基于WinCE的嵌入式虚拟仪表显示系统研制
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2012 NO.20
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信 息 技 术
ＯＢＤ是英文Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ的缩
写，中文翻译为“车载诊断系统”［１］
，装载
ＯＢＤ协议的汽车能够自动监测汽车各项运行参数，具有很高的安全性。ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ是微软公司嵌入式、移动计算平台的基础，它是一个开放的、可升级的３２位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统，它是精简的Ｗｉｎｄｏｗｓ ９５，ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的图形用户界面相当出色。
本文介绍一种能够应用在ＷｉｎＣＥ设备平台的ＯＢＤ汽车虚拟仪表设计方案。
1 需求分析与总体设计
ＯＢＤ系统能够输出汽车ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）电子控制单元通过车载传感
器获得的燃油系统、温度系统、点火系统、动力系统以及废气控制辅助装置系统运行状态数据，在发生故障的情况下则输出故障码。
硬件设计方面，设计了以ＥＬＭ３２７为主控芯片的硬件连接电路和以ＰＬ２３０３芯片为主控芯片的电平转换电路，扩展ＯＢＤ接口的功能，与ＯＢＤ接口通信，解析报文数据流，将ＯＢＤ接口输出信号转换为ＷｉｎＣＥ平台设备能够识别的信号并输入。
软件设计方面，本文具体阐述了在ＷｉｎＣＥＳＤＫ环境下开发的设计方案。采用模块化的设计方法，将虚拟仪表软件分为通信初始化模块、ＯＢＤ数据解析模块、计算与显示模块进行设计和研究，实现了将发动机状态、发动机
转速、当前时速、剩余油量、发动机温度等行车信息在ＷｉｎＣＥ平台上以汽车虚拟仪表图形显示。
2 硬件连接器设计
2.1连接器设计
连接器的作用时信号转换，因为系统终端与ＥＣＵ的通信码均为串口信号，只是与ＲＳ－２３２标准串口信号的电压不同，标准串口信号的“１”用－１２Ｖ表示，“０”用＋１２Ｖ表示，而Ｋ线的“０”用０～１．３Ｖ表示，“１”用１２Ｖ表示，所以需要设计一块转换卡，把Ｋ线的串口信号转换为标准的串口信号，即可实现利用计算机串口来读取嵌入式系统终端与ＥＣＵ的通信码。转换卡除了能完成电平转换功能外，工作频率要大于１０ｋＨｚ，且输入电阻要大，不至于影响嵌入式系统终端与ＥＣＵ的通信。采用转换卡截码的效率很高，每次截码得到的文件也较小，约１Ｋｂｙｔｅｓ。基于ＥＬＭ３２７的连接器组成框图如图１所示。2.2电平转换
ＵＳＢ作为一种新的ＰＣ机互连协议，使外设到计算机的连接更加高效、便利．这种接口适合于多种设备，不仅具有快速、即插即用、支持热插拔的特点，还能同时连接多达１２７个设备，解决了如资源冲突、中断请求（ＩＲＱｓ）和直接数据通道（ＤＭＡｓ）等问题。因
基于Win CE 的嵌入式虚拟仪表显示系统研制①
曹冬冬 秦红
(重庆三峡学院电子与信息工程学院 重庆 404000)
摘 要:本文研究和设计一种能够应用在WinCE 设备平台的OBD 汽车虚拟仪表方案,将OBD 的诊断结果以虚拟仪表图形的方式在WinCE 平台上显示。通过对OBD 系统所使用的通信协议、九种诊断模式,以及WinCE 平台的系统架构和应用程序结构的研究,为设计方案打下基础。关键词:车载诊断系统 WINCE 汽车 虚拟仪表中图分类号:TP274文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(b)-0022-02
①课题来源：重庆三峡学院大学生创新项目资助。
ＲＸＤ
ＴＸＤ
工作晶振
ＲＴＳＢＵＳＹ
Ｍｅｍｏｒｙ
ＭＣＬＲ复位状态ＬＥＤ０１状态ＬＥＤ０２
１６针ＯＢＤ插头
ＥＬＭ３２７芯片
Ｒｓ２３２转ＵＳＢ电路Ｒｓ２３２接口图1 连接器原理框图
图2 RS232转USB 电路实物图
模式选择
发送询问码
读取信号数据
