基于ARM和智能手機的藍牙CAN分析儀設計

1、基于arm和智能手機的藍牙can分析儀設計 針對can通信質量、測試和驗證的需要，以及傳統(tǒng)can分析儀的復雜性，且必需挑選pc機作為顯示終端的不足，論證了一種基于和智能手機的分析儀設計。該分析儀采納以arm單片機為核心的硬件完成對can網絡的實時數據收集和監(jiān)控;采納通信方式實現分析儀與智能手機的通信并以智能手機為終端完成數據分析。文章對分析儀硬件、軟件和智能手機頁面舉行了詳細設計，提出了一種新的波特率自動檢測辦法，最后給出了所設計的can總線分析儀的實際實驗結果，可實現can總線波特率自動檢測、正常監(jiān)測以及can總線狀態(tài)分析的功能。 can(controller area network)控制

2、器局域網絡是一種實時性強、靈便性好、標準化程度高的串行數據總線，廣泛應用于、工業(yè)、船舶、醫(yī)療設備、工業(yè)設備等領域。其測試設備can網絡分析儀成為開發(fā)者的必備設備。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)在用法中浮現的設計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接口將被測總線銜接到can分析儀上。因為can總線是一種流行于車輛行業(yè)的現場總線，這樣的調試辦法對于需要路測的車輛就會顯得不太便利，很難保證能夠正常工作。同樣，在工業(yè)控制領域，傳統(tǒng)的can分析儀因為兩段都有連線，在線束較多的工業(yè)現場可能會造成一定的混亂。此外

3、，當今用法can總線的設備為了保證平安性，有時不止1根總線，傳統(tǒng)的分析儀至多有2個接口，也就意味著想要同時測試2個以上can總線時就需要2個usb接口，假如這2條can總線相距較遠則需要較長的usb銜接線。為此，這里介紹一種成本低、體積小、結構容易、實現無線調試和對環(huán)境要求低的藍牙can總線分析儀。1 硬件設計1.1 總體設計針對傳統(tǒng)can分析儀的各種缺點，本文提出了以智能手機代替pc機作為顯示終端，用法藍牙無線傳輸替代usb電纜傳輸，并且自帶鋰電池的新型can分析儀?？傮w設計結構1所示。圖1 藍牙can分析儀總體設計框圖因為can分析儀是一種波特率較高的通信協議，且對通信質量分析和故障定位需

4、要復雜的運算處理，所以本文提出的藍牙can分析儀在整體設計中包含3個部分：一部分是以arm為處理核心的處理主板，負責can總線波特率檢測、數據采集以及藍牙通信信號放射;其次部分是鋰電池，負責給主板提供電源，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，負責接收can總線數據以及對數據的處理。1.2 主板設計主板上有4個模塊，分離為隔離can接口模塊、arm處理器模塊、藍牙串口模塊、電源電路模塊。設計框圖2所示，實物圖3所示。隔離can接口模塊負責將arm的數據發(fā)送到can總線上，并將can總線上的數據發(fā)送給arm處

5、理器。圖2 主板系統(tǒng)設計框圖圖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是基于一個支持實時和跟蹤的16/32位arm7tdmi-stm cpu,帶有128kb嵌入高速flash存儲器，并內部集成2個can控制器。其主要特點是：單個總線上的數據傳輸速率高達1mb/s;32位寄存器和ram拜訪;兼容can2.0b,is011898.1規(guī)范;全局驗收可以識別全部的11位和29位標識符;驗收濾波器為挑選的標準標識符提供full can-style自動接收。它主要負責將can總線上的數據舉行處理，然后通過藍牙串口發(fā)送到手機，此外，arm模塊還負責檢測未

6、知can總線上的波特率，并發(fā)送給手機端。藍牙串口模塊負責arm與手機交換數據，其串口的通信速率達到1 382 400bps。負責為各個模塊供電。2 軟件設計軟件是藍牙can分析儀的關鍵。按照硬件系統(tǒng)結構，軟件包括兩個部分，即運行于arm處理器的波特率檢測以及數據傳輸軟件;運行在智能手機上的can分析儀操作界面。對于運行在arm處理中的軟件，本文著重介紹一種新型的波特率自動檢測辦法。2.1 波特率自動檢測軟件設計實現can總線和can分析儀之間的通信，需有相同的波特率，因而波特率的檢測非常重要。當下主流的波特率檢測辦法是利用應答機制建立的波特率檢測辦法。其開頭時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，則可以通過主機和can總線的應答來測定波特率。此種檢測辦法速度慢，存在一定誤差且對被測網絡有一定影響。針對采納應答機制設定的波特率檢測辦法的缺點，本文提出了一種新的自動波特率檢測辦法。本自動波特率檢測系統(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，然后對獲得的波形舉行分析，得出系統(tǒng)的波

8、特率。其檢測速度快(小于200ms)，檢測精確(得出的波特率為一個精確值，而非范圍值)，不向被測網絡發(fā)送數據，并且成本很低，無須增強任何芯片。詳細實現辦法是：硬件方面，將隔離can接口的rx引腳接到arm的定時器捕捉端口。在軟件方面，首先將rx引腳相鄰兩個上跳變和下跳變的間隔周期都記錄下來;第二將周期數據排序，數據應呈階梯狀;然后將數據按階梯分段并求出每個階梯的中位數，第一個階梯為1位數據的持續(xù)時光，其次個階梯為2位數據的持續(xù)時光以此類推。因為can總線不會延續(xù)6位浮現相同電平，因此階梯惟獨5階，且其次個數據等于第一個數據的2倍，第三個數據等于第一個數據的3倍，以此類推。按照這個特性可以校驗數

9、據并調節(jié)終于獲得的1位數據的持續(xù)時光。終于的波特率即為1位持續(xù)時光的倒數。流程圖4所示。圖4 波特率檢測流程圖2.2 智能手機界面設計智能手機界面的設計采納eclipse.eclipse是一個開放源代碼的、基于java的可擴綻開發(fā)平臺，它只是一個框架和一組服務，用于通過插件組件構建開發(fā)環(huán)境，并附帶了一個標準的插件集，包括java開發(fā)工具。手機運行界面5、圖6所示。圖5 軟件運行界面3 試驗驗證為了驗證本藍牙can分析儀的設計效果，構建了1個包含以arm為核心的主板、鋰電池、智能手機(安裝了安卓系統(tǒng))、模擬被測系統(tǒng)的usb-can的測試系統(tǒng)，然后舉行實際測試。測試流程圖7所示。圖7 實際測試流程圖實際測試系統(tǒng)8所示。實際測試顯示，在模擬can總線上只要有數據的流通，針對不同的can總線的波特率設置，本文設計的藍牙can分析儀能夠精確、迅速地自動檢測波特率且能實現數據的接收和發(fā)送。圖8 實際測試系統(tǒng)圖4 結束語通過構建以nxp公司lpc2119為核心的處理器、智能手機為基礎的硬件系統(tǒng)、藍牙作為信息傳遞方式以及相應軟件設計，