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HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

其實市面上已經有不少的HUD(抬頭顯示器),而且各種需求及價位都有,為何還要自己DIY呢?前陣子在網路看到一篇網友使用HUD的心得,這組是利用車上配備有OBDII的協定,利用這個OBDII的通訊協定來讀取一些車上的基本訊息,其優點就是安裝簡易,只要車上有J1962插座且支援OBDII的協定,即可使用;但缺點可能就像網友所說的,更新速度慢,特別在高速行駛時。其實我自己的車子也是有安裝HUD,但不是這種的,因為沒用過也沒辦法比較,之前OBDII倒是有研究過,OBDII當初是用來做為廢氣管制的標準,所以其內容都是跟廢氣管制有關,所以並不要求通訊速率,單純只做為診斷溝通的介面,當車子在高使行駛,引擎控制電腦(ECU)所有的工作集中在引擎運轉及其他安全的控制,因此對於額外的診斷連線所需的中斷請求,時間可能會延遲,自然更新速度將比較慢,其實這只是推測,實際還是要測量才能驗證。

這時即刻在想,現在的車使用CAN-BUS的區網愈來愈多,何不用它來截取相關資訊呢?CAN-BUS是一種通訊協定,用於車子各個電腦模組之間的溝通介面,其優點就是通訊速度快、採非破壞性的仲裁機制,各個模組能自由傳送及接收、透過濾波的功能,很容易達到一對多、多對多、一對一的溝通。所以當下就在想…何不利用CAN-BUS來截取車速及其他行車資訊。

一切就從這張草圖開始
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)
算運中心使用Atmel AVR單晶片,獨立CAN控制器使用MICROCHIP MCP2515,主角就由這兩顆IC來擔任,後來想一想為了減少MCU及程式碼,使用MC14489來推7段顯示器,只要一只電阻即可調整亮度(易於與光敏電阻配合)而且這顆IC也支援Cascade,以後要增顯示的裝置也比較容易。

先前業作
一台可以解CAN-BUS協定的邏輯分析儀一定不可少,除了可以分析各個數據所代表的意義,也可以分析出各個封包的時間差,以至於每個模組間傳遞訊息的仲裁順序,另外Debug也是其項目之一,像一些過載、主動錯誤的封包,可以細部研究其發生的源頭。這部份是花費我最多時間。
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

嗯..電路圖一定是要的,先大略畫一張
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

開始準備零件,先用洞洞板來測試主要的功能,洞洞板的好處是,編寫程式與修改線路比較彈性
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

另外,將7段顯示獨立成一個模組,線路才不至於太亂
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)
大致的功能測試沒問題之後...

Layout
開始準備Layout,個人習慣比較不喜歡用洞洞板在實車上測試,因為有些線是直接用OK線拉,強度與穩定度較差,在車上測試除了分析,遇到板子問題還要Debug,很費時又沒有效率,所以只要板子沒有太複雜,就直接先Layout出來
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

首先印製投影片
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

裁切適當大小的PCB板(我是用曝光機只要90秒)
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

將TOP和BOTTOM結合在一起(這是我自己發明的方式,利用剩餘的洞洞板來做於輔助的定位,其效果當相準確,鑽孔時上下層幾乎沒有偏差)
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

準備曝光
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

調整好曝光的時間,在曝光的同時,調配好顯影劑
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

曝光完成之後,準備顯影
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

顯影後的成像
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

檢查一下細部的LAYOUT是否有缺失(嗯,大致上沒什麼問題)
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

準備蝕刻(旁邊那組是電鍍槽)
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

蝕刻的時間與蝕刻劑的使用時間成正比,用愈久則刻愈久,所以要注意一下蝕刻的外觀,冬天溫度可以調高一點
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

蝕刻好的成品,如果有斷線稍後再補
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

個人習慣把感光層塗掉,再吃上一層焊錫
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

開始鑽孔
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

鑽好檢查一下(嗯,這次雙層對正還不錯,沒有太大偏差)
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貫孔程序
之前有用化學電鍍貫孔,不過溶劑都有時效性,放太久都失效了,所以就用一般穿線貫孔,果如是IC的下方怕影響高度,可用貫孔針
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

開始焊接零件
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

等不及趕快測試一下,竟然有缺字,又要Debug了
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

完成了,因為是HUD,測試一下鏡射效果(嗯…滿足感)
HUD 抬頭顯示器DIY (使用CAN-BUS)

OK,開始實車測試了,為了比較精確度,旁邊放一台有GPS顯示速度功能的手機

當加速或減速明顯快了許多,在定速行駛時速度與GPS所呈現幾乎同相

將顯示輸出調整於"Turbo"模式,即是一個數據封包顯示一次

加速或減速可能快到看不清小數點以下的變化,沒太大的意義

當然引擎轉速也OK


下午3點時的陽光

旁邊那台是用VFD顯示,幾乎可以不同貼反光膜

後記
自從CAN-BUS發表以來,已經20多年了,不見其衰退,反而更為普遍並趨於大眾化
未來可發展的空間肯定還很寬廣,有興趣的網友可參考看看

本文章同步發表於汽車技術網
2010-12-28 23:45 發佈
厲害的作品,DIY無價

沒有工具能做,買現成的還是比較方便

不過前檔有高亮度的數字在跳
注意力感覺很容易分散
小弟佩服佩服,五分奉上

小弟是學生,用示波器看SPI通訊看到眼睛都快脫窗了
通訊有FIFO Buffer還一直掉包,寫程式的功力實在很差
樓主竟然還可以分析CAN的封包,實在是佩服佩服

樓主的邏輯分析儀是公司的吧,會很貴嗎
請問大大,這樣的製做成本大概多少錢呢.....程式的部份你都自己寫的嗎...

chilton11 wrote:
其實市面上已經有不少...(恕刪)

樓主您的顯示器所投射出來的數字好清楚
我的很模擬
超屌~
只能說DIY樂趣無窮~
五分奉上~
現在還可以做多少瘋狂的事~~~~

gp1288 wrote:
小弟佩服佩服,五分奉...(恕刪)

這邏輯分析儀是自己的,因為平常工作需求,一台還好,2~3萬吧


6688johnny wrote:
請問大大,這樣的製做...(恕刪)

成本沒精確算過,我想差不多3,4百之間吧
程式要自已寫,CAN的部份雖然有現成的,依自己的需求最好還是重寫過


kulian wrote:
樓主您的顯示...(恕刪)

你的是用什麼驅動的呢

chilton11 wrote:
其實市面上已經有不少...(恕刪)


太厲害了
之前有研究過
找過這方面資料
提供需要參考設計的人
看起來資料超級像樓主做的~
參考資料PDF
不過這市面上好像沒看到
可以申請專利~運用在抬頭顯示器上面



chilton11 wrote:
其實市面上已經有不少...(恕刪)


您DIY的HUD真的是很棒!

我安裝的HUD已經是我在茫茫機海中萬中選一

唯一一台急加速急煞停都還能夠一公里一公里高速加減.

您的還帶小數點......像碼表一樣, 超屌......

若一台成本幾百塊! 建議您可以在網路賣套件! 不只造福還沒安裝的車友!

也能替您增加些許收入!

只要您能提供can bus 接線方法!


超屌

屌屌屌屌屌屌屌屌屌屌屌屌
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