專利名稱：車輛數(shù)據(jù)采集終端的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車信息化技術領域，尤其涉及一種車輛數(shù)據(jù)采集終端。
背景技術：
隨著以計算機技術、衛(wèi)星定位和網(wǎng)絡技術為基礎的汽車信息系統(tǒng)技術日益發(fā)展， 信息網(wǎng)絡汽車呼之欲出。智能網(wǎng)絡汽車不僅僅是一種交通工具，而且能成為辦公、通訊、娛 樂的場所。它綜合現(xiàn)有的硬件與軟件技術，包括衛(wèi)星全球定位、無線通信、網(wǎng)絡訪問、語音識 別、平面顯示、夜視技術、人工神經(jīng)網(wǎng)絡和智能技術等。主要的功能有遠程診斷與車輛控制 功能、移動辦公功能、汽車網(wǎng)址功能、道路導航功能等。依照上述功能，信息網(wǎng)絡汽車的系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分是車輛本身的內 部網(wǎng)絡系統(tǒng)，它由車載網(wǎng)絡計算機控制，通過數(shù)據(jù)總線連接無數(shù)個子網(wǎng)，控制發(fā)動機及其他 總成、平面顯視與儀表盤顯示器、中控門鎖、無線電話等，各個子網(wǎng)都具有不同的時鐘速度 和各自的功能。另一部分則是車輛外部的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括全球定位系統(tǒng)(GPS)監(jiān)測中心、互 聯(lián)網(wǎng)及區(qū)域網(wǎng)服務商、車輛服務中心、單位或家庭電腦等。但現(xiàn)有信息網(wǎng)絡汽車的內部網(wǎng)絡系統(tǒng)側重于通過車載網(wǎng)絡計算機對其他車載部 件或設備進行控制；另外，該內部網(wǎng)絡系統(tǒng)與其車輛外部的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)不能有機結合，因而也 限制了各自的功能發(fā)揮和應用。
實用新型內容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種車輛數(shù)據(jù)采集終端，以解決車輛 運轉過程中的信息，如車輛位置、發(fā)動機運轉、加速度變化、車窗門禁以及方向盤轉向變化 等信息的實時采集、存儲和無線遠程傳輸問題，以提供車輛全程跟蹤服務，利于車輛故障或 車禍后的事故重建，并提高車輛安全系數(shù)。為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的—種車輛數(shù)據(jù)采集終端，包括電源管理模塊和全球定位系統(tǒng)GPS定位模塊，還包 括主控模塊、局域互連網(wǎng)絡LIN總線接口、控制器區(qū)域網(wǎng)CAN總線接口和加速度傳感器；其 中，所述電源管理模塊為所述GPS定位模塊、主控模塊、LIN總線接口、CAN總線接口及 加速度傳感器提供相應工作電源；所述主控模塊連接GPS定位模塊、LIN總線接口、CAN總線接口以及加速度傳感器， 以通過所述車輛數(shù)據(jù)采集終端采集車輛運行中的各部件單元的電壓/電流變化情況、車輛 運動的位置和時間信息、I/O保護電路的繼電器狀態(tài)、車輛加速度變化情況、車輛各分布式 電子系統(tǒng)單元的控制信息以及車輛內部網(wǎng)絡中各個分系統(tǒng)的信息和運轉情況；所述LIN總線接口，與所述主控模塊相連，用以訪問LIN網(wǎng)絡，獲取車輛分布式電 子系統(tǒng)單元的控制信息；所述CAN總線接口，與所述主控模塊相連，用以訪問車輛內部網(wǎng)絡中的各個分系統(tǒng)的信息和運轉情況；所述加速度傳感器，與所述主動模塊相連，用以采集所述車輛的三軸向加速度值。其中，該車輛數(shù)據(jù)采集終端進一步包括I/O保護電路，其采用繼電器間接連接主 控模塊；其對輸入主控模塊的信號通過光耦隔離方式連接所述主控模塊的主控芯片，防止 虛電平信號的干擾和避免雜波信號通過I/O接口進入所述車輛數(shù)據(jù)采集終端內部；以及其 對輸出的信號采用自保護功率MOS管方式和外部設備連接，防止電流過大而燒毀芯片。該車輛數(shù)據(jù)采集終端進一步包括用戶配置信息存儲模塊，與所述主控模塊相連， 用以存儲所述車輛數(shù)據(jù)采集終端需要設定的參數(shù)列表、個人身份認證信息，以及用于通過 主控模塊讀取和寫入所述信息和采集到的相關數(shù)據(jù)。該車輛數(shù)據(jù)采集終端進一步包括通用分組無線業(yè)務GPRS無線通信模塊，與所述 主控模塊相連，用以為所述車輛數(shù)據(jù)采集終端提供無線通信功能，以便實時將主控模塊采 集或讀取的車輛的各種數(shù)據(jù)信息發(fā)送出去。所述主控模塊中采用基于ARM7的AT91SAM7S26芯片作為微處理器。所述的GPS定位模塊或GPRS無線通信模塊為單獨分別設計的獨立模塊，或為將二 者功能進行整合的TELIT GE863-GPS模塊。