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CN103605354A - 一种多功能的车辆终端设备 - Google Patents

一种多功能的车辆终端设备 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种多功能的车辆终端设备，包括：GPS定位模块，用于获取车辆的位置信息和实时时间；GPRS通讯模块，用于与监控中心进行数据交互；CAN总线处理模块，用于与车辆的整车控制器通过CAN总线进行通讯；微控制器，用于接收车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据，并在判断出现问题时通过GPS定位模块获取车辆的位置信息和实时时间，以及在判断需要报警时通过GPRS通讯模块向监控中心发送报警指令；数据存储模块，用于存储微控制器控制过程中的交互数据。本发明具备GPRS、GPS、CAN通讯和数据存储功能，可以实现远程中心对车辆的实时监控、车辆实时的数据上报、车辆数据的实时存储以及实现车辆的远程监控管理、故障诊断、软件升级和参数标定。

Description

一种多功能的车辆终端设备
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种多功能的车辆终端设备。
背景技术
现有的纯电动汽车在整车控制领域发展时间较短，需要有大量的行驶数据记录和车内部件运行状态参数记录来支持整车控制器的数据挖掘和分析。同时也需要在未来实时调整和改动整车控制器的部件参数和优化策略。这就需要一个随车行驶实时记录车辆所有状态和操作并且拥有GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术）发送和GPS（Global Positioning System，全球定位系统）记录等多个计时定位和网络发送的设备部件。
传统的行车记录仪借由发动引擎随即可以录像录影的功能，透过高清镜头摄影记录车辆行驶途中的影像及声音。但是存在以下缺陷：传统的行车记录仪没有网络发送和记录整体车辆运行所有数据和对整车控制器的参数和状态进行调整的功能。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种多功能的车辆终端设备，包括：GPS定位模块，用于获取所述车辆的位置信息和实时时间；GPRS通讯模块，用于与监控中心进行数据交互；CAN总线处理模块，用于与所述车辆的整车控制器通过CAN总线进行通讯；微控制器，所述微控制器分别与所述GPS定位模块、所述GPRS通讯模块和所述CAN总线处理模块相连，用于接收所述整车控制器通过所述CAN总线处理模块发送的车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据，并在判断出现问题时通过所述GPS定位模块获取所述车辆的位置信息和实时时间，以及在判断需要报警时通过所述GPRS通讯模块向所述监控中心发送报警指令；数据存储模块，所述数据存储模块与所述微控制器进行通讯，用于存储所述微控制器控制过程中的交互数据。
在本发明的一个实施例中，在微控制器上电时，GPS定位模块和GPRS通讯模块进行自检，同时微控制器进行初始化；微控制器完成初始化后，自动检测GPS定位模块和GPRS通讯模块的当前状态，以及通过串口向GPRS通讯模块发送AT指令并注册SIM卡。
在本发明的又一个实施例中，GPS定位模块在微控制器初始化过程中，处于热启动状态。
在本发明的再一个实施例中，还包括1～3个CAN总线处理模块，其中每个CAN总线处理模块与车辆的管理系统相连。
优选地，微控制器通过SPI串行外设接口与数据存储模块进行通信，其中数据存储模块为高容量SD存储卡SDHC卡。
优选地，所述微处理器包括：数据过滤模块，用于对接收到的车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据进行过滤并提取参数信息，并根据CAN总线通讯协议标准完成参数数据定义，提取出对应的车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据；标定处理模块，所述微控制器在接收到GPRS通讯模块发送的数据区后，对数据区进行分析并在判断数据区符合车辆参数标定的协议要求后，启动标定处理模块，所述标定处理模块向整车控制器发送CAN数据帧。
进一步，所述微处理器还包括：远程握手模块、远程烧写模块和远程控制模块中的一个或多个，其中，所述远程握手模块用于建立所述微控制器与所述整车控制器的通信连接；远程烧写模块用于将所述整车控制器发送的数据烧写至所述微控制器内；远程控制模块用于向所述整车控制器发送远程控制命令以控制所述整车控制器执行相应动作。
在本发明的一个实施例中，所述微处理器包括至少两个RS232接口和至少一个CAN接口。
