專利名稱：一種車輛遠程信息采集及傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種通過與車輛通用診斷接口相連來采集車輛使用數(shù)據(jù)、并由無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸信息 的車輛遠程信息的采集及傳輸裝置。
背景技術(shù)：
目前，對車輛信息采集的方法有
一、 是在車輛內(nèi)安裝包括一個用于接收并處理GPS衛(wèi)星定位信號的GPS模塊的數(shù)據(jù)采集裝置，當(dāng)車輛 啟動時記錄車輛啟動時間，然后通過GPS衛(wèi)星定位信號計算車輛l秒內(nèi)行駛的里程數(shù)并進行累加，之后判 斷車輛是否停止，如果車輛尚未停止，則重復(fù)步驟，通過GPS衛(wèi)星定位信號計算車輛1秒內(nèi)行駛的里程數(shù) 并進行累加，直到判斷的結(jié)果是車輛已經(jīng)停止，然后記錄下車輛的停止時間及本次車輛行駛的總里程，車 輛的啟動時間、停止時間及本次行駛的總里程構(gòu)成車輛行駛的相關(guān)數(shù)據(jù)，最后，數(shù)據(jù)采集裝置將該行駛的 相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)中心。
二、 是將數(shù)據(jù)采集裝置與車輪上的傳感器以及車輛里程表相連，當(dāng)車輛啟動時，數(shù)據(jù)采集裝置收到來 自安裝于車輪的傳感器或車輛里程表的信號，記錄下車輛啟動的時間，經(jīng)過一定時間間隔累加并記錄車輛 行駛的里程數(shù)，然后根據(jù)傳感器或里程表判斷車輛是否已經(jīng)停止，如果車輛沒有停止，則重復(fù)步驟，如果 車輛停止了，則記錄下車輛的停止時間及本次車輛行駛的總里程，車輛的啟動時間、停止時間及本次形式 的總里程構(gòu)成本次車輛行駛的相關(guān)數(shù)據(jù)，最后，數(shù)據(jù)采集裝置將該行駛的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)中心。
以上通過GPS衛(wèi)星定位信號計算車輛1秒內(nèi)行駛的里程數(shù)并進行累加、記錄下車輛的停止時間及本次 車輛行駛的總里程的方法的缺點是信號不穩(wěn)定、采集速度慢。此方法需要GPS衛(wèi)星定位信號支持服務(wù)， 由于民用GPS接收器的準確度不夠，在計算車輛行駛里程上存在較大誤差，并且在GPS衛(wèi)星定位信號接收 不穩(wěn)定的地區(qū)無法使用該方法對車輛信息進行采集。
而使用數(shù)據(jù)采集裝置與車輪上的傳感器以及車輛里程表相連，根據(jù)傳感器或里程表的信號，記錄下車 輛啟動的時間，經(jīng)過一定時間間隔累加并記錄車輛行駛的里程數(shù)的方法的缺點是采集信息量少、功能簡 單，僅有車輛行駛里程數(shù)以及車輛的啟動時間、停止時間這幾項，不足以此為車輛提供全面服務(wù)。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型采用安裝在車輛上、使用汽車通用診斷協(xié)議、通過汽車通用數(shù) 據(jù)診斷接口與車輛進行數(shù)據(jù)通信的車輛遠程信息采集及傳輸裝置，該車輛遠程信息采集及傳輸裝置通過汽 車通用數(shù)據(jù)診斷接口和車輛ECU直接進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)對汽車各部件工作狀態(tài)信息采集，如行駛速度、 行駛里程數(shù)、發(fā)動機、變速箱、ABS (剎車)、機油傳感器等電子控制部件的工作狀態(tài)，最大最合理的利用 直接從車輛本身得到的數(shù)據(jù)資源來完善對車輛的服務(wù)和管理，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在信號不穩(wěn)定、采集速度 慢、采集信息量少、功能簡單等諸多技術(shù)問題。
本實用新型采用STMicroeletronics公司的STR71xF系列嵌入式微控制器芯片作為主程序控制器， STR71xF微控制器將與其連接的數(shù)據(jù)采集模塊從車輛內(nèi)部電子控制單元即ECU采集到的汽車使用相關(guān)數(shù)據(jù)， 利用Motorola G2x系列GRPS無線通訊模塊將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)中，然后中 國移動將數(shù)據(jù)傳送到指定了地址(IP地址或域名)的測控中心的計算機。
