CN100461045C

CN100461045C - 双路can总线车载远程通讯及卫星定位系统

Info

Publication number: CN100461045C
Application number: CNB2007100437418A
Authority: CN
Inventors: 何创新; 李彦明; 刘成良
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2027-07-12
Also published as: CN101114165A

Abstract

一种机电设备技术领域的双路CAN总线远程通信及卫星定位车载系统，其中：两个CAN总线收发器通过数据信号线与中央控制器相联，实现车载系统状态信息向中央控制器的传输；中央控制器通过数据信号线及控制信号线与远程通讯与定位模块相联，实现定位信息的采集、远程通讯功能的控制及数据的远程传输；串行数据存储器通过信号线与中央控制器连接，实现被监测对象身份识别信息、采样周期、服务器IP地址的存储；电平转换器与中央控制器相联，实现中央控制器与外部设备之间的电平匹配；SIM卡设置在SIM卡座内，GSM天线、GPS天线与远程通讯与定位模块相联，实现远程通讯与定位。本发明可以满足对工程机械工作状况和地理坐标信息远程无线实时监控的需要。

Description

双路CAN总线车载远程通讯及卫星定位系统

技术领域

本发明涉及到一种定位系统，具体是一种双路CAN总线远程通信及卫星定位车载系统，属于机电设备技术领域。

背景技术

随着基于CAN总线的控制系统在工程机械中的逐渐广泛应用，通过采集CAN总线数据对工程机械的柴油机、液压系统及其它工作状况进行实时监控，是一个非常有效可行的方法。GPS模块可以免费的接收全球定位系统GPS提供的地理位置信息及时间信息。通用分组无线业务(GPRS)是一种以全球手机系统(GSM)为基础的数据传输技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点，已经比较广泛应用在各种远程无线数据传输领域。

经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利“具有多种数据采集方式的车载工程机械卫星定位通信终端”，申请号200610038337.7，公开日2006年7月26日，该专利公开了一种具有多种数据采集方式的车载工程机械卫星定位通信终端：以微控制器51单片机为中心，针对不同工程机械设备采用CAN总线接口或RS232总线接口或开关量和模拟量输入接口获取工程机械的工作状态信息，通过GPS模块获取卫星定位信息，通过GSM模块与远程上位机进行数据通信。该发明存在以下不足：[1]。只有1路CAN总线接口，无法满足很多工程机械双路CAN总线数据采集的需要；[2]。采用独立的GPS模块和GSM模块，增加了系统复杂度，也增加了硬件成本；[3]。采用单片机作为中央处理器，片上资源不够用，如串口不能满足需要，需要增加串口切换电路，内存不能满足需要，需要扩展了片外存储器，没有片内CAN总线控制器，需要外部扩展等；[4]。监测参数单一，不能远程灵活调整。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于的双路CAN总线远程通信及卫星定位车载系统，使其满足对工程机械工作状况和地理坐标信息远程无线实时监控的需要，并解决上述背景技术中的不足。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：中央控制器、两个CAN总线收发器、远程通讯与定位模块、串行数据存储器、电平转换器、GSM天线、GPS天线、SIM卡座及SIM卡，两个CAN总线收发器通过数据信号线与中央控制器相联，实现车载系统状态信息向中央控制器的传输。中央控制器通过数据信号线及控制信号线与远程通讯与定位模块相联，实现定位信息的采集、远程通讯功能的控制及数据的远程传输。串行数据存储器通过信号线与中央控制器连接，实现被监测对象身份识别信息、采样周期、服务器IP地址的存储。电平转换器与中央控制器相联，实现中央控制器与外部设备之间的电平匹配。SIM卡设置在SIM卡座内，GSM天线、GPS天线与远程通讯与定位模块相联，实现远程通讯与定位。SIM卡实现电信网对远程通讯与定位模块的识别，远程通讯与定位模块通过GSM天线进行数据的无线传输，通过GPS天线进行地理位置信息的获取。

所述中央控制器包括CAN信号收发模块、CAN协议分析及数据处理模块、控制单元，CAN信号收发模块通过信号线与CAN协议分析及数据处理模块相联，CAN协议分析及数据处理模块另外通过信号线与控制单元相联，控制单元输出与系统其它部分相联。CAN协议分析及数据处理模块实现CAN总线上监测参数的选择、过滤、身份识别以及监测参数的转发及压缩处理。CAN信号收发模块内部包含两路CAN控制信号，分别与两个CAN总线收发器信号线相联，CAN信号收发模块将外部CAN总线信息传输到CAN协议分析及数据处理模块，经分析处理后传送到控制单元。控制单元实现对远程通讯与定位模块、串行数据存储器的操作控制。

