一种开放式可编程的汽车CAN总线教学系统

一种开放式可编程的汽车can总线教学系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种实验室教学系统，特别涉及一种开放式可编程的汽车can总线教学系统。


背景技术：

2.现有技术下，实验室中所使用的教学系统，尤其是汽车专业的教学系统，其一般采用以下几种模式：
3.1、采用台架形式的此类实验系统：采用实车零部件组装(比如采用了大众品牌汽车的零部件，组成电控系统与车载can网络)；需要外置can总线数据通信测量工具测量can总线通信数据，can总线通信协议未开放；不开放ecu内的程序源代码及对应代码注释；不开放ecu的电路原理图及电路分析；汽车ecu电路板被金属或不透明塑料等遮盖物遮挡，无法被查看ecu内部结构；仅针对汽车电控及can总线演示、维修教学使用。
4.2、采用实验箱形式的此类实验系统(闭源)：自主开发零部件，组成电控系统与车载网络；但是汽车ecu电路板及芯片也是完全被遮挡，无法被用户所查看；另外也不会给用户源程序代码和注释；并且不会开放ecu内部的电路图；也不开放can总线通信协议；仅针对汽车电控及can总线演示、维修教学使用。
5.3、采用实验箱形式的此类实验系统(开源)：自主开发零部件，组成电控系统与车载网络；开放源程序代码和注释；开放ecu内部的电路图；开放can总线通信协议；能对汽车电控及can总线演示、维修教学使用。
6.上述汽车电控与车载can网络系统教学设备，针对汽车电控系统、车载can网络工作原理和开发教学，其存在以下问题：
7.1、采用台架形式的此类实验系统：实车零部件组装，不能进行ecu设计、焊接、调试、测试、开发，也不能进行线束的设计、制造与测试；不开放内部电路图和程序，以及对应的设计分析，无法使用户深入学习电控系统原理；不开放can总线通信协议，以及对应的协议分析，无法是用户深入学期车载can总线原理；同时也不能满足用户对汽车电控系统、车载can网络系统的开发学习要求；在学习时，由于开放性不足，只能让用户在“表面”上对汽车电控与车载can网络进行学习，无法深入学习原理和对应知识点举一反三；另外由于这类设备无深入学习的配套资源基础，在设备使用中，有故障时往往对故障难以排查，使设备的利用率、完好率变得比较低；
8.2、采用实验箱形式的此类实验系统(闭源)：自主开发零部件，组成电控系统与车载网络；虽然相比台架来说，具有更小的体积，制造、运输成本更低；但是由于不开放底层的电控、车载can总线设计思路，所以也很难让用户可以去掌握电控系统的原理、车载can总线原理，无法使使用户在学习时实现对原理的掌握，无法做到举一反三；也不能进行ecu设计、焊接、调试、测试、开发，也不能进行线束的设计、制造与测试。
9.3、采用实验箱形式的此类实验系统(开源)：自主开发零部件，组成电控系统与车载网络；虽然开放源程序代码和注释；开放ecu内部的电路图；开放can总线通信协议；能对
汽车电控及can总线演示、维修教学使用。但是，由于自身结构设计原因，不能进行ecu设计、焊接、调试、测试、开发，也不能进行线束的设计、制造与测试。


