專利名稱：混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及汽車的總線通信、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)以及 故障檢測(cè)技術(shù)，具體涉及到一種混合動(dòng)力汽車車輛行駛狀態(tài)、汽車各電控單元狀態(tài)記錄和 顯示。特別適合于混合動(dòng)力汽車開(kāi)發(fā)過(guò)程或行駛過(guò)程中的需要采集大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并需要 作后期處理的場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
隨著汽車的越來(lái)越普及，而石油資源卻日益枯竭以及環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)新的 節(jié)能環(huán)保型的汽車成為大家研究的焦點(diǎn)?；旌蟿?dòng)力汽車就是具有這種功能的新型汽車，它 是汽車界的新寵，技術(shù)還處于不斷發(fā)展的階段，車上所用的模塊技術(shù)并不成熟，特別是動(dòng) 力電池這個(gè)關(guān)鍵的部件，它的好壞直接影響到汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放甚至整車的安 全。對(duì)混合動(dòng)力汽車動(dòng)力整車和一些電控單元的數(shù)據(jù)采集，有利于開(kāi)發(fā)人員的了解混合動(dòng) 力汽車和其電控單元在不同工況下的運(yùn)行狀況，根據(jù)對(duì)采集信息的后期分析可采取相應(yīng)的
應(yīng)對(duì)策略。
目前，現(xiàn)有的行車記錄儀存在著諸多問(wèn)題，存儲(chǔ)器一般采用板嵌的EEPROM或 FLASH,數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量小，記錄周期短。采用RS232串口傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，速度慢，采用 USB傳輸時(shí)速度雖然快，在提取數(shù)據(jù)時(shí)，他們都離不開(kāi)PC機(jī)的參與，操作起來(lái)不是很方 便，實(shí)現(xiàn)成本高。采集的信號(hào)的種類不多，都沒(méi)有包括故障信息的采集。專門的故障檢測(cè) 儀器只能是定期的進(jìn)行檢測(cè)，也不能采集相關(guān)模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)，滿足不了開(kāi)發(fā)時(shí)的數(shù)據(jù)需 求。而國(guó)外的車載信息記錄記錄系統(tǒng)，不但價(jià)格昂貴，而且有些功能不能滿足自己的需求。 國(guó)內(nèi)還沒(méi)有專門針對(duì)混合動(dòng)力汽車進(jìn)行CAN總線和K線上的數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行優(yōu)盤海量 存儲(chǔ)和顯示的車載網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在系統(tǒng)中采用USB通訊技術(shù)等，使整個(gè)系統(tǒng)在 整車實(shí)際工作中操作更為方便。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為克服己有技術(shù)的不足之處，設(shè)計(jì)出一種混合動(dòng)力汽車用的數(shù)據(jù) 采集記錄儀，擴(kuò)充了數(shù)據(jù)記錄儀的功能，能夠在記錄一般數(shù)據(jù)時(shí)也能夠采集故障信息。本
系統(tǒng)還與液晶顯示模塊留有串口通信接口。能夠把采集來(lái)的數(shù)據(jù)直接和PC機(jī)相連傳輸數(shù) 據(jù)，更能夠通過(guò)HOST USB接口把數(shù)據(jù)海量存儲(chǔ)到優(yōu)盤或者是移動(dòng)硬盤。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的 簡(jiǎn)便化。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下-
一種混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀，該混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀包括CAN通信 模塊、K通信模塊、串口通信模塊、CPU處理模塊和USB通信模塊，CAN通信模塊、K 線通信模塊、串口通信模塊、USB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊均與CPU處理模塊相連，其中CAN通 信模塊和K線通信模塊是該記錄儀與混合動(dòng)力汽車的數(shù)據(jù)采集的接口模塊，分別與混合動(dòng) 力汽車的CAN總線和K線連接，混合動(dòng)力汽車CAN總線以及K線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)CAN 通信模塊、K通信模塊后，經(jīng)由CPU處理模塊處理后再通過(guò)USB通信模塊把數(shù)據(jù)海量存 儲(chǔ)到優(yōu)盤或者是移動(dòng)硬盤中去，或通過(guò)USB通信模塊把數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)，串口通信模塊 把相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息傳送給液晶顯示模塊進(jìn)行車輛信息數(shù)據(jù)的顯示。