所述远程通讯与定位模块为集无线通讯单元与地理信息获取单元于一体的集成模块，无线通讯单元、地理信息获取单元分别独立与中央控制器中的控制单元相联。GSM天线、SIM卡与无线通讯单元相联，实现数据信息的无线传输；GPS天线与地理信息获取单元相联，获取系统的地理位置信息。

所述串行数据存储器为I²C总线的串行电可擦写可编程只读存储器，与中央控制器的控制单元相联，用于被监测参数身份识别信息、采样周期、监控服务器IP地址的存储，可通过无线通讯单元由监控服务器实现远程在线修改、调整。

本发明采用中央控制器实现两路CAN信号参数的采集，实现了对工程机械全部参数采集，同时简化了系统设计。采用集无线通讯单元与地理信息获取单元于一体的远程通讯与定位模块简化了系统，提高可靠性，并具有监测参数远程调整功能。

本发明可与任何带CAN总线的工程机械配套使用，可全面监测工程机械工作状态，预防故障的发生，降低企业维修及售后服务费用50％。

附图说明

图1是本发明的总体结构图。

图2是本发明实施例框图

图3是本发明实施例电路连接示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：中央控制器1，两个CAN总线收发器2、3，串行数据存储器4，电平转换器5，远程通讯与定位模块6，GSM天线9、GPS天线10、SIM卡座11及SIM卡12。两个CAN总线收发器2、3通过数据信号线与中央控制器1相联；串行数据存储器5通过数据信号线与中央控制器1相联；电平转换器6与中央控制器1相联；远程通讯与定位模块6包括无线通讯功能单元7和地理信息获取功能单元8，无线通讯功能单元7、地理信息获取功能单元8分别通过数据信号线与中央控制器1相联，GPS天线10与地理信息获取功能单元8相联，无线通讯功能单元7与GSM天线9相联，SIM卡座11与无线通讯功能单元7相联，SIM卡12安装在SIM卡座11内。SIM卡12实现电信网对远程通讯与定位模块6的识别，远程通讯与定位模块6通过GSM天线9进行数据的无线传输，通过GPS天线10进行地理位置信息的获取。

两个CAN总线接收器2、3采集车辆CAN总线上的参数信息，传送到中央控制器1；远程通讯与定位模块6中的地理信息获取功能单元通过GPS天线9接收监测系统的位置、速度，并传送到中央控制器1；中央控制器1将收到的监测参数信息和系统位置、速度信息打包传送到远程通讯与定位模块6中的无线通讯功能单元，利用SIM卡12，通过GSM天线10发送到远程监控中心；同时远程通讯与定位模块6中的无线通讯功能单元远程接收监测参数调整信息，经中央控制器1传送到串行数据存储器4。

本实施例上述各个部分都可以采用现有产品实现，具体采用器件型号如下：

中央控制器1采用美国TI公司生产的双CAN口DSP芯片TMS320F2808实现；

两个CAN总线收发器2、3采用美国TI公司生产的SN65HD230(以下用SN65HD230—1、SN65HD230—2表示)实现；

串行数据存储器4采用ATMEL公司生产的AT24C16实现；

电平转换器5采用MAXIM公司生产的MAX3232实现；

远程通讯与定位模块6采用德国西门子公司生产的XT55实现，该产品自身集成有无线通讯模块和地理信息获取模块。

如图2、3所示，具体实施例组件连接方式，

[1]CAN总线收发器SN65HD230-1的6、7引脚接车载系统的CAN总线信号，1、4引脚与中央控制器TMS320F2808的6、7引脚；

[2]CAN总线收发器SN65HD230-2的6、7引脚接车载系统的CAN总线信号，1、4引脚与中央控制器TMS320F2808的60、64引脚；

[3]串行存储器AT24C16的5、6引脚与中央控制器TMS320F2808的100、5引脚相联；

[4]远程通讯与定位模块XT55的67、68、69、70、71、72引脚分别与SIM卡座的4、7、2、6、3、1引脚相联；

[5]远程通讯与定位模块XT55的33、34、57、58、65、66引脚分别与中央控制器TMS320F2808的7、6、92、4、95、1引脚相联；

[6]电平转换器MAX3232的14、13引脚与外部标准9针串口的2、3引脚相联，电平转换器MAX3232的11、12引脚与中央控制器TMS320F2808的54、57引脚相联，

[7]中央控制器TMS320F2808的74、84、73、76、75、80、81引脚分别与外部标准JTAG接口的1、2、3、4、7、9、11、13、14引脚相联；