本實用新型的技術(shù)方案如下 一種車輛遠程信息采集及傳輸裝置，包括機殼、印制電路板、數(shù)據(jù)采集控制模塊、主程序控制模塊、移動通信模塊、移動通信天線、電源模塊，印制電路板安裝于機殼內(nèi)部， 數(shù)據(jù)采集控制模塊與主程序控制模塊相連接；主程序控制模塊與移動通信模塊相連接；移動通信模塊與移 動通信天線相連接；電源模塊分別與數(shù)據(jù)采集控制模塊、主程序控制模塊、移動通信模塊相連接，為上述 模塊提供工作電壓；上述模塊及移動通信天線都安裝在印制電路板上；數(shù)據(jù)采集控制模塊與具有行駛速度、 行駛里程數(shù)、發(fā)動機、變速箱、剎車、機油變化信息的車輛內(nèi)部電子控制單元相連接。 本實用新型采取的技術(shù)方案中，數(shù)據(jù)采集控制模塊包括
車輛0BD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器，采用8位微控制器芯片，用于汽車通用數(shù)據(jù)診斷接口 (0BD接口)與RS232 接口之間轉(zhuǎn)換車輛OBD診斷協(xié)議，使主程序控制器可以使用AT指令通過汽車通用數(shù)據(jù)診斷接口 (0BD接 口)訪問車輛ECU。
CAN協(xié)議控制器，用于發(fā)送和接收車輛CAN總線與車輛0BD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器之間的標準數(shù)據(jù)幀、擴展 數(shù)據(jù)幀以及遠程幀。CAN協(xié)議控制器與車輛0BD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器的連接是通過業(yè)界標準串行外設(shè)接口 (Serial Peripheral Interface, SPI接口)來實現(xiàn)，CAN協(xié)議控制器由外部晶體振蕩器提供時鐘信號。
CAN收發(fā)器，作為CAN協(xié)議控制器和車輛CAN總線之間的接口 ，為車輛CAN總線提供差動發(fā)送性能， 為CAN協(xié)議控制器提供差動接收性能。
主程序控制模塊包括
主程序控制器，采用16/32位微控制器芯片，以工業(yè)標準的ARM7TDMI 32位RISC CPU為內(nèi)核，內(nèi)置 C細接口的低成本64k字節(jié)閃存。該微控制器提供同級芯片中最佳的閃存隨機存取時間，直接從閃存的速 率高達33fflz;由于采用突發(fā)加速技術(shù)，順序代碼零等待狀態(tài)，最大存取速率為50MHz。
看門狗電路，為提高主程序控制器的抗干擾能力，應(yīng)用微處理器監(jiān)控芯片構(gòu)成的電路為主程序控制器 t作提供上電、掉電復(fù)位，電源電壓監(jiān)控、看門狗等功能。
移動通信模塊，包括
GRPS無線通信模塊，采用嵌入式高速的GSM/GPRS/EDGE模塊，該模塊支持四頻850/900/1800/1900細z， 可實現(xiàn)了M2M的高速無縫連接，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議線，支持JAVA，加速和方便了數(shù)據(jù)傳輸過程。
SIM卡，采用接入中國移動網(wǎng)絡(luò)的SIM卡，為GPRS無線通信模塊接入GPRS通信網(wǎng)絡(luò)提供身份鑒權(quán)憑證。
開關(guān)穩(wěn)壓電源電路，為GRPS無線通信模塊提供穩(wěn)壓電源。利用該開關(guān)穩(wěn)壓電源芯片和極少的外圍器 件構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路，為GRPS無線通信模塊的穩(wěn)定、可靠工作提供低紋波工作電壓。 電源模塊，包括
使用AMP連接器接入12V汽車電源，再經(jīng)過由兩片低壓差電壓調(diào)節(jié)器芯片構(gòu)成電壓轉(zhuǎn)換電路把12V汽 車電源轉(zhuǎn)換成3.3V電壓為數(shù)據(jù)采集控制模塊、主程序控制模塊、移動通信模塊供電。
所述數(shù)據(jù)采集控制模塊的車輛OBD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器采用8位微控制器LPC9xx系列芯片，并采用外部 晶體振蕩器提供時鐘信號。
所述車輛OBD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器經(jīng)過由電阻和三極管組成開關(guān)電路后與汽車通用數(shù)據(jù)診斷接口的K線和 L線進行數(shù)據(jù)通信。
