基于CAN总线的车载防盗与信息娱乐系统集成设计

处理器STM32F103C8T6，其片上资源及相关接口足以满足这部分的功能需求，DCM 节点，油路节点，发电机节点。DCM 采用UN4001中控车锁，12 V供电，具备360°转头，超强力度，防卡死等优点，汽车被非法打开时，通过CAN总线发送报警信号至中央控制单元；系统中发电机与油路节点通过CAN 总线接收指令进行动作，设计时只需考虑CAN 信号发送问题，硬件环境则进行模拟，发电机采用130号直流电机，电机通过芯片L298N进行驱动，L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片，控制电压直流为5 V，电机电压范围直流为3~46 V，具有过电压和过电流保护，抗干扰能力强等优点；油路节点利用蜂鸣器代替，由三极管构成蜂鸣器控制电路，通过PB0输出端口的高低电平来改变蜂鸣器的状态，从而模拟油路的开关。CAN网络节点硬件连接图如图3所示。

　　图3 CAN网络节点硬件连接图

　　2.3 硬件实物图

　　根据上述介绍，最终完成的主要硬件图如图4所示。

　　图4 硬件实物图

　　3 系统软件设计

　　系统的软件设计主要包含两部分：防盗部分的设计及信息娱乐部分的设计。

　　3.1 系统防盗功能程序设计

　　防盗报警部分的程序流程图如图5所示。

　　图5 防盗功能程序流程图

　　如图5所示，系统上电后，对程序进行初始化，配置相关寄存器和I/O口。开启防盗模式，GPS定位和DCM开始工作，GPS定位值30 s刷新一次，当前后两次定位差值大于50 m时，车辆被盗；防盗模式下，DCM 检测到车门被打开，车辆被盗。确定车辆被盗后，启动GSM通信功能，发送报警短信至车主手机，并将GPS定位出的汽车位置经纬度周期性发送给车主，实时监控汽车位置。之后启动后车门上的CMOS摄像头进行拍照，开启GPRS 功能，将拍摄的照片通过GPRS 网络周期性发送至车主手机，辅助GPS 对汽车进行跟踪。通过CAN 总线，由控制器向汽车油路节点和发电机节点分别发送切断油路和关闭发电机的信号，使汽车不能正常行驶，从而实现汽车防盗报警的功能。

　　3.2 系统信息娱乐功能程序设计

　　信息娱乐部分的程序流程图如图6所示。

　　图6 信息娱乐程序流程图

　　如图6所示，系统上电后，首先初始化子程序，对相关I/O口和寄存器进行配置。然后开启LCD模块，进入菜单界面；点击汽车后视系统，摄像头模块启动，将车后影像显示在LCD上；点击MP3播放器，系统开始搜索SD卡中的语音播放文件，选择文件进行播放；点击GPS定位服务，GPS定位功能启动，将汽车位置信息显示在LCD上；点击车载电话，GSM通信功能启动，可以进行拨打电话、发送短信。图7是信息娱乐系统人机交互界面。

　　图7 信息娱乐系统人机交互界面

　　4 系统测试

　　4.1 防盗功能测试及分析

　　系统防盗功能的测试包括CAN通信测试和中央单元测试。DCM、油路、发电机节点通过CAN总线与主控单元进行通信，测试步骤如下：

　　（1）中央单元作为发送节点，其他节点作为接收节点，各个节点接收中央单元发出的控制指令，根据指令给出对应的功能操作。

　　（2）中央单元作为接收节点，DCM 作为发送节点，向中央单元发送反馈指令，中央单元根据指令给出对应的功能操作。中央单元测试主要是对GSM/GPRS 报警功能进行测试，在系统检测到汽车被盗时，启用GSM通信功能，发送报警短信至车主手机，并将GPS定位出的汽车位置经纬度周期性发送给车主。

　　（3）开启GPRS功能，将车后摄像头拍摄的照片通过GPRS网络周期性发送至车主手机终端。

　　图8 是利用GPRS 网络发送的图片，图9 是GSM 报警短信息。

　　图8 GPRS网络信息

　　图9 GSM短信息

　　4.2 信息娱乐功能测试及分析

　　系统信息娱乐功能测试，主要是对车载电话、GPS定位、后视系统、MP3播放器四个部分进行测试。考虑到某些情况下，车主无法通过自带的移动设备与外界联络，就可以通过车载电话实现拨打电话和发送短信的功能，作为车主的备用电话来使用。GPS定位能准确地显示汽车的经纬度，结合Google地图可以实现汽车导航功能。后视系统在10 km/h车速下进行测试，拍摄画面清晰、实时性强。MP3播放器音量输出幅值高，声音饱满，操作简便。图10是车载电话的操作界面。

　　图10 车载电话

　　5 结语

本文提出一种将汽车防盗功能和信息娱乐功能集成设计的方法，并依据CAN 通信及GPRS通信等技术，有效利用汽车现有资源，设计和实现了一套集汽车防盗、信息娱乐功能于一体的智能化系统，完成了车载电子系统结构和功能上的优化。通过对系统软硬件的设计及对系统的实际测试，系统信息娱乐部分运行稳定、操作简便，防盗部分具有高速、实时、可靠等优点。