包含CAN總線的電氣系統(tǒng)的任意產(chǎn)業(yè)(即家用電器、航空以及醫(yī)療設備)中的服務設施和服務人員。

發(fā)明內(nèi)容本文中公開的某些實施例提供一種用于將CAN消息轉換成模擬信號的模塊。在一個實施例中，該模塊包括提供用于該模塊到CAN總線的連接的輸入和給出模擬信號的輸出端子的一個或多個連接器。還包括包含一種算法的微控制器，該算法用于在CAN總線上查找特定消息，且當該特定消息在總線上出現(xiàn)時用于將該特定消息轉換成在微控制器的輸出處給出的成比例的P麗信號。RC積分器將微控制器的輸出連接至給出模擬信號的一個或多個連接器的輸出端子。 另一實施例提供一種用于將機動車中CAN總線上的CAN消息轉換成顯示器上可讀的可視數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。 一個或多個連接器提供模塊到CAN總線和到車載電源的連接。該模塊包括微控制器，該微控制器由車載電源供電且包括一種算法，該算法用于在CAN總線上查找特定消息，且當該特定消息在總線上出現(xiàn)時用于將該特定消息轉換成在微控制器的輸出處給出的信號。提供了第一收發(fā)器，該第一收發(fā)器用于將微控制器的輸出處的信號轉換成被發(fā)送至包含顯示器的設備的無線信號。該設備包括第二收發(fā)器，該第二收發(fā)器用于接收無線信號并將其轉換成顯示器上的可視數(shù)據(jù)。[0010] 附圖簡述

圖1是在機動車電氣系統(tǒng)中的儀表盤頂上設置且與電氣系統(tǒng)有效連接的模塊的立體圖。 圖2是示出該模塊的一般配置的示意性框圖。[0013] 圖3是該模塊的具體電路圖。 圖4、5、和6是有關微控制器的嵌入式算法和配置順序的使用和操作的多個流程圖。 圖7是描繪連接至CAN總線的節(jié)點的框圖。 圖8示出個人數(shù)字助理(PDA)，其上顯示了已從模塊被無線地發(fā)送至PDA的數(shù)據(jù)。
具體實施方式
圖1示出內(nèi)部包含其上實現(xiàn)圖3電路的電路板的模塊10。模塊IO放在卡車中的儀表盤頂上。從電路板到卡車電氣系統(tǒng)的電路連接通過位于模塊外殼外部的分別連接了配合連接器16、 18的電連接器12、 14建立。來自連接器16的絕緣電線20、22是將這兩根電線通過連接至卡車中給出的標準9路診斷連接器的電纜另一端處的連接器(未示出)分別連接至卡車電氣系統(tǒng)的CAN總線的CAN-H和CAN-L的電纜的一部分。也來自連接器16的絕緣電線24、26連接至診斷連接器的端子，這些端子連接至通常電池電壓為直流+12V的卡車直流電源。該電壓通過電線24、26傳遞以向模塊10提供直流電。 無線電收發(fā)器28放在模塊10的頂上。 一對電線30、32從連接器18延伸至連接器34，該連接器34連接至收發(fā)器28后面的配合連接器36。由附圖標記36A共同標記的其它電線從連接器18引出到連接器38，該連接器38連接至收發(fā)器28前面的配合連接器40。[0019] 電線30、32將直流電提供給收發(fā)器。來自配合連接器40的電線將模塊的數(shù)字輸出提供給收發(fā)器。各條電線的實際連接將在圖3的詳細示圖中可見。圖2的框圖示出稍后將參考圖3的詳細示圖進行更完整說明的基本元件。這些基本元件是微控制器50、 CAN收發(fā)器52、以及RS232收發(fā)器54。振蕩器56控制微控制器50用以處理數(shù)據(jù)的速率。[0020] 在圖3中示出剛才描述的元件以及包括穩(wěn)壓電源58、60和重置電路62之類的其它元件。布線名稱在圖3中沿用，但是應當理解來自圖3中的連接器12和14的電線在模塊10內(nèi)部。因為微控制器50輸出表示CAN參數(shù)值的脈沖寬度調(diào)制(P麗)信號且該信號被輸入到CAN收發(fā)器52，所以RC積分器64、66對P麗信號積分以提供由連接器14處的輸出發(fā)送的模擬信號。兩個積分器64、66之一是具有恒定的頻率響應的表面貼裝型器件。兩個積分器64、66的另一個通過單獨安裝在電路板上的分立組件組成以允許它們的值被改變，從而改變該積分器的頻率響應。