所述數(shù)據(jù)采集控制模塊的CAN協(xié)議控制器采用CAN協(xié)議控制器MCP251x系列芯片，并采用外部晶體振 蕩器提供時鐘信號。
所述數(shù)據(jù)采集控制模塊的CAN協(xié)議控制器通過業(yè)界標準串行外設(shè)接口 (Serial Peripheral Interface, SPI)與車輛OBD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接。
所述數(shù)據(jù)采集控制模塊的CAN收發(fā)器采用CAN收發(fā)器TJA105x芯片。所述數(shù)據(jù)采集控制模塊的CAN收發(fā)器經(jīng)過對地的電容組成RC低通濾波器連接到車輛CAN總線線路的H 線和L線。
所述主程序控制模塊的主程序控制器采用16/32位微控制器STR71xF系列芯片。 所述主程序控制模塊的看門狗電路采用微處理器監(jiān)控器IMP70x系列芯片及外圍電路構(gòu)成的集成電路。 所述移動通信模塊的GRPS無線通信模塊采用MOTOROLA G2x系列模塊。 所述移動通信模塊的SIM卡采用接入中國移動網(wǎng)絡(luò)的SIM卡。
所述移動通信模塊的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路采用開關(guān)穩(wěn)壓電源芯片中的LM257x系列芯片。 所述電源模塊，通過AMP的型號為l-9635xx的連接器與車輛電源部件連接，接入12V汽車電源，由 兩塊低壓差電壓調(diào)節(jié)器LM1117-5. 0x、 LM1117-3. 3x芯片和電容構(gòu)成電壓轉(zhuǎn)換電路把12V汽車電源轉(zhuǎn)換成 3. 3V電壓為數(shù)據(jù)采集控制模塊、主程序控制模塊、移動通信模塊供電。
整個車輛遠程信息采集及傳輸裝置的工作流程為移動通信天線將收到的采集數(shù)據(jù)控制指令傳送到移 動通信模塊，由移動通信模塊將該指令送到主程序控制模塊進行輸出控制處理，然后把控制指令送入數(shù)據(jù) 采集控制模塊，數(shù)據(jù)采集控制模塊通過汽車內(nèi)部診斷協(xié)議與車輛內(nèi)部電子控制單元(ECU)進行通信，實 現(xiàn)對車輛發(fā)動機啟動或關(guān)閉信號檢測、發(fā)動機控制系統(tǒng)檢測、變速箱控制系統(tǒng)信號檢測、機油壓力傳感器 信號檢測、燃油傳感器信號檢測、車速傳感器車速脈沖信號檢測、轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速脈沖信號檢測、加速度 傳感器信號檢測、制動系控制系統(tǒng)信號檢測、離合器控制系統(tǒng)信號檢測等操作，檢測到的信息可包括車 輛實時行駛速度、行駛里程數(shù)、機油壓力狀態(tài)、燃油使用狀態(tài)、發(fā)動機運行變化等；以上檢測到的信息送 回數(shù)據(jù)采集控制模塊處理，并通過主程序控制器進行輸出控制處理后把采集數(shù)據(jù)傳送給移動通信模塊及移 動通信天線發(fā)送出去。
說明附圖


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型的數(shù)據(jù)采集控制模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本實用新型的主程序控制模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
圖4為本實用新型的移動通信模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
圖5為本實用新型的電源模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
圖6為本實用新型的功能示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作詳細說明。
圖l是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其由數(shù)據(jù)采集控制模塊l、主程序控制模塊2、移動通信模塊3、移 動通信天線4、電源模塊5、印制電路板6、機殼7構(gòu)成。
數(shù)據(jù)采集控制模塊1與主程序控制模塊2相連接；主程序控制模塊2與移動通信模塊3相連接；移動 通信模塊3與移動通信天線4相連接；電源模塊5分別與數(shù)據(jù)采集控制模塊1、主程序控制模塊2、移動
