一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)和方法，包括彼此相連的數(shù)據(jù)采集單元、臨時緩存單元和控制單元；數(shù)據(jù)采集單元實時采集車輛運行信息數(shù)據(jù)發(fā)送至臨時緩存單元或者控制單元；臨時緩存單元接收并存儲數(shù)據(jù)采集單元所采集的操作系統(tǒng)啟動過程中車輛運行信息數(shù)據(jù)，在操作系統(tǒng)啟動成功之后將存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制單元；控制單元在接收數(shù)據(jù)采集單元和臨時緩存單元發(fā)送過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進行處理。本發(fā)明使用了兩個可相互通信的處理器，將數(shù)據(jù)采集功能獨立出來由專門的控制器負責(zé)數(shù)據(jù)實時采集，設(shè)立臨時緩存單元，系統(tǒng)啟動的時候以及控制器有其他任務(wù)插入時，不會有車輛運行信息數(shù)據(jù)被漏采。
【專利說明】一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛運行信息采集系統(tǒng)將車輛運行過程中產(chǎn)生的各種有效信號數(shù)據(jù)采集下來存儲在本地，或通過無線網(wǎng)絡(luò)回傳至服務(wù)中心，以用于車輛運行數(shù)據(jù)分析或車輛運行狀態(tài)監(jiān)控。
[0003]由于車輛運行環(huán)境經(jīng)常發(fā)生變化，該實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅需具有苛刻工況下的良好運行狀態(tài)，還需保證突發(fā)狀況下數(shù)據(jù)采集的時效性和系統(tǒng)可靠性。
[0004]通常，采集系統(tǒng)上電啟動過程中會出現(xiàn)數(shù)據(jù)漏采的問題，例如一下兩種情況:第一，車輛實時信息采集系統(tǒng)是一個多線程、多任務(wù)的系統(tǒng)，不僅要進行數(shù)據(jù)采集、壓縮、封裝、存儲等，還需進行與后臺的交互。因而該采集系統(tǒng)的控制邏輯設(shè)計十分復(fù)雜。若控制邏輯設(shè)計不當(dāng)，當(dāng)進行數(shù)據(jù)采集時，很可能因為其他任務(wù)的插入而導(dǎo)致采集中斷或失去實時性；第二，采集系統(tǒng)上電啟動過程中會出現(xiàn)數(shù)據(jù)漏采的問題。有些漏采的數(shù)據(jù)往往十分重要。對車輛運行信息采集時，假設(shè)采集系統(tǒng)啟動耗時5s左右，若此時車輛也剛好啟動，則在這段時間內(nèi)，駕駛員完全有可能對車輛進行某些操作，如車門/車窗開閉、娛樂系統(tǒng)的操作等。這些數(shù)據(jù)的漏采將對車輛零部件使用壽命分析產(chǎn)生顯著影響。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于車輛運行信息采集系統(tǒng)的雙處理器架構(gòu)，能夠?qū)崟r數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅需保證苛刻工況下的良好運行狀態(tài)，還能保證突發(fā)狀況下數(shù)據(jù)采集的時效性和系統(tǒng)可靠性。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)，包括彼此相連的數(shù)據(jù)采集單元、臨時緩存單元和控制單元；數(shù)據(jù)采集單元，用于實時采集車輛運行信息數(shù)據(jù)，在得電后操作系統(tǒng)啟動成功之前，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至臨時緩存單元，在操作系統(tǒng)啟動成功之后，數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)控制單元的指令將采集的數(shù)據(jù)直接發(fā)送至控制單元；臨時緩存單元，用于接收并存儲數(shù)據(jù)采集單元所采集的操作系統(tǒng)啟動過程中車輛運行信息數(shù)據(jù)，在操作系統(tǒng)啟動成功之后將存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制單元；控制單元，用于在操作系統(tǒng)啟動成功后接收數(shù)據(jù)采集單元和臨時緩存單元發(fā)送過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理，操作系統(tǒng)正常運行中接收數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理。
