本發(fā)明涉及汽車數(shù)據(jù)處理技術(shù)領域，具體為一種基于CAN總線的汽車數(shù)據(jù)采集及管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近幾年我國的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，汽車的功能也在不斷增強，數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測已經(jīng)成為日益重要的監(jiān)測技術(shù)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由傳感器、程控放大器、A/D轉(zhuǎn)換器等部分組成，然而在現(xiàn)如今的汽車行業(yè)中，對汽車數(shù)據(jù)的實時性和便利性提出了更高的要求，即在滿足低功耗的總體設計基礎上，需要實時的獲取現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的變化，同樣的車輛綜合控制系統(tǒng)中，各基構(gòu)之間要交流的信息量也越來越大，傳統(tǒng)汽車點對點的線束越來越復雜，占用的體積越來越大，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明提供了一種基于CAN總線的汽車數(shù)據(jù)采集及管理系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完善，靈活性好，能夠有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、管理和分析，靈敏度高延遲小，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于CAN總線的汽車數(shù)據(jù)采集及管理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)管理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)管理模塊之間連接有數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括EMU控制單元，所述EMU控制單元的輸入端連接有傳感器模塊，所述傳感器模塊安裝在汽車的各個運動系統(tǒng)模塊上；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包括CAN總線單元和接口單元，所述接口單元連接到數(shù)據(jù)管理模塊和數(shù)據(jù)采集模塊；所述數(shù)據(jù)管理模塊包括數(shù)據(jù)分析單元，所述數(shù)據(jù)分析單元的輸入端連接有數(shù)據(jù)接收單元，輸出端連接有數(shù)據(jù)發(fā)送單元，所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元的輸出端連接有遠程服務器。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述EMU控制單元包括MCU處理器，所述MCU處理器采用STM8208系列處理器芯片，MCU處理器連接有供電電源，MCU處理器內(nèi)置有I²C接口，所述I²C接口連接到傳感器模塊。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述傳感器模塊包括數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端連接有測速傳感器、溫度傳感器和開關狀態(tài)傳感器，所述測速傳感器安裝在車輪和發(fā)動機上，所述溫度傳感器安裝在油箱和排氣管上，所述開關狀態(tài)傳感器連接在控制開關的輸出端。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述CAN總線單元包括CAN總線和CAN控制器，所述CAN控制器采用MCP2515芯片，CAN控制器內(nèi)置有接收緩沖器，且CAN總線和CAN控制器之間還連接有CAN收發(fā)器，所述CAN收發(fā)器采用TJA1050系列芯片。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述接口單元包括RS232接口和UART轉(zhuǎn)換接口，所述RS232接口的輸出端連接有MAX232接口芯片，所述RS232接口連接到數(shù)據(jù)采集模塊，UART轉(zhuǎn)換接口連接到MCU處理器。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述數(shù)據(jù)分析單元包括核心控制器，所述核心控制器采用32位的ARMCortex-M0系列芯片，核心控制器連接有輸入鍵盤和液晶顯示器，且核心控制器還連接有復位電路。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述數(shù)據(jù)接收單元包括解碼器、動態(tài)隨機存儲器和備份存儲器，所述動態(tài)隨機存儲器內(nèi)置有動態(tài)數(shù)據(jù)庫，備份存儲器內(nèi)置有靜態(tài)數(shù)據(jù)庫。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元包括編碼器和網(wǎng)絡適配器，所述編碼器的輸出端還連接有無線信號收發(fā)器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該基于CAN總線的汽車數(shù)據(jù)采集及管理系統(tǒng)，通過設置接口單元，利用RS232接口和UART轉(zhuǎn)換接口不僅能夠方便地實現(xiàn)物理連接，同時還能夠方便地實現(xiàn)整體的數(shù)據(jù)傳輸；通過設置CAN總線單元，利用CAN控制器結(jié)合CAN收發(fā)器，有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)管理模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)的完整性；通過設置輸入鍵盤和液晶顯示器，便于直接進行觀察和控制操作，提高人機交互性；通過設置數(shù)據(jù)發(fā)送單元，利用網(wǎng)絡適配器和無線信號收發(fā)器實現(xiàn)信道配置和無線傳輸操作，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性，能夠更加便捷地實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控；本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完善，靈活性好，能夠有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、管理和分析，靈敏度高延遲小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為CAN總線單元電路原理圖。