流信号解析
取得结果
存储输出
开关信号解析
图3 报文解析流程图
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图4 实物照片和软件截图
此，越来越多的开发者欲在自己的产品中使用这种标准接口。而ＲＳ－２３２是单个设备接入计算机时，常采用的一种接入方式，其硬件实现简单，因此在设计的时候考虑将ＲＳ２３２信号转换成ＵＳＢ信号，电路实物图如图２所示。
如图２：ＥＬＭ３２７内驻一个多路低导通电阻模拟开关组成的供电－测量电路网络、１２ｂｉｔ逐次逼近Ａ／Ｄ转换器和异步串行数据输入输出，ＥＬＭ３２７根据微控制器发来的不同测量命令导通相应的模拟开关，以便向ＯＢＤ电极对提供电压，并把相应电极上的触点坐标位置所对应的电压模拟量引入Ａ／Ｄ转换器，Ｘ＋、Ｙ＋、Ｘ－、Ｙ－为ＯＢＤ电压输入；ＣＳ为ＡＤＳ７８４３的片选输入信号，低电平有效；ＤＣＬＫ接外部时钟输入，为芯片进行Ａ／Ｄ转换和异步串行数据输入／输出提供时钟；ＤＩＮ串行数据输入端，当ＣＳ低电平时，输入数据在时钟的上升沿将串行数据锁存；ＤＯＵＴ串行数据输出端，在时钟下降沿数据由此移位输出，当ＣＳ为高电平时，ＤＯＵＴ呈高阻态。ＢＵＳＹ为系统忙标志端，当ＣＳ为低电平，且ＢＵＳＹ为高电平时，表示ＥＬＭ３２７正在进行数据转换；ＶＲＥＦ参考电压输入端，电压值在＋１Ｖ到＋ＶＣＣ之间变化；ＰＥＮＩＲＱ为笔触中断，低电平有效；ＩＮ３、ＩＮ４为辅助ＡＤＣ转换输入通道；＋ＶＣＣ为电源输入。
按照图２示电路，ＥＬＭ３２７完成一次数据转换需要与ＯＢＤ进行３次通信，第一次微处理器通过异步数据传送向ＥＬＭ３２７发送控制字，其中包括起始位、通道选择、８／１２位模式、差分／单端选择和掉电模式选择，其后的两次数据传送则是微控制器从ＥＬＭ３２７取出１６ｂｉｔＡ／Ｄ转换结果数据（最后四位自动补零），每次通信需要８个时钟周期，完成一次数据转换共需２４个时钟周期。
3 虚拟仪表软件设计
软件设计平台选用Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ２００８５构建的开发平台［４］。采用模块化的设计方法，主要核心模块是通信模块和ＯＢＤ报文解析模块。3.1通信模块
通信初始化模块功能是通过连接器实现ＯＢＤ插座与ＷｉｎＣＥ平台设备的互联，打开ＵＳＢ通用串行端口，代码如下：
ＨＡＮＤＬＥ ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ＝ＮＵＬＬ；ＨＡＮＤＬＥ Ｔｈｒｅａｄ［２］＝｛ＮＵＬＬ｝；ＬＰＣＷＳＴＲ ＳｅｒｉａｌＮａｍｅ＝Ｌ＂ＣＯＭ１＂；／／设置１号串口
ｉｎｔ ｂａｕｄ＝９６００；／／设置波特率为９６００ｋｂｐｓ
ｉｎｔ ｐａｒｉｔｙ＝ＮＯＰＡＲＩＴＹ／＊奇偶校验＊／；ｉｎｔ ｄａｔａｂｉｔｓ＝８；／／设置８位数据位ｉｎｔ ｓｔｏｐｂｉｔｓ＝１；／／设置１位停止ｂｏｏｌ ｆｌａｇ；
ｖｏｉｄ Ｐａｒａｍ（ｉｎｔ ａｒｇｃ，ｃｈａｒ＊ ａｒｇｖ［］）｛
／／ｉｆ（ａｒｇｃ＝＝１）｝
3.2OBD 报文解析模块
报文解析模块是虚拟仪表的核心，以ＯＢＤ报文组成为基础定义其主要工作流程图如图３所示。
4 工程实测
选用相应设备，虚拟仪表成功读取汽车动力系统的发动机状态、转速、温度、行驶速度、存油量等参数信息并显示，显示结果和汽车仪表盘完全一致，达到设计的预期目的。（如图４）
5 结语
本论文设计的汽车虚拟仪表设计方案能够读取汽车动力系统的发动机状态、转
速、温度、行驶速度、存油量等参数信息并显示。在今后的工作中，还可以开发车载多功能信息系统，为驾驶员提供更多的行车服务。
参考文献
［１］Ｓａｌｖａｔｏｒｅ Ｃａｖａｌｉｅｒ． Ｍｅｅｔｉｎｇ Ｒｅａｌ－Ｔｉｍｅ
Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ ｉｎ ＣＡＮ［Ｃ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ－ａｃｔｉｏｎｓ Ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ，２００５，１（２）．
［２］蔡黎．基于ＯＢＤ协议的ＷｉｎＣＥ平台汽车
虚拟仪表设计［Ｊ］．电子技术应用，２０１２（１）．