[0007]較佳地，數(shù)據(jù)采集單元與總線通信模塊和傳感器模塊相連，采集總線通信模塊和傳感器模塊傳送過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)。
[0008]較佳地，數(shù)據(jù)采集單元包括內(nèi)置的緩存器，用于存儲從總線通信模塊和傳感器模塊發(fā)送過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集單元以固定頻率讀取緩存器中存儲的車輛運行信息數(shù)據(jù)，系統(tǒng)啟動成功之前將所讀取的車輛運行信息數(shù)據(jù)發(fā)送至臨時緩存單元，系統(tǒng)啟動成功之后將將所讀取的車輛運行信息數(shù)據(jù)直接發(fā)送至數(shù)據(jù)采集單元。
[0009]較佳地，數(shù)據(jù)采集單元還包括內(nèi)置的晶振校驗器，用于消除數(shù)據(jù)采集時間上的誤差。
[0010]較佳地，數(shù)據(jù)采集單元包括從總線通信模塊和傳感器模塊采集車輛運行信息數(shù)據(jù)的MCU控制器，臨時緩存單元包括鐵電存儲器，控制單元包括CPU處理器。
[0011]較佳地，臨時緩存單元存儲控制單元發(fā)送過來的配置文件信息，控制單元在系統(tǒng)啟動時讀取配置文件信息并檢查是否為新的配置需求，若是則控制單元將新的配置信息文件發(fā)送給數(shù)據(jù)采集單元，由數(shù)據(jù)采集單元按照新的配置文件信息進行數(shù)據(jù)采集。
[0012]本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是提供了 一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集方法，包括以下步驟:(I)系統(tǒng)得電后操作系統(tǒng)啟動成功之前，由數(shù)據(jù)采集單元實時采集車輛運行信息數(shù)據(jù)，并將所采集數(shù)據(jù)發(fā)送至臨時緩存單元；(2)系統(tǒng)啟動成功后，臨時緩存單元將所存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制單元，同時數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)控制單元的指令實時采集車輛運行數(shù)據(jù)并直接發(fā)送至控制單元；控制單元對從臨時緩存單元和數(shù)據(jù)采集單元接收到的車輛運行信息數(shù)據(jù)進行實時處理；(3)系統(tǒng)正常運行時，數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)控制單元的指令實時采集車輛運行數(shù)據(jù)并直接發(fā)送至控制單元，由控制單元對從臨時緩存單元采集到的車輛運行信息數(shù)據(jù)進行實時處理。
[0013]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集單元通過內(nèi)設(shè)的晶振校驗器，定時進行晶振校驗，以消除數(shù)據(jù)采集時間上的誤差。
[0014]優(yōu)選地，當(dāng)系統(tǒng)需要重新定義所需采集的車輛運行信息數(shù)據(jù)類型和采集頻率的配置文件信息時，控制單元將配置文件信息存儲于臨時緩存單元，控制單元讀取配置文件信息并檢查是否為新的配置需求，若是則控制單元根據(jù)新的配置文件信息重新定義采集配置。
[0015]優(yōu)選地，配置文件信息包括需要采集的車輛運行信息數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長度和采集頻率。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:使用了兩個可相互通信的處理器，數(shù)據(jù)采集單元專門用于信號的采集，控制單元進行數(shù)據(jù)封裝、壓縮、存儲、配置文件解析、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，并負?zé)進行人機交互。將數(shù)據(jù)采集功能獨立出來由專門的控制器負責(zé)數(shù)據(jù)實時采集，并且設(shè)立了臨時緩存單元，保證系統(tǒng)啟動的時候以及控制器有其他任務(wù)插入時，不會有車輛運行信息數(shù)據(jù)被漏采。該架構(gòu)中的三個單元相互通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集、少量存儲和外部通信的功能。本發(fā)明能應(yīng)用于車輛運行信息采集和運行狀態(tài)監(jiān)控。結(jié)構(gòu)簡單、易實施、成本低，能保證數(shù)據(jù)采集的時效性和完整性。底層數(shù)據(jù)采集和上層操作系統(tǒng)相互獨立，系統(tǒng)穩(wěn)定。可適用于各種復(fù)雜運行工況，采集策略可調(diào)，靈活易更改。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖
[0018]圖2為本發(fā)明實施例系統(tǒng)啟動過程中數(shù)據(jù)流向示意圖
[0019]圖3為本發(fā)明實施例系統(tǒng)啟動過程成功時數(shù)據(jù)流向示意圖
[0020]圖4為本發(fā)明實施例系統(tǒng)正常運行時數(shù)據(jù)流向示意圖[0021]圖中:1、CPU處理器2、MCU控制器3、鐵電存儲器4、緩存器5、總線通信模塊6、傳感器通信模塊7、存儲模塊8、有線接口模塊9、電源管理模塊10、3G通信模塊
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明更明顯易懂，以優(yōu)選實施例并結(jié)合附圖作詳細說明如下。
[0023]本發(fā)明提供了一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元、臨時緩存單元和控制單元。
[0024]在本實施例中數(shù)據(jù)采集單元采用MCU控制器2實現(xiàn)、臨時緩存單元采用鐵電存儲器3實現(xiàn)、控制單元采用CPU處理器I實現(xiàn)。
[0025]如圖1所示，MCU控制器2、鐵電存儲器3和CPU處理器I彼此兩兩相連接，均為雙向通信。
[0026]MCU控制器2與總線通信模塊5和傳感器通信模塊6相連，MCU控制器2內(nèi)置的緩存器4用于存儲從總線通信模塊5和傳感器通信模塊6實時采集的過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)；MCU控制器2以固定頻率讀取內(nèi)置的緩存器4中存儲的車輛運行信息數(shù)據(jù)，在得電后操作系統(tǒng)啟動成功之前，將車輛運行信息數(shù)據(jù)發(fā)送至鐵電存儲器3，在操作系統(tǒng)啟動成功之后，將車輛運行信息數(shù)據(jù)直接發(fā)送至CPU處理器I。
[0027]MCU控制器2內(nèi)置晶振校驗器，用于消除數(shù)據(jù)采集時間上的誤差。
[0028]鐵電存儲器3是用于存放系統(tǒng)啟動過程中車輛運行信息數(shù)據(jù)的臨時緩存設(shè)備，在系統(tǒng)得電后系統(tǒng)啟動成功之前接收并存儲MCU控制器2發(fā)送過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)，在操作系統(tǒng)啟動成功之后發(fā)送至CPU處理器I。
[0029]CPU處理器1，用于數(shù)據(jù)文件壓縮，以及與存儲模塊7、3G通信模塊10等無線傳輸設(shè)備的交互，以及與上層操作系統(tǒng)的交互。在操作系統(tǒng)啟動成功后接收MCU控制器2和鐵電存儲器3發(fā)送過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行上述的處理；操作系統(tǒng)正常運行中接收MCU控制器2發(fā)送過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行上述的處理。
[0030]CPU處理器I連接有電源管理模塊9，實行單向通信；CPU處理器I還連接有3G通信模塊10、存儲模塊7和有線接口模塊8均實行雙向通信。
[0031]鐵電存儲器3存儲CPU處理器I發(fā)送過來的配置文件信息，包括需要采集的車輛運行信息數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長度和采集頻率。CPU處理器I在系統(tǒng)啟動時讀取配置文件信息并檢查是否為新的配置需求，若是則CPU處理器I將新的配置信息文件發(fā)送給MCU控制器2，由MCU控制器2按照新的配置文件信息重新定義采集配置。
[0032]上述雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)的工作流程為:
[0033]駕駛員進入車內(nèi)扭轉(zhuǎn)發(fā)動機鑰匙使車輛上電，本系統(tǒng)隨即獲得電源，操作系統(tǒng)自動啟動。
[0034]如圖2所示，此時車輛總線通信模塊5和傳感器通信模塊6上已有報文傳輸，操作系統(tǒng)啟動成功之前，MCU控制器2根據(jù)CPU處理器I的指令獲得信號采集需求，并按照采集頻率從內(nèi)置的緩存器4上讀取數(shù)據(jù)，即時打包，通過與鐵電存儲器3之間的通信，將數(shù)據(jù)傳送至鐵電存儲器3上存儲。