在本发明的又一个实施例中，所述微处理器为16位或32位单片机。
在本发明的再一个实施例中，所述GPS定位模块获取的车辆的位置信息包括车辆的经度值和纬度值。
根据本发明实施例的多功能的车辆终端设备，具备GPRS、GPS、CAN通讯和数据存储功能，可以实现远程中心对车辆的实时监控、车辆实时的数据上报、车辆数据的实时存储以及实现车辆的远程监控管理、故障诊断、软件升级和参数标定。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的多功能的车辆终端设备的示意图；
图2为根据本发明另一个实施例的多功能的车辆终端设备的示意图；
图3为根据本发明实施例的多功能的车辆终端设备的层次示意图；
图4为根据本发明实施例的底层逻辑中总线处理逻辑的内部示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考图1至图4描述根据本发明实施例的多功能的车辆终端设备。本发明提供的多功能的车辆终端设备可以配合新能源纯电动汽车的整车管理系统采集、处理、更新车内运行参数的需要，提供易于维护和整体扩展的行驶记录及控制设备。
如图1所示，本发明实施例的多功能的车辆终端设备，包括：GPS定位模块110、GPRS通讯模块120、CAN总线处理模块130、微控制器140和数据存储模块150。
具体地，GPS定位模块110可以获取车辆的位置信息和实时时间。其中，GPS定位模块110可以为GPS实时通讯模块。
GPRS通讯模块120可以与监控中心进行数据交互。其中，GPRS通讯模块120可以为GPRS交互通讯及控制模块，与外部数据中心进行交互。
具体地，通过GPS定位模块110获取信息同时通过GPRS通讯模块120与外部数据中心进行通讯，实时上报或者下发汽车参数数据。
CAN总线处理模块130可以与车辆的整车控制器160通过CAN总线进行通讯。CAN总线处理模块130口至少与车辆的整车控制器160相连接。当有多个CAN口时，将分别与车内各个管理系统控制器相连接，根据数据逻辑控制与车辆各个管理系统交互数据信息。
优选地，本发明实施例的多功能的车辆终端设备还包括1～3个CAN总线处理模块，其中，每个CAN总线处理模块与车辆的管理系统相连。换言之，CAN总线处理模块130至少有一个，最多可以有四个CAN总线处理模块130进行处理总线数据。
微控制器140分别与GPS定位模块110、GPRS通讯模块120和CAN总线处理模块130相连，可以接收整车控制器通过CAN总线处理模块130发送的车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据，并在判断出现问题时通过GPS定位模块110获取车辆的位置信息和实时时间，在判断需要报警时通过GPRS通讯模块120向监控中心发送报警指令。其中，微控制器140可以为MCU(Micro Control Unit，微控制单元)。
数据存储模块150与微控制器140进行通讯，可以存储微控制器140控制过程中的交互数据，具体地，数据存储模块150可以对汽车交互数据和存储控制逻辑进行存储。
图3为根据本发明实施例的多功能的车辆终端设备的层次示意图。如图3所示，多功能的车辆终端设备1位于顶层，由此以下逐级为：32位微控制器140、CAN总线处理模块130，其中CAN总线处理模块130包括有CAN总线处理逻辑，再往下为GPS定位模块110、GPRS通讯模块120和数据存储模块150，其中，数据存储模块150的下一层为数据库处理模块170，用于对数据存储模块150中存储的数据进行后续处理。
在本发明的一个实施例中，GPS定位模块110和GPRS通讯模块120进行自检，同时微控制器140进行初始化；微控制器140完成初始化后，自动检测GPS定位模块110和GPRS通讯模块120的当前状态，以及通过串口向GPRS通讯模块120发送AT指令并注册SIM卡。
在本发明的又一个实施例中，当微控制器140上电时，GPS定位模块110在微控制器140初始化过程中，处于热启动状态。具体地，由于通常状态下GPS定位模块110在获取GPS位置时耗时很多，微控制器140在初始化时，将尽量保证GPS定位模块110处于热启动状态。如果GPS定位模块110进入冷启动模式，微控制器140将延迟对GPS实时GPRS通讯模块的操作，挂起相应的通讯接口，直到GPS定位模块110启动完毕，微控制器140再实时同GPS定位模块110产生交互，完成相应的功能模块。
在本发明的一些示例中，GPS定位模块110可以获取的车辆的位置信息包括车辆的经度值和纬度值。
具体地，微处理器140通过串口与GPS定位模块110和GPRS通讯模块120实时交互，通过数据处理逻辑后经过CAN总线处理模块130的CAN总线与整车控制器进行交互。当微处理器140上电时，GPRS通讯模块120和GPS定位模块110将进行自检，同时微处理器140进行芯片初始化过程。