通信模塊3相連接，為上述模塊提供工作電壓；上述模塊及移動通信天線4都安裝在印制電路板6上；數(shù)
據(jù)采集控制模塊1與具有行駛速度、行駛里程數(shù)、發(fā)動機、變速箱、ABS (剎車)、機油變化等信息的車輛 內(nèi)部電子控制單元(ECU)相連接；印制電路板6安裝f機殼7內(nèi)部。
以下對本實用新型各功能模塊作詳細說明
圖2為本實用新型的數(shù)據(jù)采集控制模塊電路結(jié)構(gòu)圖，在本實施例中對其中的MCU11采用的芯片是
5LPC936, MCU12采用的芯片是MCP2515， MCU13采用的芯片是TJA1050。
MCUll、 MCU12、 MCU13與電源模塊5相連，由電源模塊5為這三個MCU分別提供工作電壓3. 3V、 5V、 5V。MCU11由7. 3728朋z的外部晶體振蕩器提供時鐘信號，MCU12由4MHz的外部晶體振蕩器提供時鐘信號。 MCU12通過業(yè)界標準串行外設(shè)接口 (Serial Peripheral Interface, SPI)與MCUll連接。
MCUll的作用是車輛OBD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器。MCUll通過由三極管和電阻構(gòu)成的開關(guān)電路與車輛OBD接 口的K線、L線連接，通過SPI接口與MCU12連接；MCUll接收車輛ECU傳送的車輛使用數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換車輛 OBD診斷協(xié)議，使主程序控制模塊可使用AT指令與車輛ECU進行通訊。
MCU12的作用是CAN協(xié)議控制器，MCU12將從MCU13接收到的車輛CAN總線的串行數(shù)據(jù)流譯碼，發(fā)送 和接收車輛CAN總線與MCUll之間的標準數(shù)據(jù)幀、擴展數(shù)據(jù)幀以及遠程幀。MCU12通過業(yè)界標準串行外設(shè) 接口 (Serial Peripheral Interface, SPI接口)與MCUll連接，其實現(xiàn)方式為MCU12的SPI接口管腳 SCK， SI， SO與MCUll的SPI接口管腳SPICLK， MOSI， MISO連接。MCU 12的INTO, CS， RST管腳與MCUll 相應(yīng)管腳連接為兩芯片提供中斷信號、片選信號和復(fù)位信號。通過SPI接口設(shè)置MCU12控制寄存器中的相 應(yīng)位或使用發(fā)送使能引腳均可啟動發(fā)送操作，并使用標準的SPI讀/寫指令以及專門的SPI命令來讀/寫 MCU12所有的寄存器。MCUll的數(shù)據(jù)和命令通過SI引腳傳送到MCU12中，且數(shù)據(jù)在SCK時鐘信號的上升 沿傳送進去，MCU12在SCK的下降沿通過SO引腳傳送到MCUll。
MCU13的作用是CAN收發(fā)器，作為MCU12和車輛CAN總線之間的接口，為車輛CAN總線提供差動發(fā)送 性能，為MCU12提供差動接收性能。MCU12通過TXD管腳輸出串行的數(shù)據(jù)流至MCU13， MCU13的內(nèi)部比較器 將差動的總線信號轉(zhuǎn)換成邏輯電平信號并在RXD管腳輸出連接到MCU12, MCU13則通過它的兩個有差動接 收和發(fā)送能力的總線終端CANH和CANL經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換開關(guān)電路連接到汽車總線線路的H線和L線。
圖3為本實用新型的主程序控制模塊電路結(jié)構(gòu)圖，在本實施例中對其中的MCU21采用的芯片是 STR712F， MCU22采用的芯片是IMP706TESA。
MCU21、 MCU22與電源模塊5相連，由電源模塊5為這兩個MCU分別提供工作電壓3. 3V、 3. 3V。 MCU21 由16MHz的外部晶體振蕩器提供時鐘信號。
MCU21的作用是主程序控制器，從UARTO接口接收來自移動通信模塊3的控制指令信號；通過UARTl 接口向MCUll輸出與車輛OBD接口通信的AT指令；從UARTl接口接收來自數(shù)據(jù)采集控制模塊1的車輛OBD 信號；經(jīng)主程序控制器內(nèi)部的RAM存儲器、時鐘與數(shù)據(jù)存儲器進行數(shù)據(jù)存儲運算的得到的運算結(jié)果；通過 UARTO接口向MCU31輸出運算處理得到的車輛使用數(shù)據(jù)。
MCU22的作用是主程序控制器工作監(jiān)控器，MCU22與外圍電路構(gòu)成的看門狗集成電路為MCU21的工作 提供上電、掉電復(fù)位、電源電壓監(jiān)控、看門狗等功能。