[0035]一段時間之后，通常10秒鐘以內(nèi)，本系統(tǒng)啟動完成，CPU處理器I與MCU控制器2之間和鐵電存儲器3之間的通信建立成功。[0036]如圖3所示，系統(tǒng)啟動成功之后，MCU控制器2放棄對鐵電存儲器3的控制，并將實時采集的數(shù)據(jù)包傳遞給CPU處理器I。CPU處理器I 一邊與MCU控制器2通信接收實時數(shù)據(jù)包，一邊與鐵電存儲器3通信接收啟動階段臨時存放的數(shù)據(jù)包。鐵電存儲器3傳送完臨時存放的所有數(shù)據(jù)包后結(jié)束任務(wù)。
[0037]如圖4所示，系統(tǒng)啟動正常運行期間，MCU控制器2按照與之前同樣的方式從內(nèi)置緩存器4上讀取采集信號數(shù)據(jù)，根據(jù)CPU處理器I的指令將數(shù)據(jù)傳送至CPU處理器1，此時采集的數(shù)據(jù)類別包括車輛總線數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)。
[0038]在系統(tǒng)工作期間，MCU控制器2每隔一段時間進行一次晶振校驗，以消除數(shù)據(jù)采集時間上的誤差。CPU處理器I接收MCU控制器2傳來的數(shù)據(jù)包，校驗成功之后按先后順序?qū)⑵鋵懭霐?shù)據(jù)文件；在數(shù)據(jù)文件時間戳上，CPU處理器I按照MCU控制器2采樣周期依次寫入每幀數(shù)據(jù)被采集時的絕對時間。
[0039]本發(fā)明通過MCU控制器2，把采集數(shù)據(jù)的任務(wù)獨立出來，保證了數(shù)據(jù)采集的實時性與時間間隔的一致性。在CPU處理器I寫文件時，即便任務(wù)被打斷，也不會影響數(shù)據(jù)文件的結(jié)果，因為采集的數(shù)據(jù)幀和時間軸的每一幀是按次序關(guān)系對應(yīng)的，脫離了絕對時間。
[0040]當(dāng)數(shù)據(jù)文件達到配置文件指定的大小之后，CPU處理器I將其壓縮和封裝，文件的命名以寫入的第一幀時間為準(zhǔn)。封裝好的數(shù)據(jù)文件由傳輸至存儲模塊7中存儲，并隨即通過3G通信模塊10實時上傳至后臺服務(wù)中心。因網(wǎng)絡(luò)信號不好導(dǎo)致的傳輸中斷，CPU處理器I的控制模塊按照斷點續(xù)傳規(guī)則處理。
[0041]當(dāng)要更新所要采集信號的命令和頻率時，CPU處理器I通過有線或無線方式接收到新的配置命令和新的配置文件，將配置信息存儲在鐵電存儲器3中；系統(tǒng)啟動時CPU處理器I首先從鐵電存儲器3中讀取配置信息并檢查是否為新的配置需求，若為新的配置需求，則CPU處理器I將新的配置文件發(fā)送給MCU控制器2重新定義采集配置，配置完成后系統(tǒng)重啟，配置生效。
[0042]本發(fā)明使用了兩個可相互通信的處理器，MCU控制器2主要應(yīng)用于信號的采集，CPU處理器I進行數(shù)據(jù)封裝、壓縮、存儲、配置文件解析、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。CPU處理器I安裝有操作系統(tǒng)，可進行人機交互。另外，兩個處理器之間還布置了微小的數(shù)據(jù)存儲單元一鐵電存儲器3，用于存放采集系統(tǒng)啟動過程中采集到的少量信號數(shù)據(jù)。該架構(gòu)中的三個單元相互通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集、少量存儲和外部通信的功能。
[0043]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)，其特征在于:包括彼此相連的數(shù)據(jù)采集單元、臨時緩存單元和控制單元； 數(shù)據(jù)采集單元，用于實時采集車輛運行信息數(shù)據(jù)，在得電后操作系統(tǒng)啟動成功之前，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至臨時緩存單元，在操作系統(tǒng)啟動成功之后，數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)控制單元的指令將采集的數(shù)據(jù)直接發(fā)送至控制單元； 臨時緩存單元，用于接收并存儲數(shù)據(jù)采集單元所采集的操作系統(tǒng)啟動過程中車輛運行信息數(shù)據(jù)，在操作系統(tǒng)啟動成功之后將存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制單元； 