技术实现要素：

10.为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种开放式可编程的汽车can总线教学系统，其将汽车专业学习所需要的汽车电控、车载can总线所需内容，全部集成到了一套台架内，针对汽车专业中的电控系统、车载can总线教学内容，优化了电控系统教学内容、can网络类型、can网络结构，同时开放了ecu的内部电路原理图、pcb文件，开放内部c语言程序源代码，并配套了对应教学资源，使该系统能比传统该类型设备增加包括ecu设计、焊接、调试、测试、开发，也不能进行线束的设计、制造与测试在内的教学功能；增加关键ecu及控制单元的“互动高清液晶显示屏”，可以实现对相应ecu的通信数据实时查看、信号传递路径动画、电路图和相关知识查看等。
11.本实用新型所采用的技术方案如下：
12.一种开放式可编程的汽车can总线教学系统，包括双can网关控制器，其特征在于，所述的双can网关控制器分别通过第一can总线连接组合仪表控制器、发动机控制器，并通过第二can总线连接左前灯控制器、右前灯控制器、左后灯控制器、右后灯控制器、驾驶员侧车门控制器、右前侧车门控制器、左后侧车门控制器、右后侧车门控制器、转向柱开关控制器、防盗报警控制器、滑动天窗控制器、车身bcm控制器和倒车雷达控制器，所述的左前灯控制器、右前灯控制器、左后灯控制器、右后灯控制器、驾驶员侧车门控制器、右前侧车门控制器、左后侧车门控制器、右后侧车门控制器、转向柱开关控制器、防盗报警控制器、滑动天窗控制器、车身bcm控制器和倒车雷达控制器为相互并接关系。
13.优选的，双can网关控制器、组合仪表控制器、发动机控制器、左前灯控制器、右前灯控制器、左后灯控制器、右后灯控制器、驾驶员侧车门控制器、右前侧车门控制器、左后侧车门控制器、右后侧车门控制器、转向柱开关控制器、防盗报警控制器、滑动天窗控制器、车身bcm控制器和倒车雷达控制器安装在组合式台架上，所述的组合式台架由十五个台架组合而成，台架之间通过线束实现控制器之间的电连接。
14.优选的，台架上方设置透明保护外壳。
15.优选的，台架上设置有互动高清液晶显示屏，所述的互动高清液晶显示屏电连接所述的双can网关控制器、组合仪表控制器和发动机控制器。
16.优选的，双can网关控制器、组合仪表控制器、发动机控制器、左前灯控制器、右前灯控制器、左后灯控制器、右后灯控制器、驾驶员侧车门控制器、右前侧车门控制器、左后侧车门控制器、右后侧车门控制器、转向柱开关控制器、防盗报警控制器、滑动天窗控制器、车身bcm控制器和倒车雷达控制器的内部pcb采用插针/插孔形式作为电气连接接口，接线端子上焊接有转换板，转换为插孔/插针形式。
17.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：
18.1、采用组合式台架结构，拼接成最终台架的形式，能实现各个“小尺寸台架子系统”的分开使用，并最终组合成一体进行调试；以此增强教学互动性，并能解决分组、配合的教学难题；在一定程度上，也解决了台套数对教学的影响。
19.2、采用了分组控制器组成电控系统与车载网络，并开放了ecu内部的电路图、程序
代码，与采用“实车部件”、“不开源”的实验系统比，能更深入进行ecu内部原理、can总线原理的学习。
20.3、系统内集成了网关、2个can网络，并开放内部设计，比现有的台架、实验箱系统具备更多灵活性、拓展性；
21.4、ecu内部设计参考了实车设计，能实现保护、诊断功能，并从内部原理角度进行对应功能的教学，做到学习的举一反三；
22.5、提供ecu的内部电路原理图、程序源代码，和传统台架和实验箱的“黑匣子”比，更有利于用户深入学习电控系统原理使用，方便于在学习中举一反三；
23.6、自主研发的零部件，相比“台架形式”采用实车的零部件，不会产生无法“清除”的故障，有利于学习时不受不相关故障干扰；
24.7、具备“互动高清液晶显示屏”，将不直观的信号传递路径、通信数据等，以直观形式展现给用户，方便于引导用户发挥想象力，实现对电控系统、车载can网络相关知识的深度学习；
25.8、用户能低成本的实现ecu的焊接、调试、测试、替换等学习内容；
26.9、用户能实现电控系统的线束制作、测试、替换学习内容。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本实用新型的一种开放式可编程的汽车can总线教学系统的电路原理框图；