[8]中央控制器TMS320F2808的86、88引脚分别与20M晶体的1、2引脚相联；

本实施例的车载系统安装在辽宁省抚顺市某工程机械制造公司的某辆某型号液压履带式起重机上，车载系统随该起重机在上海某工地作业，而远程监控中心在抚顺市。该液压履带式起重机具有力矩限制器信息采集的CAN总线1和柴油机状态信息采集的CAN总线2，将图3所示CAN总线外部接口的引脚1、2分别接入CAN总线1的CANL和CANH信号线，将图3所示CAN总线外部接口的引脚3、4分别接入CAN总线2的CANL和CANH信号线；GPS天线与GSM天线露天置于驾驶室顶上，另一端接在图2所示远程通讯与定位模块XT55上。远程监控系统正常工作时：

(1)起重机点火启动，使中央控制器1TMS320F2808上电复位，启动自动运行事先写入的程序。

(2)程序初始化时，从串行存储器AT24C16读入预设好的配置参数：监控中心服务器的IP地址和端口号、模块号、采样周期、采样CAN参数的ID号等参数。

(3)车载系统通过远程通讯与定位模块XT55，根据监控中心服务器的IP地址和端口号，以TCP/IP协议方式与监控中心服务器建立连接。

(4)中央控制器1TMS320F2808根据采样参数ID号，配置内部集成的两路CAN控制器，允许接收中断，启动CAN数据采集。

(5)等待1个采样周期。在等待的过程中，采集所有ID号对应的起重机运行状态参数，并且全部打成一个起重机状态参数数据包。

(6)远程通讯与定位模块XT55通过GPS天线接收GPS经、纬度数据，中央控制器1TMS320F2808通过串行方式读取经纬、度数据，加入到步骤(5)的数据包内。

(7)远程通讯与定位模块XT55以GPRS方式，把起重机状态参数数据包发送到远程监控中心。

(8)重复步骤(5)、(6)、(7)，按采样周期，连续不断的把起重机作业时的工作状态参数和地理位置数据打包发送到远程监控中心，实现对该起重机的远程无线实时监控。直到起重机停机，车载系统也停机，停止监控。

Claims

1.一种双路CAN总线远程通信及卫星定位车载系统，包括：中央控制器、两个CAN总线收发器、远程通讯与定位模块、GSM天线、GPS天线，其特征在于，还包括：串行数据存储器、电平转换器、SIM卡座及SIM卡，

两个CAN总线收发器通过数据信号线与中央控制器相联，实现车载系统状态信息向中央控制器的传输；

中央控制器通过数据信号线及控制信号线与远程通讯与定位模块相联，实现定位信息的采集、远程通讯功能的控制及数据的远程传输；

串行数据存储器通过信号线与中央控制器连接，实现被监测对象身份识别信息、采样周期、服务器IP地址的存储；

电平转换器与中央控制器相联，实现中央控制器与外部设备之间的电平匹配；

SIM卡设置在SIM卡座内，SIM卡、GSM天线、GPS天线与远程通讯与定位模块相联，实现远程通讯与定位，SIM卡实现电信网对远程通讯与定位模块的识别，远程通讯与定位模块通过GSM天线进行数据的无线传输，通过GPS天线进行地理位置信息的获取。

2.根据权利要求1所述的双路CAN总线远程通信及卫星定位车载系统，其特征是，所述中央控制器包括CAN信号收发模块、CAN协议分析及数据处理模块、控制单元；CAN信号收发模块通过信号线与CAN协议分析及数据处理模块相联，CAN协议分析及数据处理模块另外通过信号线与控制单元相联，控制单元输出与系统其它部分相联，CAN协议分析及数据处理模块实现CAN总线上监测参数的选择、过滤、身份识别以及监测参数的转发及压缩处理，CAN信号收发模块内部包含两路CAN控制信号，分别与两个CAN总线收发器信号线相联，CAN信号收发模块将外部CAN总线信息传输到CAN协议分析及数据处理模块，经分析处理后传送到控制单元，控制单元实现对远程通讯与定位模块、串行数据存储器的操作控制。

3.根据权利要求1所述的双路CAN总线远程通信及卫星定位车载系统，其特征是，所述远程通讯与定位模块为集无线通讯单元与地理信息获取单元于一体的集成模块，无线通讯单元、地理信息获取单元分别独立与中央控制器中的控制单元相联，无线通讯单元与GSM天线、SIM卡相联，实现数据信息的无线传输；地理信息获取单元与GPS天线相联，获取系统的地理位置信息。

4.根据权利要求1所述的双路CAN总线远程通信及卫星定位车载系统，其特征是，所述串行数据存储器为I²C总线的串行电可擦写可编程只读存储器，与中央控制器的控制单元相联，用于被监测对象身份识别信息、采样周期、服务器IP地址的存储，通过无线通讯单元由服务器实现远程在线修改、调整。