圖4為本實用新型的移動通信模塊電路結(jié)構(gòu)圖，在本實施例中對其中的MCU31采用的嵌入式高速 GSM/GPRS模塊是MOTOROLA G24模塊，MCU32采用的SIM卡是接入中國移動通信的SIM服務(wù)卡，MCU33采用 的LM2576。
MCU31的作用是GPRS無線通信模塊，通過MCU21的UARTO接口的RXD、 TXD接口作為AT指令和數(shù)據(jù)的 傳輸通道，實現(xiàn)主程序控制模塊2的GPRS無線上網(wǎng)功能，通過移動通信天線4接收、發(fā)送數(shù)據(jù)。MCU31的 工作電壓由MCU33與其外圍電路構(gòu)成的高效穩(wěn)壓電路提供。
MCU32的作用是作為MCU31接入GPRS通信網(wǎng)絡(luò)提供身份鑒權(quán)憑證，以及提供信息加密算法。MCU32通 過CLK、 RST、 VCC、 DI0這幾個管腳與MCU31的SIM—CLK、 SIM_ RST—N、 SIM_ VCC、 SIM—DIO這幾個管腳的 連接實現(xiàn)其連接GPRS網(wǎng)絡(luò)功能。
MCU33的作用是為MCU31提供穩(wěn)壓工作電源，從電源模塊5引入12V輸入電壓，經(jīng)過利用MCU33和電容、電阻以及穩(wěn)壓二極管構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路，輸出為MCU31的穩(wěn)定、可靠工作提供的低紋波輸出電壓。 圖5為本實用新型的電源模塊電路結(jié)構(gòu)圖，其中通過AMP的型號為1-963539-1的連接器與車輛電源
部件連接，接入12V汽車電源，由兩塊低壓差電壓調(diào)節(jié)器LM1117-5.0、 LM1117-3.3芯片和電容構(gòu)成電壓
轉(zhuǎn)換電路把12V汽車電源轉(zhuǎn)換成3.3V電壓為數(shù)據(jù)采集控制模塊、主程序控制模塊、移動通信模塊供電，
構(gòu)成本實用新型的電源模塊5。
以圖6所示的本實用新型的功能示意圖對本實用新型的工作流程作說明
移動通信模塊3通過移動通信天線4接收由GPRS無線網(wǎng)絡(luò)為載體傳播的ASCII碼形式的采集車輛使 用信息數(shù)據(jù)的控制指令信號，通過MCU21與MCU31之間的串行數(shù)據(jù)口 G20TXD和G20RXD作為AT指令和數(shù) 據(jù)的傳輸通道，傳輸移動通信模塊3收到的上位機指令至主程序控制模塊2;為保證MCU31工作正常，由 MCU33及其外圍電路構(gòu)成的穩(wěn)壓電路為MCU31提供低紋波輸出電壓。
主程序控制器MCU21通過其內(nèi)部的RAM存儲器、外部時鐘與數(shù)據(jù)存儲器對MCU31傳送的ASCII碼形式 的采集車輛使用信息數(shù)據(jù)的控制指令信號進行存儲和運算，并將運算結(jié)果轉(zhuǎn)化成AT指令，通過MCU21與 MCU11之間串行數(shù)據(jù)口 OBD TXD和OBD RXD傳送至MCU11內(nèi)為保證MCU21工作正常，由MCU22及其外圍 部件構(gòu)成的看門狗電路對主程序控制器MCU21進行工作監(jiān)控。從MCU21發(fā)出的信息可能是主程序控制器的 內(nèi)部AT指令，也可能是需要重新格式化后傳送給車輛CAN總線的命令信息。
當(dāng)MCU21發(fā)出的信息是AT指令時，主程序控制器MCU21的運算結(jié)果和采集數(shù)據(jù)的AT指令通過MCU11 的K—Send和L—Send接口，經(jīng)過三極管、電阻組成的電平轉(zhuǎn)換開關(guān)電路，送入車輛OBD接口的K線和L線， 實現(xiàn)對車輛發(fā)動機啟動或關(guān)閉信號檢測、發(fā)動機控制系統(tǒng)檢測、變速箱控制系統(tǒng)信號檢測、機油壓力傳感 器信號檢測、燃油傳感器信號檢測、車速傳感器車速脈沖信號檢測、轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速脈沖信號檢測、加速 度傳感器信號檢測、制動系控制系統(tǒng)信號檢測、離合器控制系統(tǒng)信號檢測等操作，檢測到的信息可包括 車輛實時行駛速度、行駛里程數(shù)、機油壓力狀態(tài)、燃油使用狀態(tài)、發(fā)動機運行變化等；