圖中：1-數(shù)據(jù)采集模塊；2-數(shù)據(jù)管理模塊；3-數(shù)據(jù)傳輸模塊；4-EMU控制單元；5-傳感器模塊；6-CAN總線單元；7-接口單元；8-數(shù)據(jù)分析單元；9-數(shù)據(jù)接收單元；10-數(shù)據(jù)發(fā)送單元；11-無線信號收發(fā)器；12-遠程服務器；13-MCU處理器；14-供電電源；15-I²C接口；16-數(shù)據(jù)采集卡；17-測速傳感器；18-溫度傳感器；19-開關狀態(tài)傳感器；20-CAN總線；21-CAN控制器；22-接收緩沖器；23-CAN收發(fā)器；24-RS232接口；25-UART轉(zhuǎn)換接口；26-MAX232接口芯片；27-核心控制器；28-輸入鍵盤；29-液晶顯示器；30-解碼器；31-動態(tài)隨機存儲器；32-備份存儲器；33-編碼器；34-網(wǎng)絡適配器；35-復位電路。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例：

請參閱圖1和圖2，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種基于CAN總線的汽車數(shù)據(jù)采集及管理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊1和數(shù)據(jù)管理模塊2，所述數(shù)據(jù)采集模塊1和數(shù)據(jù)管理模塊2之間連接有數(shù)據(jù)傳輸模塊3，所述數(shù)據(jù)采集模塊1包括EMU控制單元4，所述EMU控制單元4的輸入端連接有傳感器模塊5，所述傳感器模塊5安裝在汽車的各個運動系統(tǒng)模塊上；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊3包括CAN總線單元6和接口單元7，所述接口單元7連接到數(shù)據(jù)管理模塊2和數(shù)據(jù)采集模塊1；所述數(shù)據(jù)管理模塊2包括數(shù)據(jù)分析單元8，所述數(shù)據(jù)分析單元8的輸入端連接有數(shù)據(jù)接收單元9，輸出端連接有數(shù)據(jù)發(fā)送單元10，所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元10的輸出端連接有遠程服務器12；

所述EMU控制單元4包括MCU處理器13，所述MCU處理器13采用STM8208系列處理器芯片，MCU處理器13連接有供電電源14，MCU處理器13內(nèi)置有I²C接口15，所述I²C接口15連接到傳感器模塊5；所述傳感器模塊5包括數(shù)據(jù)采集卡16，所述數(shù)據(jù)采集卡16的輸出端連接有測速傳感器17、溫度傳感器18和開關狀態(tài)傳感器19，所述測速傳感器17安裝在車輪和發(fā)動機上，所述溫度傳感器18安裝在油箱和排氣管上，所述開關狀態(tài)傳感器19連接在控制開關的輸出端；所述CAN總線單元6包括CAN總線20和CAN控制器21，所述CAN控制器21采用MCP2515芯片，CAN控制器21內(nèi)置有接收緩沖器22，且CAN總線20和CAN控制器21之間還連接有CAN收發(fā)器23，所述CAN收發(fā)器23采用TJA1050系列芯片；

所述接口單元7包括RS232接口24和UART轉(zhuǎn)換接口25，所述RS232接口24的輸出端連接有MAX232接口芯片26，所述RS232接口24連接到數(shù)據(jù)采集模塊1，UART轉(zhuǎn)換接口25連接到MCU處理器13；所述數(shù)據(jù)分析單元8包括核心控制器27，所述核心控制器27采用32位的ARMCortex-M0系列芯片，核心控制器27連接有輸入鍵盤28和液晶顯示器29，且核心控制器27還連接有復位電路35；所述數(shù)據(jù)接收單元9包括解碼器30、動態(tài)隨機存儲器31和備份存儲器32，所述動態(tài)隨機存儲器31內(nèi)置有動態(tài)數(shù)據(jù)庫，備份存儲器32內(nèi)置有靜態(tài)數(shù)據(jù)庫；所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元10包括編碼器33和網(wǎng)絡適配器34，所述編碼器33的輸出端還連接有無線信號收發(fā)器11。

本發(fā)明的工作原理：所述數(shù)據(jù)采集模塊1用于實現(xiàn)各處的數(shù)據(jù)采集操作，所述數(shù)據(jù)管理模塊2用于對接收到的數(shù)據(jù)進行分析處理操作，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊3用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊1與數(shù)據(jù)管理模塊2之間的數(shù)據(jù)傳輸；

所述MCU處理器13采用STM8208系列處理器芯片，該芯片為8位單片機，基于哈佛結(jié)構(gòu)并帶有3級流水線擴展指令集，最高20MIPS24MHz存儲器程序存儲器，最多128k字節(jié)Flash，10k次擦寫后在55C環(huán)境下數(shù)據(jù)可保存20年數(shù)據(jù)存儲器，最多有16路通道I/O端口，80腳封裝芯片上最多有60個I/O，包括18個高吸收電流輸出非常強健的I/O口，具有強大的數(shù)據(jù)采集控制功能；