本實(shí)用新型所提出的混 合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀，提供一種通過(guò)CAN總線和K線連接整車采集數(shù)據(jù)，通過(guò)優(yōu)
盤海量存儲(chǔ)采集的數(shù)據(jù)以及專門的液晶顯示模塊進(jìn)行顯示相應(yīng)的故障和整車信息的記錄儀 器。這樣，在采集數(shù)據(jù)的時(shí)候就能夠直接提取大量的數(shù)據(jù)，方便快捷，不需要計(jì)算機(jī)或者 是其他的設(shè)備的參與，滿足大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的需求。系統(tǒng)不但能夠采集一般總線上傳輸 的信息，也結(jié)合了故障檢測(cè)功能，能夠采集混合動(dòng)力汽車上各電控單元的故障信息，通過(guò) 專用的液晶顯示模塊對(duì)其故障信息合整車狀態(tài)信息的顯示，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障，并且能 夠在發(fā)現(xiàn)故障后的第一時(shí)刻有針對(duì)性的對(duì)出現(xiàn)故障時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，大大減少了工 作強(qiáng)調(diào)，提高了工作效率。


圖1為混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀的整體結(jié)構(gòu)框圖2為混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀的CAN通信接口電路框圖3為混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀的K通信接口電路框圖4為混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀的串口通信接口電路框圖5為混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀的USB接口電路圖6為混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。 為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本記錄儀由以下模塊組成CAN通信模塊4， K通訊模塊，CPU 模塊，電源模塊，串口通信模塊，晶振模塊，復(fù)位模塊，USB通訊模塊，液晶顯示模塊， 具體的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。CAN通信模塊和K通訊模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，它們分別與 汽車上的CAN總線和K線相連。CPU模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、處理和傳送，與系統(tǒng)的各個(gè) 功能單元相連。電源模塊給記錄儀供電，與記錄儀中的需要供電的芯片電源引腳相連。串 口通信模塊負(fù)責(zé)將CPU中處理后的數(shù)據(jù)傳送給液晶顯示，與液晶顯示模塊相連。晶振模塊 與CPU相連，作用是為CPU提供外部時(shí)鐘信號(hào)源。復(fù)位模塊與CPU相連，作用是當(dāng)CPU 中的程序跑飛或運(yùn)行不正常時(shí)讓系統(tǒng)復(fù)位重新運(yùn)行。USB接口模塊負(fù)責(zé)把處理了的傳送給 優(yōu)盤或PC機(jī)，與外部存儲(chǔ)器相連。液晶顯示模塊負(fù)責(zé)顯示從串口傳來(lái)的要顯示的信息。
CAN通信模塊中采用Philips公司生產(chǎn)的TJA1050[1]總線收發(fā)器驅(qū)動(dòng)，該總線收發(fā)器 與CAN接口和DSP相連。相應(yīng)的CANH、 CANL對(duì)應(yīng)相連。在CANH和CANL之間還 必需接上一個(gè)120歐的終端電阻，相應(yīng)的接收、發(fā)送端與DSP2812相應(yīng)的CAN接收和發(fā) 送引腳相連，如圖2所示。K線通訊模塊采用Motorola公司專門為車輛診斷而開(kāi)發(fā)的雙向、 半雙工通訊接口芯片MC33290 [2]，可以實(shí)現(xiàn)串口與K線的電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的接收、發(fā) 送端與DSP2812相應(yīng)的串口通信接口 A (SCIA)的接收和發(fā)送引腳相連，汽車上的K線 接口與控制芯片MC33290[3]的ISO引腳相連如圖3所示。