当微处理器140的芯片初始化完成后，将自动检测GPS定位模块110和GPRS通讯模块120的当前状态，并通过串口发送AT指令，注册SIM卡并获取当前的时钟信号。
优选地，微控制器140通过SPI串行外设接口与数据存储模块150进行通信，其中，数据存储模块为高容量SD存储卡SDHC卡。在本发明的一个实施例中，使用4类的SDHC卡进行数据存储，在该SDHC卡中实现FAT32格式架构来保证数据存储的完整性的安全性。数据存储将通过树形子目录的方式保证未来搜索数据和查询数据的便利性，并保证SDHC卡中数据存储的最好性能。
具体地，如图2所示，微控制器140包括CAN总线数据处理逻辑和数据库存储逻辑。通过上述两种逻辑，可以将CAN总线处理模块130和数据库存储模块150交互起来。该处理逻辑根据GPRS通讯模块120来进行控制和更改并且根据GPS定位模块110将数据库的数据打入时间标记，用于上层微控制器140根据其建立通讯的逻辑控制标定联络单元和用于安排各个单元模块的通讯时序和规则的建立通讯管理单元。
如图4所示，微处理器140包括：数据过滤模块141和标定处理模块142。其中，数据过滤模块141可以对接收到的车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据进行过滤并提取参数信息，并根据CAN总线通讯协议标准完成参数数据定义，提取出对应的车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据。
微控制器140在接收到GPRS通讯模块120发送的数据区后，对数据区进行分析并在判断数据区符合车辆参数标定的协议要求后，启动标定处理模块142。标定处理模块142向整车控制器发送CAN数据帧。
在本发明的一个实施例中，微处理器140还包括：远程握手模块143、远程烧写模块144和远程控制模块145中的一个或多个。
具体地，远程握手模块143可以建立微控制器140与整车控制器的通信连接。远程烧写模块144可以将整车控制器发送的数据烧写至微控制器140内。远程控制模块145可以向整车控制器发送远程控制命令以控制整车控制器执行相应动作。
在本发明的一个实施例中，微处理器140内置或扩展包括至少两个RS232接口和至少一个CAN接口。
在本发明的又一个实施例中，微处理器140可以为16位或32位单片机。
在本发明的再一个实施例中，存储汽车参数及状态的数据的介质可为SD（SecureDigital Memory Card，安全数码卡）卡、MC（Miniature Card）卡、TF（Trans-flash Card）卡或者微硬盘。
下面对数据处理逻辑和存储判断逻辑分别进行描述。
数据处理逻辑基于CAN总线交互处理功能之上，完成至少包括数据过滤模块141和标定处理模块142在内的处理逻辑功能。其中，对于行车记录功能，要求至少有一个CAN总线交互模块进行工作的情况下，接收纯电动汽车上整车管理系统的整车控制器160所发出的车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据。
数据处理逻辑根据数据过滤模块141的要求，过滤并提取车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据中的参数信息，根据纯电动汽车CAN总线通讯协议标准完成的参数数据定义，提取出相应的车内当前状态数据和车辆当前操作及行驶数据。
在本发明的一个实施例中，微处理器140包括至少4MB的内存区域，将数据处理逻辑中所获取的当前信息，保存至内存区域存储。
存储判断逻辑在微处理器140初始化完成后开始工作。存储判断逻辑会每隔1ms检查微处理器140的内存区域，判断内存区域的车内当前状态数据和车辆当前操作及行驶数据是否在纯电动汽车正常操作和行驶运行范围内，当存储判断逻辑中的判断词法和语义逻辑中判断出车内的当前状态数据或者是车辆当前操作及行驶数据出现可能的问题，则根据GPS定位模块110获取的实时时间和经纬度，将出现问题前后一段时间范围内所有的车内数据全部记录到数据存储库中。
微处理器140是通过SPI环形全双工同步数据总线进行数据的存储的。SPI串行外设接口最大可以支持50Mbps的传输速率。
数据处理逻辑的标定处理模块142是根据GPRS通讯模块120发送的UDP数据帧来触发的。GPRS通讯模块120在初始化完成并成功注册SIM卡后进入中断查询状态。当成功接收到符合逻辑判断的UDP数据帧后，将相应数据区通过串口发送给MCU中央处理器。微处理器140根据纯电动车烧写、标定、显示远程交互协议的要求分析串口接收到的数据区。如果数据区实现车辆参数标定的协议要求，将根据纯电动车整车CAN通讯协议，启动标定处理模块142发送相应的CAN数据帧给整车控制器160。整车控制器160将协议解析，并反馈同样的数据回行车记录仪。当微处理器140通过数据处理逻辑，接收到相应的返回帧，则表示行车记录仪和整车控制器160完成系统同步。当GPRS通讯模块120再发送标定数据时，行车记录仪可以直接转送给整车控制器160并等待响应。当接收到相应的响应后再发送下一帧数据，直到标定的全部完成。