圖3中成束的電線36A包括電線36TX、36RX、36INT1、以及36INT2。經(jīng)解碼CAN消息通過電線36TX發(fā)送至收發(fā)器28，而收發(fā)器28從PDA 300 (圖8)接收的信號從收發(fā)器發(fā)送至模塊10。來自積分器64、66的模擬信號通過電線36INT1和36INT2發(fā)送。 圖4示出模塊10配置微控制器以執(zhí)行之前描述的任務的流程圖。第一步驟80包括初始化微控制器50中的CAN模塊以使其能夠讀取CAN數(shù)據(jù)并將其轉換成根據(jù)它能產(chǎn)生相應的P麗信號的形式。第二步驟90包括初始化微控制器50中的P麗模塊以便形成P麗信號。第三步驟100包括配置微控制器50中的USART模塊，這使經(jīng)轉換的CAN數(shù)據(jù)能以數(shù)字格式被發(fā)送至RS232啟用器件。 —旦微控制器50中的模塊已被配置，微控制器就開始輪詢收發(fā)器52的接收緩沖器(步驟110)。輪詢持續(xù)直到接收到消息(步驟120)。該消息被讀取以判定它是否是感興趣的特定參數(shù)，在此實例中為引擎轉速(步驟130)。如果它不是感興趣的參數(shù)，則該消息被忽略并繼續(xù)輪詢。 —旦已經(jīng)接收到諸如引擎轉速消息之類的感興趣消息，微控制器50就根據(jù)協(xié)議進行將消息轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)的計算，在此實例中協(xié)議為SAE J1939(步驟140)。數(shù)字數(shù)據(jù)由微控制器50中的USART模塊進行處理(步驟150)。如果引擎不運行，則串行數(shù)據(jù)表示每分鐘零轉的引擎轉速(步驟160)，且P麗信號的寬度被設置為1%。在步驟110開始查找經(jīng)更新的轉速消息(步驟170)。 當該數(shù)字數(shù)據(jù)表示非零的引擎轉速時，必須判定該轉速是否大于限定的最大允許引擎轉速，在此示例中諸如每分鐘3000轉(步驟180)。如果是這樣，則將P麗信號的寬度設置為100% (步驟190)。 如果數(shù)字數(shù)據(jù)表示小于最大允許轉速的非零引擎轉速，則P麗信號的寬度被按比
例縮放成由該非零轉速與3000的比例限定的合適百分比(步驟200)。 無論百分比從步驟160、170、180、190、還是200產(chǎn)生，P麗信號的寬度都具有該百分比。 圖5示出使微控制器50準備好讀取卡車的CAN總線上的數(shù)據(jù)值以準備產(chǎn)生P麗信號的詳細流程圖80。 圖6示出準備P麗信號的詳細流程圖90。作為初始化過程的一部分，配置了在微控制器和振蕩器(在微控制器外部)50內(nèi)部的兩個計時器(計時器2和計時器3)。計時器2幫助設置P麗信號的周期；振蕩器的時序用作使計時器逐步加速至適當頻率的倍增器。在由計時器2設置的每個周期期間，計時器3運行對應于預定值(500次循環(huán))的時間長度；這設置了 P麗的時基。在500次循環(huán)已完成之后，從CAN總線采集然后按比例確定的值被用來設置P麗的占空比；選擇兩個積分器之一以提供模擬信號，該模擬信號將被饋送至無線電收發(fā)器28并被無線地從無線電接收器發(fā)送至附近的個人數(shù)據(jù)助理(PDA)(即圖8中的物品300)，可在其上顯示引擎轉速數(shù)據(jù)。 只要PDA 300能夠運行LabView(國家儀器公司出售的軟件)，數(shù)據(jù)就可同時數(shù)值地和圖形地顯示。PDA上的顯示320是類似于機動車儀表盤上通用的空氣芯量規(guī)的指針的電子仿真指針。PDA 300還具有向模塊10發(fā)送的能力，而且該能力使得感興趣的參數(shù)可被改變。為了實現(xiàn)該目的，PDA具有用于調(diào)用諸如引擎轉速、機油溫度、進氣歧管壓力等等之類的不同感興趣參數(shù)的表的控件310。在PDA顯示器320上調(diào)用該表，并利用控件選擇感興趣的特定參數(shù)。 一旦已作出該選擇，PDA控件就運行以將該選擇發(fā)送至模塊10。[0030] PDA與微控制器50的通信通過收發(fā)器54進行。可使用諸如藍牙之類的用于建立通信的任意已知技術。單獨的電纜將模塊10與卡車中的9路診斷連接器連接。該電纜包括如圖7所示的在兩端處的端接電阻器。