記錄儀另外的一個(gè)串口通信模 塊3采用MAXIM公司的MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)與液晶顯示模塊通訊，其相應(yīng)的接 收、發(fā)送端與DSP2812相應(yīng)的串口通信接口 B (SCIB)的接收和發(fā)送引腳相連。串口 B 用于液晶顯示模塊的連接，構(gòu)成一個(gè)人機(jī)交互系統(tǒng)，串口通信接口電路如圖4所示。本記 錄儀中的液晶顯示模塊是單獨(dú)的一個(gè)系統(tǒng)，也可以包括鍵盤操作單元。CPU采用的是TI 公司的DSP2812[4]，它具有很強(qiáng)的接口能力和嵌入能力，由于內(nèi)部有很大的存儲(chǔ)器，不需 要外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器；又因?yàn)閁SB采用的是并行接口傳輸方式以及采用的USB控制芯片功 能的特殊性，也不需要外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。電源模塊用于各模塊的供電。我們采用汽車上的 12V電源，經(jīng)過(guò)12V轉(zhuǎn)5V的DC/DC[5]開(kāi)關(guān)電源芯片將電壓轉(zhuǎn)換為5V，然后再通過(guò)DSP2812 的專用電源芯片TPS767D318[6]將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V和1.8V，這樣就可以滿足DSP2812 供電電壓3.3V和內(nèi)核電壓1.8V的特殊要求，USB和液晶顯示模塊都采用單獨(dú)5V供電， USB接口為優(yōu)盤提供電源。復(fù)位模塊就是指復(fù)位電路是系統(tǒng)不可缺少的一部分，它與DSP 的復(fù)位引腳相連接，當(dāng)程序跑飛或不正常運(yùn)行時(shí)可以讓系統(tǒng)復(fù)位重新運(yùn)行。晶振模塊利用 外部時(shí)鐘源為芯片提供時(shí)鐘信號(hào)，選擇外部無(wú)源晶振與DSP的X1/XCLKIN引腳和X2引
腳相連，再通過(guò)DSP鎖相環(huán)PLL電路進(jìn)行倍頻。USB通訊模塊是讓數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)到優(yōu)盤 的硬件基礎(chǔ)，這里是采用簡(jiǎn)單的硬件電路加上復(fù)雜的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)USB優(yōu)盤存儲(chǔ)。USB接 口電路采用南京沁恒電子有限公司性的一款高價(jià)比嵌入式USB主/從控制器芯片 CH375SV[7]，其接口電路圖如圖5所示。CH375SV的8位雙向數(shù)據(jù)接口引腳D0-D7與 DSP的相應(yīng)的XD0-XD7相連；讀選通輸入引腳RD#、寫選通輸入引腳WR#、復(fù)位引腳 RST弁分別連接到DSP的讀選通引腳、寫選通引腳以及復(fù)位輸入引腳；片選輸入引腳CS# 由DSP的CS2控制；地址輸入引腳AO分別與DSP的一個(gè)I/O 口引腳IOF0相連；中斷引 腳和DSP的一個(gè)中斷引腳相連。USB接口的VDD、 GND引腳為優(yōu)盤提供電源，通過(guò) CH375SV的DATA+和DATA-給優(yōu)盤或者PC機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。其中USB—HOST接口 Jl和 USB—DEVICE接口 J2連接見(jiàn)圖5， USB—DEVICE接口的電源由PC機(jī)提供，當(dāng)此接口連 上PC機(jī)時(shí)，會(huì)給DSP—個(gè)連上PC機(jī)的狀態(tài)信號(hào)，讓DSP的模式轉(zhuǎn)入從模式工作狀態(tài)， 此信號(hào)引腳與DSP的I/0口引腳I0F1相連。此夕卜，CH375SV需要單獨(dú)的外部晶振為其提 供時(shí)鐘信號(hào)，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性采用12MHz的有源晶振與CLK/X1相連接。
系統(tǒng)與汽車的CAN總線和K線的專門接口接通后，接上電源、USB接口插入優(yōu)盤， 優(yōu)盤的指示燈變亮，處于就緒狀態(tài)，并將人機(jī)交互系統(tǒng)通過(guò)串口通信連起，液晶顯示模塊 也處于就緒狀態(tài)， 一旦系統(tǒng)開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，通過(guò)DSP的處理后，系統(tǒng)就將數(shù)據(jù)源源不斷的 傳給優(yōu)盤，并將要顯示的故障等信息送給人機(jī)交互模塊，通過(guò)液晶顯示單元顯示。系統(tǒng)的 電路圖如圖6所示。