所述的I/O保護電路對輸入主控模塊的信號通過光耦元件TLP281進行連接，對主 控模塊輸出的信號或外部設備通過自保護功率MOS管VNS1NV04D進行連接。所述的加速度傳感器為MMA7455，所述車輛數(shù)據(jù)采集終端通過串行外圍接口 SPI 和I2C接口訪問寄存器來讀取加速度值。本實用新型所提供的車輛數(shù)據(jù)采集終端，具有以下優(yōu)點該車輛數(shù)據(jù)采集終端的主控模塊外接多種豐富的接口，能夠通過LIN總線接口、 CAN總線接口、加速度傳感器以及GPS定位模塊，實時獲取車輛運行中的各部件單元的電壓 /電流變化情況、車輛運動的位置和時間信息、I/O保護電路的繼電器狀態(tài)、車輛加速度變 化情況、車輛各分布式電子系統(tǒng)單元的控制信息以及車輛內部網(wǎng)絡中各個分系統(tǒng)的信息和 運轉情況，并能通過內設的GPRS無線通信模塊及時將上述信息發(fā)送給接收端，對提高車輛 的實時跟蹤和及時了解車況變化等有極大的幫助，有利于提高車輛的安全系數(shù)和有助于車 輛故障或車禍后的事故重建。
圖1為本實用新型車輛數(shù)據(jù)采集終端的組成原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及本實用新型的實施例對本實用新型的產(chǎn)品作進一步詳細的說明。圖1為本實用新型車輛數(shù)據(jù)采集終端的組成原理示意圖，如圖1所示，其主要包 括主控模塊100、電源管理模塊101、GPS定位模塊102、通用分組無線業(yè)務(GPRS，General Packet Radio Service)無線通信模塊103、I/O保護電路104、局域互連網(wǎng)絡(LIN, Local Interconnect Network)總線接口 105、控制器區(qū)域網(wǎng)(CAN,Controller Area Network)總 線接口 106、加速度傳感器107以及用戶配置信息存儲模塊108 ；其中，主控模塊100，分別連接所述電源管理模塊101、GPS定位模塊102、GPRS無線通信模塊103、I/O保護電路104、LIN總線接口 105、CAN總線接口 106、加速度傳感器107和用 戶配置信息存儲模塊108。這里，該主控模塊100，作為車輛數(shù)據(jù)采集終端的主控核心部件，具有數(shù)據(jù)運算處 理、通信、信息采集、數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)存儲以及判斷等功能。所述采集的信息或讀取的數(shù)據(jù)， 包括車輛運行中各部件單元的電壓/電流變化情況記錄，車輛運動的位置和時間信息，I/ 0保護電路的繼電器狀態(tài)，通過加速度傳感器采集的車輛加速度變化情況，通過LIN總線連 入車輛網(wǎng)絡中獲取照明燈、座位、車門、空調、溫濕度傳感器、天窗、控制板和方向盤等屬于 分布式電子系統(tǒng)單元的控制信息，通過CAN總線訪問車輛內部網(wǎng)絡中的各個分系統(tǒng)(如，發(fā) 動機電控系統(tǒng)、自動變速器控制系統(tǒng)、防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、自動巡航系統(tǒng)、車載自動診斷 系統(tǒng)以及車載多媒體系統(tǒng)等)的信息和運轉情況，以及用戶配置信息存儲模塊中存儲的包 括駕駛人員身份認證、操作記錄等信息。該主控模塊可采用基于ARM7的AT91SAM7S26芯片 作為微處理器。電源管理模塊101，作為車輛數(shù)據(jù)采集終端的供電部件，可采用車輛蓄電池或外配 鋰離子電池作為主輸入電源，并能夠通過LTC4090在蓄電池和鋰離子電池進行自動選擇切 換，同時，LTC4090還可以對鋰離子電池進行充電。上述蓄電池或鋰離子電池的輸出電壓可 通過TLE4276芯片進行整流后提供5V直流輸出電壓，還可通過LP3997芯片將5V直流整流 成3. 3V電壓給低速器件供電，也可由L6932H1. 2將5V輸入整流成VGSM (1. 8V)電壓給TELIT 模塊供電，以防止各用電部件之間產(chǎn)生電源串擾。GPS定位模塊102，為車輛數(shù)據(jù)采集終端提供定位和授時功能；GPRS無線通信模塊103，為車輛數(shù)據(jù)采集終端提供通信功能，用來實時將所述主 控模塊采集或讀取的車輛的各種數(shù)據(jù)信息發(fā)送出去，以供遠程記錄或跟蹤之用。這里，所述的采集或讀取的車輛的各種數(shù)據(jù)信息，與所述的主控模塊100采集或 讀取的信息相同或相類似，不同之處在于，通過GPRS無線通信模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，為根 據(jù)需要從所述主控模塊100讀取或采集的信息中進行再次選擇后的內容。