控制單元，用于在操作系統(tǒng)啟動成功后接收數(shù)據(jù)采集單元和臨時緩存單元發(fā)送過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理，操作系統(tǒng)正常運行中接收數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集單元與總線通信模塊和傳感器模塊相連，采集總線通信模塊和傳感器模塊傳送過來的車輛運行信息數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集單元包括內(nèi)置的緩存器，用于存儲從總線通信模塊和傳感器模塊接收到的車輛運行信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集單元以固定頻率讀取內(nèi)置緩存器中存儲的車輛運行信息數(shù)據(jù)，系統(tǒng)啟動成功之前將所讀取的車輛運行信息數(shù)據(jù)發(fā)送至臨時緩存單元，系統(tǒng)啟動成功之后將將所讀取的車輛運行信息數(shù)據(jù)直接發(fā)送至數(shù)據(jù)采集單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集單元還包括內(nèi)置的晶振校驗器，用于消除數(shù)據(jù)采集時間上的誤差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集單元包括從總線通信模塊和傳感器模塊采集車輛運行信息數(shù)據(jù)的MCU控制器，臨時緩存單元包括鐵電存儲器，控制單元包括CPU處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集系統(tǒng)，其特征在于:臨時緩存單元存儲控制單元發(fā)送過來的配置文件信息，控制單元在系統(tǒng)啟動時讀取配置文件信息并檢查是否為新的配置需求，若是則控制單元將新的配置信息文件發(fā)送給數(shù)據(jù)采集單元，由數(shù)據(jù)采集單元按照新的配置文件信息重新定義采集配置。
7.—種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集方法，其特征在于包括以下步驟: (1)系統(tǒng)得電后操作系統(tǒng)啟動成功之前，由數(shù)據(jù)采集單元實時采集車輛運行信息數(shù)據(jù)，并將所采集數(shù)據(jù)發(fā)送至臨時緩存單元； (2)系統(tǒng)啟動成功后，臨時緩存單元將所存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制單元，同時數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)控制單元的指令實時采集車輛運行數(shù)據(jù)并直接發(fā)送至控制單元；控制單元對從臨時緩存單元和數(shù)據(jù)采集單元接收到的車 輛運行信息數(shù)據(jù)進行實時處理； (3)系統(tǒng)正常運行時，數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)控制單元的指令實時采集車輛運行數(shù)據(jù)并直接發(fā)送至控制單元，由控制單元對從臨時緩存單元采集到的車輛運行信息數(shù)據(jù)進行實時處理。
8.如權(quán)利要求7所述的一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集方法，其特征在于:數(shù)據(jù)采集單元通過內(nèi)設(shè)的晶振校驗器，定時進行晶振校驗，以消除數(shù)據(jù)采集時間上的誤差。
9.如權(quán)利要求7所述的一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集方法，其特征在于:當(dāng)系統(tǒng)需要重新定義所需采集的車輛運行信息數(shù)據(jù)類型和采集頻率的配置文件信息時，控制單元將配置文件信息存儲于臨時緩存單元，控制單元讀取配置文件信息并檢查是否為新的配置需求，若是則控制單元根據(jù)新的配置文件信息重新定義采集配置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種雙處理器架構(gòu)的車輛運行信息采集方法，其特征在于:配置文件信息包括需要采集`的車輛運行信息數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長度和采集頻率。
【文檔編號】G06F15/16GK103489301SQ201310441227
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】余忠皋, 張宇探, 白傑 申請人:東風(fēng)汽車公司