Progettazione hardware di una centralina per comandi al volante con interfaccia CAN-Bus e servizi in ambito automotive

Today, more and more, electronics are a key element in modern automobiles and have a decisive impact on performance, safety, entertainment, production and maintenance costs. For example, in some cars there are up to three different communication buses to connect the many control units that control various aspects of the car, such as engine control, ABS, stability, comfort, and other features. In the field of entertainment, several systems are integrated and help the driver to control and enjoy multimedia contents and to use communication tools with minimal effort and above all without compromising safety while driving. This is the case, for example, of steering wheel controls, which allow the driver to control the car's multimedia system, minimizing the risk of carelessness during driving. Until a few years ago, standard cars did not have any special entertainment systems as well as a car radio with CD player and AM / FM radio function. In recent times technological progress has provided us with tools that allow to enjoy multimedia content with great ease. While new cars are well-equipped with such systems, on the other hand, there is a large car park in circulation with no such systems and comfort. Often, in order to keep up with the times, the user can experience the desire to replace the OEM head unit with a more modern and qualitatively superior one, that offers additional features such as connection to USB, devices Storage for MP3 music playback and movie viewing on the LCD screen; or the use of voice commands and Bluetooth connection via mobile phone for hands-free calling, satellite navigation, and more. When replacement is performed, for the vehicles fitted, the user may request that the steering wheel controls be maintained with the new car radio; For this purpose, a dedicated control unit is used, which is installed, via a suitable interface wiring, in the dashboard behind the radio. This circuit realizes the conversion of commands from the car to a comprehensible format and usable by the new car radio. The Per.Pic. Technik Kabel company is active in the engineering and manufacturing of specific harness for the automotive industry, has decided to invest in a circuit design and development department for this sector in order to offer the customer a complete, well controlled product, totally managed by the company from the conception to the production phase. This paper comes from the study and design of a steering wheel control unit that can be installed on cars with CAN Bus commands. It comes from the work and the precious collaboration with my two colleagues Andrea and Pietro, to whom I give a great thanks. The first chapter outlines the main features of the CAN bus as the most common communication system used for connecting various electronic devices in the automotive sector. In the second chapter, the project is articulated in its own stages and sections.

Oggi sempre di più l’elettronica è un elemento fondamentale nelle moderne automobili ed incide in maniera determinante sulle prestazioni, sicurezza, intrattenimento, costi di produzione e manutenzione. Si pensi ad esempio che in alcune automobili esistono fino a tre bus di comunicazione diversi per collegare tra loro le numerose centraline che controllano vari aspetti della vettura, come il controllo del motore, l’ABS, la stabilità, il confort, ed altre funzionalità. Nel campo dell’intrattenimento vengono integrati diversi sistemi che aiutano il conducente a controllare e godere di contenuti multimediali e ad utilizzare strumenti di comunicazione con il minimo impegno e soprattutto senza dover compromettere la sicurezza durante la guida. Questo è il caso ad esempio dei comandi al volante, che permettono al conducente di controllare il sistema multimediale della vettura limitando al minimo il rischio di disattenzione durante la guida. Fino a pochi anni fa le auto di serie non possedevano particolari sistemi di intrattenimento oltre ad un’autoradio con lettore CD e funzione radio AM/FM. Negli ultimi tempi il progresso tecnologico ci ha dotato di strumenti che permettono di godere di contenuti multimediali con molta facilità. Se da un lato le nuove autovetture sono ben equipaggiate di sistemi di questo tipo, dall’altro è presente un vasto parco auto in circolazione sprovvisto di tali sistemi e comfort. Spesso, per poter restare al passo coi tempi, l’utente può maturare il desiderio di sostituire l’autoradio OEM (Original Equipment Manufacturer) della vettura con una più moderna e qualitativamente migliore, che offra funzionalità aggiuntive come il collegamento con i dispositivi USB di archiviazione per l’ascolto di musica in formato mp3 e la visione di filmati sullo schermo LCD; oppure l’utilizzo dei comandi vocali e il collegamento via Bluetooth col telefono cellulare per la chiamata in vivavoce, la navigazione satellitare ed altro ancora. Quando viene effettuata la sostituzione, per le vetture equipaggiate, l’utente può richiedere che venga mantenuta la funzionalità dei comandi al volante con la nuova autoradio; per questo scopo si utilizza una centralina dedicata che viene installata, tramite un opportuno cablaggio di interfaccia, nel cruscotto dietro alla radio. Tale circuito realizza la conversione dei comandi provenienti dalla vettura in un formato comprensibile ed utilizzabile dalla nuova autoradio. La Per.Pic. Technik Kabel, azienda di Bergamo attiva da anni nella ingegnerizzazione e produzione di cablaggi specifici per il settore automotive, ha deciso di investire in un reparto di progettazione e sviluppo di circuiti per questo settore, al fine di offrire al cliente un prodotto completo, controllato e gestito internamente dalla fase di concepimento a quella di produzione. Questo elaborato nasce dallo studio e progettazione di una centralina per comandi al volante installabile su vetture con comandi di tipo CAN Bus. È il frutto del lavoro e della preziosissima collaborazione con i due colleghi Andrea e Pietro, ai quali porgo un grande ringraziamento. Nel primo capitolo si illustrano le principali caratteristiche del CAN Bus come sistema di comunicazione più diffuso ed utilizzato per il collegamento di vari dispositivi elettronici in ambito automotive. Nel secondo capitolo viene poi esposto in maniera esaustiva il progetto, articolato nelle sue fasi e sezioni.