MCU11與車輛OBD接口的K線和L線通信成功后，以上檢測到的OBD信號經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換開關(guān)電路，由 K—Rev和L—Rev接口返回MCU11 ，MCU11把從車輛OBD接口的K線和L線讀取的OBD信號通過內(nèi)部運算分析， 轉(zhuǎn)化成計算機能識別的AT字符信息，通過MCU11與MCU21之間串行數(shù)據(jù)口 OBD TXD和OBD RXD傳送至主 程序控制器MCU21內(nèi)。
如果主程序控制器MCU21與MCUll之間串行數(shù)據(jù)口 OBD TXD和OBD RXD上傳輸?shù)男畔⒉皇且訟禾卩T開 頭的，那么它們就是車輛CAN總線的命令，需要CAN協(xié)議控制器MCU12對這些車輛CAN總線的命令進行重 新格式化后再傳送至車輛CAN總線。這些車輛CAN總線的命令將會由MCU11通過SPI接口連接到MCU12, 由CAN協(xié)議控制器MCU12來處理所有來往于車輛CAN總線與主程序控制器MCU21之間的報文接收和發(fā)送， 發(fā)送和接收車輛CAN總線的標準數(shù)據(jù)幀、擴展數(shù)據(jù)幀以及遠程幀。
為保證從汽車C認總線線路得到的數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，在CAN協(xié)議控制器MCU12與車輛CAN總線之間，加 入CAN收發(fā)器MCU13，為CAN協(xié)議控制器MCU12提供差動接收性能，為車輛CAN總線提供差動發(fā)送性能。 MCU12通過串行數(shù)據(jù)口 TXD管腳輸出串行的數(shù)據(jù)流至MCU13, MCU13則通過它的兩個有差動接收和發(fā)送能力 的終端接口 CANH和CANL經(jīng)過對地的電容組成RC低通濾波器連接到車輛CAN總線線路的H線和L線，完 成主程序控制器MCU11與車輛CAN總線之間的數(shù)據(jù)通信，獲取汽車CAN總線線路的H線和L線得到的差動 的總線信號。
CAN收發(fā)器MCU13的內(nèi)部比較器將從汽車CAN總線線路的H線和L線得到差動的總線信號，轉(zhuǎn)換成邏 輯電平信號并從MCU13的串行數(shù)據(jù)口 KXD管腳輸出傳送到CAN協(xié)議控制器MCU12，由CAN協(xié)議控制器MCU12 對這些車輛CAN總線信號進行重新格式化后，通過SPI接口傳送至MCU11;由車輛OBD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器MCU11把車輛CAN總線信號通過內(nèi)部運算分析，轉(zhuǎn)化成計算機能識別的AT字符信息。
以上由車輛通用診斷接口 (0BD接口 ) K線和L線接收到的信息，以及由汽車CAN總線線路的H線和L 線接收到的信息，在MCU11內(nèi)都將轉(zhuǎn)化成可以被計算機能識別的AT字符信息，通過MCU11與MCU21之間 串行數(shù)據(jù)口 OBD TXD和OBD RXD傳送至MCU21內(nèi)；由主程序控制器MCU21內(nèi)部的RAM存儲器、外部時鐘與 數(shù)據(jù)存儲器對MCU21傳送的AT字符信息進行存儲和運算，將運算結(jié)果轉(zhuǎn)化成ASCII碼格式，通過MCU21 與MCU31之間的串行數(shù)據(jù)口 G20TXD和G20RXD傳送到MCU31;由MCU31通過移動通信天線4發(fā)送由GPRS無 線網(wǎng)絡(luò)為載體傳播的ASCII碼形式的采集到的車輛使用數(shù)據(jù)信息。
本實用新型的優(yōu)點在于 一、具有能夠與車輛自動建立通信并提供OBD系統(tǒng)診斷服務(wù)的連接接口； 二、 能夠獲取并顯示車輛的OBD系統(tǒng)對各個部件或系統(tǒng)的診斷支持情況和診斷的完成情況(就緒狀態(tài) Readiness status);三、能獲取并顯示與汽車排放相關(guān)的當(dāng)前數(shù)據(jù)流；四、能獲取車輛OBD系統(tǒng)產(chǎn)生故 障代碼時存儲的凍結(jié)帖數(shù)據(jù)；五、能夠閱讀車輛ECU基本信息，包括車輛VIN碼(車輛識別代號編碼Vehicle Identifcation N咖ber)、軟件標定版本號、軟件修訂識別號等；六、根據(jù)通訊協(xié)議描述，獲取并顯示汽 車OBD系統(tǒng)與排放有關(guān)的測試參數(shù)和結(jié)果；七、適用于各種車型，不易被損壞，并確保使用者得不到錯誤 的信息以及讀取有效的OBD系統(tǒng)信息。
相關(guān)技術(shù)術(shù)語的名詞解釋