所述核心控制器27采用32位的ARMCortex-M0系列芯片，Cortex-M0為32位、3級流水線RISC處理器，其核心仍為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，是指令和數(shù)據(jù)共享同一總線的架構(gòu)，其運算能力可以達到0.9DMIPS/MHz，而與其他的16位與8位處理器相比，由于CortexM0的運算性能大幅提高，所以在同樣任務的執(zhí)行上CortexM0只需較低的運行速度，而大幅降低了整體的動態(tài)功耗；

所述CAN控制器21采用Microchip公司生產(chǎn)的控制器芯片MCP2515，它帶有符合工業(yè)標準的通用SPI串行接口，滿足CAN2.0技術(shù)規(guī)范，與市面上產(chǎn)品相比具有體積小，成本低，易于使用的特點；

(1)所述EMU控制單元4用于控制傳感器模塊5實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集操作，所述MCU處理器13用于接收采集到的數(shù)據(jù)并進行初步壓縮處理，控制進行發(fā)送，所述供電電源14為采集模塊供電，所述I²C接口15用于連接傳感器模塊5中的數(shù)據(jù)采集卡16；所述測速傳感器17用于采集當前汽車車輪和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，所述溫度傳感器18用于采集當前的油箱溫度、冷卻劑溫度和排放尾氣溫度，所述開關狀態(tài)傳感器19用于采集當前的各路開關狀態(tài)信息，采集到的數(shù)據(jù)均為模擬信號，通過數(shù)據(jù)采集卡16轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送入MCU處理器13，MCU處理器13將結(jié)合搜到的數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換后待發(fā)送；

(2)所述接口單元7用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊1和數(shù)據(jù)管理模塊2之間的物理連接，所述RS232接口24將MCU處理器13與MAX232接口芯片26之間連接起來，并且通過MAX232接口芯片26控制從MCU處理器13的信號輸出；所述CAN控制器21的數(shù)據(jù)收發(fā)格式遵循ISO15765協(xié)議，數(shù)據(jù)格式包括標準幀和擴展幀，在MCP2515的配置模式中，設置CAN的波特率及數(shù)據(jù)幀格式，開啟控制器報文接收中斷，在中斷產(chǎn)生后讀取接收到的數(shù)據(jù)；所述CAN收發(fā)器23實現(xiàn)的是總線上傳輸?shù)牟顒有盘柵cCAN控制器21信號之間的轉(zhuǎn)換，所述接收緩沖器22共有兩個，通過配置RXB0CTRL采用滾存方式，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整接收和發(fā)送；所述CAN總線20用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊3與數(shù)據(jù)管理模塊2之間的電氣連接；

(3)所述數(shù)據(jù)接收單元9通過UART轉(zhuǎn)換接口25，將CAN總線上的差動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，所述解碼器30將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行解碼操作并暫存至動態(tài)隨機存儲器31，同時建立動態(tài)數(shù)據(jù)庫，解碼后的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)分析單元8進行處理；所述核心控制器27接收到解碼后的數(shù)據(jù)，并調(diào)用內(nèi)部程序進行分析，判斷當前值是否符合正常設定需求，處理后的數(shù)據(jù)存儲至備份存儲器32建立本地數(shù)據(jù)庫；所述輸入鍵盤28用于進行參數(shù)輸入設置，所述液晶顯示器29用于實現(xiàn)當前的狀態(tài)參數(shù)實時顯示；

(4)所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元10用于實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)發(fā)送傳輸，所述編碼器33將待發(fā)送數(shù)據(jù)進行配置，所述網(wǎng)絡適配器34用于進行網(wǎng)絡參數(shù)配置，設定傳輸通道，所述無線信號收發(fā)器11將編碼后的數(shù)據(jù)按照設定通道發(fā)送出去；所述遠程服務器12訪問相應的網(wǎng)絡端口即可獲得相應數(shù)據(jù)。

該基于CAN總線的汽車數(shù)據(jù)采集及管理系統(tǒng)，通過設置接口單元7，利用RS232接口24和UART轉(zhuǎn)換接口25不僅能夠方便地實現(xiàn)物理連接，同時還能夠方便地實現(xiàn)整體的數(shù)據(jù)傳輸；通過設置CAN總線單元6，利用CAN控制器21結(jié)合CAN收發(fā)器23，有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊1與數(shù)據(jù)管理模塊2之間的數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)的完整性；通過設置輸入鍵盤28和液晶顯示器29，便于直接進行觀察和控制操作，提高人機交互性；通過設置數(shù)據(jù)發(fā)送單元10，利用網(wǎng)絡適配器34和無線信號收發(fā)器11實現(xiàn)信道配置和無線傳輸操作，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性，能夠更加便捷地實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控；本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完善，靈活性好，能夠有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、管理和分析，靈敏度高延遲小。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。