國(guó)內(nèi)從上世紀(jì)80年代開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外汽車(chē)制造技術(shù).由于汽車(chē)技術(shù)含量高、制造難度大，我國(guó)在制造工藝、精密加工技術(shù)、鑄造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等方面與國(guó)外差距較大，因此目前我國(guó)汽車(chē)制造水平還有待一步發(fā)展，整個(gè)行業(yè)也處于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整期。“十五”期間。隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)在計(jì)算機(jī)控制操作系統(tǒng)、智能化駕乘系統(tǒng)等研發(fā)領(lǐng)域上投入的逐漸加大。基于新一代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的汽車(chē)系統(tǒng)制造、設(shè)計(jì)、仿真技術(shù)越來(lái)越被行業(yè)所關(guān)注。也成為汽車(chē)制造行業(yè)的研究熱點(diǎn)。

　　本文提出一種基于計(jì)算機(jī)的汽車(chē)虛擬儀表仿真方法。

　　1 仿真系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　1.1 CAN總線(xiàn)

　　CAN總線(xiàn)又稱(chēng)汽車(chē)總線(xiàn)。意為“局域控制網(wǎng)”。CAN總線(xiàn)是一種區(qū)別于辦公室總線(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，是德國(guó)Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多的ECU(電控模塊)之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行通信協(xié)議。CAN推出之初用于汽車(chē)內(nèi)部測(cè)量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。由于其能夠以較低的成本、較高的實(shí)時(shí)處理能力在強(qiáng)電磁于擾環(huán)境下可靠地工作，因此本例采用CAN總線(xiàn)進(jìn)行汽車(chē)的控制與仿真。

　　1.2 仿真系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　本文仿真的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)連接采用2條CAN總線(xiàn)：一條高速CAN，用于汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，速率達(dá)到500kb，一條低速CAN，用于汽車(chē)的車(chē)身系統(tǒng)。速率為100kb，B。兩條獨(dú)立的總線(xiàn)之間設(shè)計(jì)有“網(wǎng)關(guān)”。以實(shí)現(xiàn)在兩條CAN總線(xiàn)之間的資源共享，硬件系統(tǒng)將首先將各個(gè)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的信息反饋到汽車(chē)的物理儀表盤(pán)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)物理儀表盤(pán)顯示汽車(chē)的電控裝置是否正常工作。

　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高速CAN總線(xiàn)主要連接對(duì)象是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(ECU)、組合儀表等，它們的基本特征相同，都是控制與汽車(chē)的行駛直接相關(guān)的動(dòng)力系統(tǒng)。按照總線(xiàn)控制系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)模型，安裝于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器等位于總線(xiàn)的設(shè)備層;高速CAN總線(xiàn)網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行管理，其充當(dāng)控制層。用于控制整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)的信息層由通過(guò)仿真接口與系統(tǒng)相連的IBM—Pc充當(dāng)。

　　車(chē)身系統(tǒng)低速CAN總線(xiàn)主要連接和控制汽車(chē)的內(nèi)外部照明、燈光信號(hào)、油箱液位檢測(cè)等電氣設(shè)備。按照現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)模型。安裝于汽車(chē)前端的照明燈、駕駛室通風(fēng)設(shè)備、尾燈照明等設(shè)備位于總線(xiàn)的設(shè)備層：低速CAN總線(xiàn)網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行管理，其充當(dāng)控制層。用于控制整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)的信息層由通過(guò)仿真接口與系統(tǒng)相連的計(jì)算機(jī)充當(dāng)。仿真系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如下：

　　圖1 仿真系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)困

　　2 仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　2.1 虛擬儀器軟件L丑bVlEW

　　IabvIEW是NI公司推出的儀器儀表仿真軟件。其具有革命性的圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境，內(nèi)置信號(hào)采集、測(cè)量分析與數(shù)據(jù)顯示功能，并摒棄了傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的復(fù)雜性。在保證系統(tǒng)靈活性的前提下。能夠提供強(qiáng)的大功能。L丑bVⅢW程序?qū)V泛的數(shù)據(jù)采集、分析與顯示功能集中在同一環(huán)境中。無(wú)縫地集成一套完整的仿真應(yīng)用方案。

　　2.2 系統(tǒng)軟件流程

　　軟件由LabVIEW8.2實(shí)現(xiàn)。虛擬儀表子窗體中添加若干個(gè)核心控件：儀表控件l，用于顯示汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速;儀表控件2，用于顯示當(dāng)前時(shí)速;量表控件，用于顯示汽車(chē)油箱的燃料液位實(shí)時(shí)百分比;溫度控件，用于顯示汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的實(shí)時(shí)溫度;液位控件，用于顯示汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的實(shí)時(shí)值;指示燈控件1，用于顯示汽車(chē)前方遠(yuǎn)光燈;指示燈控件2，用于顯示汽車(chē)前方近光燈;指示燈控件3，用于顯示汽車(chē)后方大燈;子窗口還具有虛擬儀表仿真顯示參數(shù)超過(guò)預(yù)警值后的發(fā)聲報(bào)警功能。其通過(guò)發(fā)聲函數(shù)打開(kāi)事先錄制好的MP3聲音文件完成。為豐富和完善仿真系統(tǒng)的功能。界面分別調(diào)用ComboB佩控件現(xiàn)實(shí)預(yù)警聲音選擇和VScroll.B0x控件實(shí)現(xiàn)預(yù)警音量控制功能。

　　2.3 仿真軟件界面

　　按照2.2節(jié)所述。設(shè)計(jì)、建立并運(yùn)行的汽車(chē)虛擬儀表界面截圖如下：

　　圖2 仿真虛擬儀表系統(tǒng)界面

　　3 系統(tǒng)工程應(yīng)用與評(píng)價(jià)

　　基于計(jì)算機(jī)的汽車(chē)虛擬儀表仿真系統(tǒng)在Wind鯽8 XP(SP2)和mVIEW 8.2試用版上調(diào)試通過(guò)，使用正常，能夠達(dá)到仿真的效果。以為某汽車(chē)在啟動(dòng)加速行駛時(shí)。虛擬儀表對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量的一組數(shù)據(jù)為例：

　　表1 虛擬儀表與物理儀表測(cè)量值比較

　　由上表可見(jiàn)，在PC上通過(guò)虛擬儀表顯示的監(jiān)控參數(shù)值，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、汽油液位、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、車(chē)燈狀態(tài)等均和物理儀表基本吻合。即使在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高。傳感器測(cè)量精度受到影響的情況下，其誤差仍在工程允許的范圍之內(nèi)(5%)。

　　基于計(jì)算機(jī)的汽車(chē)虛擬儀表仿真系統(tǒng)通用性、實(shí)用性強(qiáng)，能夠直接用于汽車(chē)、大載重量的農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)的仿真。也能夠稍作改造以后，用于其他數(shù)字化行駛設(shè)備的仿真。具有一定的工程意義。