上述GPS定位模 塊102和GPRS無線通信模塊103，可分別設置，也可采用將上述二者功能進行整合的TELIT GE863-GPS模塊，采用該整合模塊，可大大簡化無線產(chǎn)品的開發(fā)難度。本實用新型車輛數(shù)據(jù) 采集終端的主芯片AT91SAM7S256與該模塊的通信接口為RS232C接口，所述TELIT的供電 電壓為1. 8V，該主芯片AT91SAM7S256的供電電壓為3. 3V，中間通過RS232C的芯片ST3237 完成電平兼容。I/O保護電路104，采用繼電器間接連接主控模塊，對輸入和輸出信號進行分別保 護，即對輸入信號采用輸入光耦隔離方式、對輸出信號采用自保護功率MOS管方式，其中采用輸入光耦隔離方式所有輸入主控模塊的電平信號，均通過光耦元件TLP281 連接到主控芯片AT91SAM7S256，有效防止了虛電平信號的干擾，也避免了一些雜亂信號通 過I/O接口進入本實用新型車輛數(shù)據(jù)采集終端的設備內部；采用輸出自保護功率MOS管方式本實用新型的車輛數(shù)據(jù)采集終端的輸出不是直 接將I/O接口連接到外部設備，而是通過自保護功率MOS管VNS1NV04D和外部設備連接，能 夠有效防止電流過大而燒毀芯片，其輸出分為低電平和斷開兩種狀態(tài)。這里，所述車輛數(shù)據(jù)采集終端，還可通過所述I/O保護電路分別連接相應的輸入 設備和輸出設備，以通過輸入設備，如鍵盤、按鈕或觸控屏等對所述車輛數(shù)據(jù)采集終端進行
5操作；相應地，還可通過輸出設備，如發(fā)光二極管、數(shù)碼管或液晶顯示屏等將所輸入的信息、 操作指導的提示信息和車輛數(shù)據(jù)采集終端所采集/讀取到的數(shù)據(jù)信息，以及GPS地圖信息 等直觀地顯示出來。LIN總線接口 105，所述車輛數(shù)據(jù)采集終端通過LIN總線接口訪問LIN網(wǎng)絡，可獲 取照明燈、座位、車門、空調、溫濕度傳感器、天窗(車輛頂部窗口)、控制板和方向盤等處的 用于控制各功能單元的信息。本實用新型車輛數(shù)據(jù)采集終端通過LIN總線芯片TJA1020訪 問LIN網(wǎng)絡。CAN總線接口 106，所述車輛數(shù)據(jù)采集終端通過CAN總線接口訪問車輛內部網(wǎng)絡中 的各個分系統(tǒng)的信息和運轉情況，所述分系統(tǒng)包括發(fā)動機電控系統(tǒng)、自動變速器控制系統(tǒng)、 防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、自動巡航系統(tǒng)、車載自動診斷系統(tǒng)(OBD，On-Board Diagnostics) 以及車載多媒體系統(tǒng)等。這里，所述的CAN總線是德國BOSCH公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控 制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，現(xiàn)已成為汽車網(wǎng)絡的標準 協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，其傳輸速率可達 1Mbps。CAN總線接口中集成了 CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的 成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。本實用新型車輛 數(shù)據(jù)采集終端中采用CAN控制器MCP2515來訪問汽車內部CAN網(wǎng)絡。加速度傳感器107，所述車輛數(shù)據(jù)采集終端采用Freescale公司的加速度傳感器 MMA7455，該加速度傳感器可提供三軸向的加速度值，可設定士2g、士4g、士8g三種靈敏度， 還可提供轉向報警和事故重建功能。本實用新型車輛數(shù)據(jù)采集終端可通過串行外圍接口 (SPI)和I2C接口訪問寄存器來讀取加速度值。用戶配置信息存儲模塊108，將本實用新型車輛數(shù)據(jù)采集終端需要設定的參數(shù)列 表以及個人身份認證信息存儲在內設的FLASH存儲器，如AT45DB161D中，然后可通過RS232 接口訪問主控模塊，再由主控模塊的AT91SAM7S26芯片通過SPI寫入所述FLASH存儲器即 AT45DB161D 中。這里，所述個人身份認證信息，可以是駕駛車輛人員的，該身份認證信息能夠用于 通過電子身份識別器進行身份認證，以授權通過身份認證者有權限啟動和駕駛車輛。以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護 范圍。