29.图2为本实用新型的一种开放式可编程的汽车can总线教学系统的双can网关控制器的电路原理图；
30.图3为本实用新型的一种开放式可编程的汽车can总线教学系统的组合仪表控制器电路原理图；
31.图4为本实用新型的一种开放式可编程的汽车can总线教学系统的发动机控制器的电路原理图。
具体实施方式
32.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
33.实施例一
34.本实施例提供一种开放式可编程的汽车can总线教学系统，包括15个小尺寸台架子系统，各小尺寸台架子系统之间采用线束将进行电气连接。
35.每个小尺寸台架子系统上，有带保护外壳的ecu，及对应系统的输入设备、输出设备，ecu和输入、输出设备之间通过线束进行连接。
36.在小尺寸台架子系统的面板上，具有ecu线束端子对应的4mm或2mm测试端子，方便于用户测试使用。
37.小尺寸台架子系统的面板上，ecu外壳可拆卸，并将内部的ecu替换为用户设计、焊接的ecu，并可对该ecu进行进一步的调试。
38.在小尺寸台架子系统的面板上，具有一个高清、触摸“互动高清液晶显示屏”，能互动显示实时通信数据、信号传递路径动画、线路图查看、相关知识等。
39.ecu内部pcb采用插针/插孔形式作为电气连接接口，ecu端子上焊接有转换板，转换为插孔/插针形式，方便于与ecu进行电气连接；以此达到用户自己焊接ecu时的成本控制，省去ecu端子的高昂费用。
40.ecu端子、线束、输入设备端子、输出设备端子都用户可见，可以让用户实现线束的重新设计、制作、替换等。
41.每个小尺寸台架子系统上打印有对应汽车分布位置的图案，将15个小尺寸台架子系统拼接后，将可以呈现出一幅完整的汽车俯视图。
42.15个小尺寸台架子系统内，分布有以下ecu及对应输入输出设备：
43.1、舒适系统左前车门系统；
44.2、舒适系统右前车门系统；
45.3、舒适系统左后车门系统；
46.4、舒适系统右后车门系统；
47.5、舒适系统左前车灯系统；
48.6、舒适系统右前车灯系统；
49.7、舒适系统左后车灯系统；
50.8、舒适系统右后车灯系统；
51.9、防盗报警控制单元；
52.10、车身bcm(车身控制模块)控制单元；
53.11、舒适系统车内照明控制单元；
54.12、转向柱开关单元；
55.13、倒车雷达单元；
56.14、组合仪表单元、网关单元(2个单元共用一个小尺寸台架子系统)；
57.15、发动机信号模拟单元。
58.下面对该教学台架系统的网络结构进行介绍：
59.系统内总共有2个can总线网络,包括舒适系统can网络、动力系统can网络，这些网络内的ecu由以下一些ecu组成：
60.舒适系统can网络，网络内有：
61.1、舒适系统左前车门系统；
62.2、舒适系统右前车门系统；
63.3、舒适系统左后车门系统；
64.4、舒适系统右后车门系统；
65.5、舒适系统左前车灯系统；
66.6、舒适系统右前车灯系统；
67.7、舒适系统左后车灯系统；
68.8、舒适系统右后车灯系统；
69.9、防盗报警控制单元；
70.10、车身bcm控制单元；
71.11、舒适系统车内照明控制单元；
72.12、转向柱开关单元；
73.13、倒车雷达单元；
74.14、网关单元；
75.动力系统can网络，网络内有：
76.1、组合仪表单元；
77.2、网关单元；
78.3、发动机信号模拟单元。
79.教学功能介绍：
80.用户可以根据自己的需要，自己焊接ecu并替换掉现有平台的ecu，替换时，ecu端子上的插针/插孔有利于低成本的实现替换。
81.用户可以根据自己的需要，自己制作线束并替换掉现有平台的ecu，替换时，一般使用功能完整的ecu，以确定替换线束是否正常。
82.能实现ecu的原理学习和二次开发，包括ecu的硬件、软件的学习和二次开发。
83.能实现车载can的电阻、电压、波形、数据特点测量、故障诊断；以及包括程序、通信协议的二次开发。
84.能通过“互动高清液晶显示屏”，实现can通信数据的实时查看，系统内信号输入、输出路径动态查，以及信号传递路径动画、电路图和相关知识查看等；
85.采用实车的输入、输出部件，可以真实测量实车部件电气特点。
86.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。