ECU:電控單元是電子控制燃油噴射系統(tǒng)的核心控制元件。ECU實際上是一個微型計算機，它一方面接 收來自傳感器的信號，另一方面完成對這些信息的處理，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令來控制執(zhí)行元件的正確動 作，這樣，發(fā)動機的性能、燃油消耗和廢氣排放都可保持在最佳狀態(tài)。除此之外，電控單元還有自動切斷 電動汽油泵電路的功能，如減速斷油控制就是當(dāng)車輛在高速行使中突然松開油門踏板減速時(強制怠速工 況)，由計算機自動中斷燃油噴射，直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定的低轉(zhuǎn)速時再恢復(fù)噴油。其目的是為了控 制急減速時有害物的排放減少燃油消耗，促使發(fā)動機轉(zhuǎn)速盡快下降，有利于車輛減速。在冷車啟動后，若 發(fā)動機尚未暖車即讓車輛行駛，電控單元還有限制轉(zhuǎn)速迅速升高的功能，以防止發(fā)動機氣缸在冷車時過度 磨損。
OBD: On-Board Diagnostics,車載電腦診斷系統(tǒng)，車輛維修人員可使用該設(shè)備對所有根據(jù)標準生產(chǎn) 的車輛在同一位置通過同樣的診斷接口進行故障診斷。
SPI接口的全稱是Serial Peripheral Interface,意為串行外圍接口 。 SPI接口主要應(yīng)用在 EEPROM， FLASH,實時時鐘,AD轉(zhuǎn)換器,還有數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間。
CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)的簡稱。為了簡化電路和降低成本，汽車上 多個ECU之間的信息傳遞就要采用一種稱為多路復(fù)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將整車的ECU形成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也 就是CAN數(shù)據(jù)總線。
看門狗電路看門狗電路是用來檢測微處理器是否工作正常的，如果單片機應(yīng)用系統(tǒng)工作不正常，程 序飛掉，看門狗電路的輸入端就不會被觸發(fā)，那么看門狗電路的輸出端就會產(chǎn)生一個復(fù)位脈沖，使系統(tǒng)復(fù) 位。
AT指令A(yù)T指令是調(diào)制解調(diào)器通信接口的工業(yè)標準，AT指令是調(diào)制解調(diào)器可以識別并執(zhí)行的命令。 AT指令簡單容易掌握，使用它配合通信軟件工作與遠端系統(tǒng)通信發(fā)起或應(yīng)答一個呼叫。
8
權(quán)利要求1. 一種車輛遠程信息采集及傳輸裝置，其特征是，包括機殼、印制電路板、數(shù)據(jù)采集控制模塊、主程序控制模塊、移動通信模塊、移動通信天線、電源模塊，印制電路板安裝于機殼內(nèi)部，數(shù)據(jù)采集控制模塊與主程序控制模塊相連接；主程序控制模塊與移動通信模塊相連接；移動通信模塊與移動通信天線相連接；電源模塊分別與數(shù)據(jù)采集控制模塊、主程序控制模塊、移動通信模塊相連接，為上述模塊提供工作電壓；上述模塊及移動通信天線都安裝在印制電路板上；數(shù)據(jù)采集控制模塊與具有行駛速度、行駛里程數(shù)、發(fā)動機、變速箱、剎車、機油變化信息的車輛內(nèi)部電子控制單元相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛遠程信息采集及傳輸裝置，其特征是，數(shù)據(jù)采集控制模塊包括 車輛0BD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器，采用8位微控制器LPC9xx系列芯片，用于汽車通用數(shù)據(jù)診斷接口與計算機RS232接口之間轉(zhuǎn)換車輛0BD診斷協(xié)議，使主程序控制模塊可以使用AT指令通過汽車通用數(shù)據(jù)診斷接 口訪問車輛電子控制單元；CAN協(xié)議控制器，采用MCP251x系列芯片，用于發(fā)送和接收車輛CAN總線與車輛0BD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器 之間的標準數(shù)據(jù)幀、擴展數(shù)據(jù)幀以及遠程幀；CAN收發(fā)器，采用CAN收發(fā)器TJA105x芯片，作為CAN協(xié)議控制器和車輛CAN總線之間的接口 ，為車 輛CAN總線提供差動發(fā)送性能，為CAN協(xié)議控制器提供差動接收性能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛遠程信息采集及傳輸裝置，其特征是，所述車輛OBD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器 采用外部晶體振蕩器提供時鐘信號，經(jīng)過由電阻和三極管組成開關(guān)電路后與汽車通用數(shù)據(jù)診斷接口的K線 和L線進行數(shù)據(jù)通信。