權利要求一種車輛數(shù)據(jù)采集終端，包括電源管理模塊和全球定位系統(tǒng)GPS定位模塊，其特征在于，還包括主控模塊、局域互連網(wǎng)絡LIN總線接口、控制器區(qū)域網(wǎng)CAN總線接口和加速度傳感器；其中，所述電源管理模塊為所述GPS定位模塊、主控模塊、LIN總線接口、CAN總線接口及加速度傳感器提供相應工作電源；所述主控模塊連接GPS定位模塊、LIN總線接口、CAN總線接口以及加速度傳感器，以通過所述車輛數(shù)據(jù)采集終端采集車輛運行中的各部件單元的電壓/電流變化情況、車輛運動的位置和時間信息、I/O保護電路的繼電器狀態(tài)、車輛加速度變化情況、車輛各分布式電子系統(tǒng)單元的控制信息以及車輛內部網(wǎng)絡中各個分系統(tǒng)的信息和運轉情況；所述LIN總線接口，與所述主控模塊相連，用以訪問LIN網(wǎng)絡，獲取車輛分布式電子系統(tǒng)單元的控制信息；所述CAN總線接口，與所述主控模塊相連，用以訪問車輛內部網(wǎng)絡中的各個分系統(tǒng)的信息和運轉情況；所述加速度傳感器，與所述主動模塊相連，用以采集所述車輛的三軸向加速度值。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輛數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于，該車輛數(shù)據(jù)采集終端進一 步包括I/O保護電路，其采用繼電器間接連接主控模塊；其對輸入主控模塊的信號通過光耦隔離方式連接所述主控模塊的主控芯片，防止虛電 平信號的干擾和避免雜波信號通過I/O接口進入所述車輛數(shù)據(jù)采集終端內部；以及其對輸出的信號采用自保護功率MOS管方式和外部設備連接，防止電流過大而燒毀芯片。
3.根據(jù)權利要求1所述的車輛數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于，該車輛數(shù)據(jù)采集終端進一 步包括用戶配置信息存儲模塊，與所述主控模塊相連，用以存儲所述車輛數(shù)據(jù)采集終端需 要設定的參數(shù)列表、個人身份認證信息，以及用于通過主控模塊讀取和寫入所述信息和采 集到的相關數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的車輛數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于，該車輛數(shù)據(jù)采集終端進一 步包括通用分組無線業(yè)務GPRS無線通信模塊，與所述主控模塊相連，用以為所述車輛數(shù)據(jù) 采集終端提供無線通信功能，以便實時將主控模塊采集或讀取的車輛的各種數(shù)據(jù)信息發(fā)送 出去。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的車輛數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于，所述主控模塊 中采用基于ARM7的AT91SAM7S26芯片作為微處理器。
6.根據(jù)權利要求1或4所述的車輛數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于，所述的GPS定位模 塊或GPRS無線通信模塊為單獨分別設計的獨立模塊，或為將二者功能進行整合的TELIT GE863-GPS 模塊。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的車輛數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于，所述的I/O保護電路對 輸入主控模塊的信號通過光耦元件TLP281進行連接，對主控模塊輸出的信號或外部設備 通過自保護功率MOS管VNS1NV04D進行連接。
8.根據(jù)權利要求1所述的車輛數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于，所述的加速度傳感器為 MMA7455，所述車輛數(shù)據(jù)采集終端通過串行外圍接口 SPI和I2C接口訪問寄存器來讀取加速 度值。
專利摘要本實用新型公開一種車輛數(shù)據(jù)采集終端，主要包括主控模塊、全球定位系統(tǒng)(GPS)模塊、通用分組無線業(yè)務(GPRS)無線通信模塊、I/O保護電路、局域互連網(wǎng)絡(LIN)總線接口、控制器區(qū)域網(wǎng)(CAN)總線接口、加速度傳感器以及用戶配置信息存儲模塊；所述主控模塊分別連接上述各功能模塊，本實用新型車輛數(shù)據(jù)采集終端，以通過主控模塊實時采集、存儲車輛運轉過程中的諸如位置信息、發(fā)動機運轉、車輛加速度變化、車輛轉向、車窗門禁、照明燈、空調等的變化或控制信息，并可通過GPRS無線通信模塊發(fā)送出去，為車輛提供全程跟蹤等服務，以提高車輛安全系數(shù)，并有利于車輛故障或車禍后的事故重建。
文檔編號G08C17/02GK201726430SQ20102027537
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權日2010年7月29日
發(fā)明者蘇嶸, 趙軍 申請人:上海康匯通信信息網(wǎng)絡有限公司