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

　　本文提出一種基于計算機的汽車虛擬儀表仿真方法。

　　1 仿真系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　1.1 CAN總線

　　CAN總線又稱汽車總線。意為“局域控制網(wǎng)”。CAN總線是一種區(qū)別于辦公室總線的現(xiàn)場總線，是德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的ECU(電控模塊)之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行通信協(xié)議。CAN推出之初用于汽車內(nèi)部測量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。由于其能夠以較低的成本、較高的實時處理能力在強電磁于擾環(huán)境下可靠地工作，因此本例采用CAN總線進行汽車的控制與仿真。

　　1.2 仿真系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　本文仿真的汽車網(wǎng)絡(luò)連接采用2條CAN總線：一條高速CAN，用于汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，速率達(dá)到500kb，一條低速CAN，用于汽車的車身系統(tǒng)。速率為100kb，B。兩條獨立的總線之間設(shè)計有“網(wǎng)關(guān)”。以實現(xiàn)在兩條CAN總線之間的資源共享，硬件系統(tǒng)將首先將各個數(shù)據(jù)總線的信息反饋到汽車的物理儀表盤，實現(xiàn)通過物理儀表盤顯示汽車的電控裝置是否正常工作。

　　驅(qū)動系統(tǒng)高速CAN總線主要連接對象是汽車發(fā)動機控制器(ECU)、組合儀表等，它們的基本特征相同，都是控制與汽車的行駛直接相關(guān)的動力系統(tǒng)。按照總線控制系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)模型，安裝于汽車發(fā)動機內(nèi)的轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器等位于總線的設(shè)備層;高速CAN總線網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)對上述設(shè)備進行管理，其充當(dāng)控制層。用于控制整個現(xiàn)場總線系統(tǒng)的信息層由通過仿真接口與系統(tǒng)相連的IBM—Pc充當(dāng)。

　　車身系統(tǒng)低速CAN總線主要連接和控制汽車的內(nèi)外部照明、燈光信號、油箱液位檢測等電氣設(shè)備。按照現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)模型。安裝于汽車前端的照明燈、駕駛室通風(fēng)設(shè)備、尾燈照明等設(shè)備位于總線的設(shè)備層：低速CAN總線網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)對上述設(shè)備進行管理，其充當(dāng)控制層。用于控制整個現(xiàn)場總線系統(tǒng)的信息層由通過仿真接口與系統(tǒng)相連的計算機充當(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

　　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發(fā)環(huán)境，內(nèi)置信號采集、測量分析與數(shù)據(jù)顯示功能，并摒棄了傳統(tǒng)開發(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實現(xiàn)。虛擬儀表子窗體中添加若干個核心控件：儀表控件l，用于顯示汽車發(fā)動機的實時轉(zhuǎn)速;儀表控件2，用于顯示當(dāng)前時速;量表控件，用于顯示汽車油箱的燃料液位實時百分比;溫度控件，用于顯示汽車發(fā)動機內(nèi)部的實時溫度;液位控件，用于顯示汽車發(fā)動機冷卻液的實時值;指示燈控件1，用于顯示汽車前方遠(yuǎn)光燈;指示燈控件2，用于顯示汽車前方近光燈;指示燈控件3，用于顯示汽車后方大燈;子窗口還具有虛擬儀表仿真顯示參數(shù)超過預(yù)警值后的發(fā)聲報警功能。其通過發(fā)聲函數(shù)打開事先錄制好的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)實預(yù)警聲音選擇和VScroll.B0x控件實現(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、建立并運行的汽車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)用與評價

　　基于計算機的汽車虛擬儀表仿真系統(tǒng)在Wind鯽8 XP(SP2)和mVIEW 8.2試用版上調(diào)試通過，使用正常，能夠達(dá)到仿真的效果。以為某汽車在啟動加速行駛時。虛擬儀表對其發(fā)動機實時轉(zhuǎn)速測量的一組數(shù)據(jù)為例：

　　表1 虛擬儀表與物理儀表測量值比較

　　由上表可見，在PC上通過虛擬儀表顯示的監(jiān)控參數(shù)值，諸如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、汽油液位、發(fā)動機溫度、車燈狀態(tài)等均和物理儀表基本吻合。即使在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高。傳感器測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%)。

　　基于計算機的汽車虛擬儀表仿真系統(tǒng)通用性、實用性強，能夠直接用于汽車、大載重量的農(nóng)用運輸車的仿真。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。