權利要求一種用于將CAN消息轉換成模擬信號的模塊，所述模塊包括一個或更多個連接器，所述一個或更多個連接器提供用于連接所述模塊與CAN總線的輸入和給出所述模擬信號的輸出端子；包含一算法的微控制器，所述算法用于在所述CAN總線上查找特定消息，且當所述特定消息在所述總線上出現(xiàn)時用于將所述特定消息轉換成在所述微控制器的輸出處給出的成比例的PWM信號；以及RC積分器，所述RC積分器將所述微控制器的所述輸出連接至給出所述模擬信號的所述一個或更多個連接器的輸出端子。
2. 如權利要求1所述的模塊，其特征在于，所述一個或更多個連接器包括輸入端子，所述輸入端子在所述一個或更多個連接器的端子連接至CAN總線時還連接至向所述模塊提供直流電的直流電源。
3. 如權利要求2所述的模塊，其特征在于，所述模塊還包括收發(fā)器，所述微控制器通過所述收發(fā)器連接至所述CAN總線。
4. 如權利要求3所述的模塊，其特征在于，還包括在所述模塊外部且與所述模塊的所述一個或更多個連接器連接以將所述收發(fā)器連接至所述CAN總線的電纜，所述電纜在各條電線之間的兩端具有端接電阻器，所述模塊通過所述電線連接至所述CAN總線。
5. 如權利要求1所述的模塊，其特征在于，所述微控制器算法利用第一計時器和第二計時器產(chǎn)生P麗信號，所述第一計時器被設置成限定P麗信號的周期，而所述第二計時器被設置成限定所述P麗信號的時基。
6. 如權利要求l所述的模塊，其特征在于，還包括連接至所述模塊的無線電收發(fā)器，所述無線電收發(fā)器用于將所述解碼CAN消息無線地發(fā)送至包括其上顯示所述信號的顯示器的遠程設備。
7. 如權利要求6所述的模塊，其特征在于，還包括收發(fā)器，所述微控制器通過所述收發(fā)器與所述無線電收發(fā)器連接以使所述遠程設備能將所述微控制器設置成選擇所述CAN總線上的多個消息中的特定之一。
8. —種用于將機動車中CAN總線上的CAN消息轉換成顯示器上可讀的可視數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括一個或更多個連接器，所述一個或更多個連接器提供模塊到所述CAN總線和到所述車載電源的連接；所述模塊包括微控制器，所述微控制器由所述車載電源供電且包含一算法，所述算法用于在所述CAN總線上查找特定消息，且當所述特定消息在所述總線上出現(xiàn)時用于將所述特定消息轉換成在所述微控制器的輸出處給出的信號；第一收發(fā)器，所述第一收發(fā)器用于將所述微控制器的輸出處的所述信號轉換成被發(fā)送至包含所述顯示器的設備的無線信號；以及所述設備包括第二收發(fā)器，所述第二收發(fā)器用于接收所述無線信號并將其轉換成所述顯示器上的可視數(shù)據(jù)。
9. 如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述設備包括控件，所述控件用于選擇所述CAN總線上感興趣的特定參數(shù)并使選定的參數(shù)從所述第二收發(fā)器被無線地發(fā)送至所述第一收發(fā)器，且所述第一收發(fā)器使所述選定的感興趣的參數(shù)由所述微控制器從所述CAN總線讀取并處理以便無線地發(fā)送回所述設備。
專利摘要本實用新型涉及一種可編程的CAN總線消息到模擬信號的模塊。模塊(10)連接至機動車中的CAN總線并將CAN消息轉換成可由測試設備監(jiān)控的模擬信號。該模塊還通過無線電收發(fā)器(28)與PDA(300)無線通信以使PDA能顯示經(jīng)轉換的CAN消息并選擇不同的消息進行顯示。
文檔編號H04B5/00GK201497876SQ20092015072
公開日2010年6月2日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權日2008年4月22日
發(fā)明者G·L·里普洛格爾, J·D·克賴爾 申請人:萬國卡車知識產(chǎn)權有限公司