本实施例是使用GPRS通讯模块120与监控中心进行通讯。当行车记录及控制设备通过存储判断逻辑，判断出车内的当前状态数据或者车辆当前操作及行驶数据出现非法的词法使用和语义逻辑时，触发微处理器140的报警判断，当微处理器140检测到该错误等级不高于车辆安全行驶最低等级时，仅通过SPI串行通讯总线将出现报警的数据前后一段时间内数据存储到数据存储库中进行保存。当出现严重报警时，微处理器140会通过GPRS通讯模块120，根据纯电动车远程监控协议，发送对应的AT交互指令，将数据发送给监控中心。监控中心可以根据车辆上传上来的报警数据，发送控制指令，要求车辆上传一定时间范围内的监控数据。
监控中心也可以根据纯电动车远程监控协议，直接发送控制指令，实时监控车辆的行驶状态和当前的操作数据。
根据本发明实施例的多功能的车辆终端设备，具备GPRS、GPS、CAN通讯和数据存储功能，可以实现远程中心对车辆的实时监控、车辆实时的数据上报、车辆数据的实时存储以及实现车辆的远程监控管理、故障诊断、软件升级和参数标定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (10)

1.一种多功能的车辆终端设备，其特征在于，包括：
GPS定位模块，用于获取所述车辆的位置信息和实时时间；
GPRS通讯模块，用于与监控中心进行数据交互；
CAN总线处理模块，用于与所述车辆的整车控制器通过CAN总线进行通讯；
微控制器，所述微控制器分别与所述GPS定位模块、所述GPRS通讯模块和所述CAN总线处理模块相连，用于接收所述整车控制器通过所述CAN总线处理模块发送的车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据，并在判断出现问题时通过所述GPS定位模块获取所述车辆的位置信息和实时时间，以及在判断需要报警时通过所述GPRS通讯模块向所述监控中心发送报警指令；
数据存储模块，所述数据存储模块与所述微控制器进行通讯，用于存储所述微控制器控制过程中的交互数据。
2.如权利要求1所述的多功能的车辆终端设备，其特征在于，在所述微控制器上电时，所述GPS定位模块和所述GPRS通讯模块进行自检，同时所述微控制器进行初始化；
所述微控制器完成初始化后，自动检测所述GPS定位模块和所述GPRS通讯模块的当前状态，以及通过串口向所述GPRS通讯模块发送AT指令并注册SIM卡。
3.如权利要求1所述的多功能的车辆终端设备，其特征在于，所述GPS定位模块在所述微控制器初始化过程中，处于热启动状态。
4.如权利要求1所述的多功能的车辆终端设备，其特征在于，还包括：1～3个CAN总线处理模块，其中每个所述CAN总线处理模块与所述车辆的管理系统相连。
5.如权利要求1所述的多功能的车辆终端设备，其特征在于，所述微控制器通过SPI串行外设接口与所述数据存储模块进行通信，其中，所述数据存储模块为高容量SD存储卡SDHC卡。
6.如权利要求1所述的多功能的车辆终端设备，其特征在于，所述微处理器包括：
数据过滤模块，用于对接收到的所述车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据进行过滤并提取参数信息，并根据CAN总线通讯协议标准完成参数数据定义，提取出对应的车内当前状态报文数据和车辆当前操作及行驶报文数据；
标定处理模块，所述微控制器在接收到所述GPRS通讯模块发送的数据区后，对所述数据区进行分析并在判断所述数据区符合车辆参数标定的协议要求后，启动所述标定处理模块，所述标定处理模块向所述整车控制器发送CAN数据帧。
7.如权利要求1所述的多功能的车辆终端设备，其特征在于，所述微处理器还包括：远程握手模块、远程烧写模块和远程控制模块中的一个或多个，
其中，所述远程握手模块用于建立所述微控制器与所述整车控制器的通信连接；
所述远程烧写模块用于将所述整车控制器发送的数据烧写至所述微控制器内；
所述远程控制模块用于向所述整车控制器发送远程控制命令以控制所述整车控制器执行相应动作。
8.如权利要求1所述的多功能的车辆终端设备，其特征在于，所述微处理器包括至少两个RS232接口和至少一个CAN接口。
9.如权利要求1或8所述的多功能的车辆终端设备，其特征在于，所述微处理器为16位或32位单片机。
10.如权利要求1所述的多功能的车辆终端设备，其特征在于，所述GPS定位模块获取的所述车辆的位置信息包括车辆的经度值和纬度值。
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