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛遠程信息采集及傳輸裝置，其特征是，所述的CAN協(xié)議控制器通過業(yè) 界標準串行外設(shè)接口與車輛OBD診斷協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的車輛遠程信息采集及傳輸裝置，其特征是，所述主程序控制模塊的主程序 控制器采用16/32位微控制器STR71xF系列芯片，采用外部晶體振蕩器提供時鐘信號，該主程序控制器使 用AT指令與車輛內(nèi)部電子控制單元進行數(shù)據(jù)通信，并將數(shù)據(jù)釆集模塊采集的數(shù)據(jù)傳送至移動通信模塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛遠程信息采集及傳輸裝置，其特征是，由微處理器監(jiān)控器IMP70x系 列芯片與外圍電路構(gòu)成的集成電路為主程序控制器工作提供上電、掉電復(fù)位、電源電壓監(jiān)控、看門狗功能。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛遠程信息采集及傳輸裝置，其特征是，所述移動通信模塊的GPRS無 線通信模塊釆用MOTOROLA G2x系列模塊，為數(shù)據(jù)傳輸提供穩(wěn)定高速無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，接收和發(fā)送來往于遠 程計算機與車輛內(nèi)部電子控制單元之間的數(shù)據(jù)通信。
8. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛遠程信息采集及傳輸裝置，其特征是，采用中國移動通信的SIM卡為 GPRS無線通信模塊接入GPRS通信網(wǎng)絡(luò)提供身份鑒權(quán)憑證。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛遠程信息采集及傳輸裝置，其特征是，所述移動通信模塊的GPRS無 線通信模塊采用開關(guān)穩(wěn)壓電源芯片中的LM257x系列芯片和外圍器件構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路，為GPRS無線通信 模塊提供低紋波工作電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛遠程信息采集及傳輸裝置，其特征是，所述電源模塊采用AMP 1-9635xx 系列連接器與汽車電源部件連接，接入12V汽車電源，再通過由兩塊低壓差電壓調(diào)節(jié)器LM1117x系列芯片 構(gòu)成電壓轉(zhuǎn)換電路，將12V汽車電源轉(zhuǎn)換成3.3V的工作電壓，為數(shù)據(jù)采集控制模塊、主程序控制模塊、 移動通信模塊供電。
專利摘要本實用新型涉及車輛遠程信息采集及傳輸裝置，其印制電路板安裝于機殼內(nèi)部，數(shù)據(jù)采集控制模塊與主程序控制模塊相連接；主程序控制模塊與移動通信模塊相連接；移動通信模塊與移動通信天線相連接；電源模塊分別與數(shù)據(jù)采集控制模塊、主程序控制模塊、移動通信模塊相連接，為上述模塊提供工作電壓；上述模塊及移動通信天線都安裝在印制電路板上；數(shù)據(jù)采集控制模塊與車輛內(nèi)部電子控制單元相連接。本實用新型采用安裝在車輛上、使用汽車通用診斷協(xié)議、通過汽車通用數(shù)據(jù)診斷接口與車輛進行數(shù)據(jù)通信的車輛遠程信息采集及傳輸裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在信號不穩(wěn)定、采集速度慢、采集信息量少、功能簡單的問題。
文檔編號G07C5/08GK201237804SQ20082016266
公開日2009年5月13日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日
發(fā)明者立 徐 申請人:立 徐