權(quán)利要求1、混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀，其特征在于該混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀包括CAN通信模塊、K線通信模塊、串口通信模塊、CPU處理模塊和USB通信模塊，CAN通信模塊、K通信模塊、串口通信模塊、USB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊均與CPU處理模塊相連，其中CAN通信模塊和K線通信模塊是該記錄儀與混合動(dòng)力汽車的數(shù)據(jù)采集的接口模塊，分別與混合動(dòng)力汽車的CAN總線和K線連接，混合動(dòng)力汽車CAN總線以及K線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分別經(jīng)過(guò)CAN通信模塊、K線通信模塊后，經(jīng)由CPU處理模塊處理后再通過(guò)USB通信模塊把數(shù)據(jù)海量存儲(chǔ)到優(yōu)盤或者是移動(dòng)硬盤中去，或通過(guò)USB通信模塊把數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)，串口通信模塊把相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息傳送給液晶顯示模塊進(jìn)行車輛信息數(shù)據(jù)的顯示。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀，其特征在于采用CAN通 信和K線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，從通信總線上采集的數(shù)據(jù)包括混合動(dòng)力汽車的各電控單 元的狀態(tài)參數(shù)和故障信息，以及整車的狀態(tài)參數(shù)信息。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀，其特征在于數(shù)據(jù)采集后 是通過(guò)USB通信模塊上傳數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)的方式有兩種，即通過(guò)HOST USB接口把數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 到優(yōu)盤或者是移動(dòng)硬盤，或通過(guò)DEVICEUSB接口把數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的 海量存儲(chǔ)和基于故障的信息存儲(chǔ)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀，其特征 在于所述CPU處理模塊中CPU采用TI公司的DSP2812。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀，其特征在于還包括晶振 模塊和復(fù)位模塊，分別與CPU處理模塊相連，所述晶振模塊利用外部時(shí)鐘源為芯片提供時(shí) 鐘信號(hào)，所述復(fù)位模塊用于當(dāng)程序跑飛或不正常運(yùn)行時(shí)，讓系統(tǒng)復(fù)位重新運(yùn)行。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種混合動(dòng)力汽車車輛信息記錄儀，主要是由通訊模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊組成。通訊模塊是指CAN通訊和K通訊以及串口通信三個(gè)模塊，CAN通訊和K通訊完成與整車相應(yīng)的總線連接，采集總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，串口通信與液晶顯示模塊相連接，顯示汽車各模塊電控單元的故障信息和車速等汽車狀態(tài)信息，本實(shí)用新型采用故障診斷K線和流行的CAN線相結(jié)合，及時(shí)地采集和發(fā)現(xiàn)故障；采用USB接口直接將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到優(yōu)盤可以脫離PC機(jī)，記錄儀也可以實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的連接。按照實(shí)際的需要，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)有故障出現(xiàn)時(shí)，存儲(chǔ)故障前后一段時(shí)間里的數(shù)據(jù)，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全部長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，投資少，使用方便，值得推廣和應(yīng)用。
文檔編號(hào)G07C5/00GK201177836SQ200820097938
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者勇 任, 周安健, 俊 李, 楊亞聯(lián), 秦大同, 嶺 蘇, 趙川林, 錢三平 申請(qǐng)人:重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司