CN103995266A - 基于can总线的数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种基于CAN总线的数据采集系统，包括数据中心、卫星定位系统、以及数据采集终端，所述CAN总线包括第一CAN总线和第二CAN总线，所述数据采集终端包括微处理器和与该微处理器分别连接的：用于接收卫星定位系统的信号，并将该信号传输给微处理器的导航信号接收模块；用于接收CAN总线上的设备信号，并将接收的设备信号传输给微处理器的CAN通信模块，该CAN通信模块还分别与第一CAN总线和第二CAN总线电性连接；以及用于与数据中心进行无线通信的无线通信模块。该系统具有可实时采集CAN总线数据和卫星定位系统数据，支持2路CAN通信，以及可远程配置终端采集协议等优点。

Description

基于CAN总线的数据采集系统

技术领域

本发明涉及一种基于CAN总线的数据采集系统。

背景技术

车辆在行驶过程中会产生大量工况数据，比如发动机转数、车速、油耗、油温、机油压力、制动压力、排气压力、及刹车、车灯、车门等状态信息，而驾驶员在驾驶过程中仅凭经验和感觉很难发现车辆的实时运行状况，因此在车辆上安装一种随车电子系统对车辆进行实时数据采集显得尤为重要，目前的随车电子系统中应用较广的是CAN(Controller Area Network，控制器局部网)总线。CAN总线属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，是一种多主总线，并且通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率最高可达1Mbps，因此它成为了目前应用最广泛的现场总线之一，数据采集系统的重要部分。

但是，目前基于CAN总线的数据采集系统，其采集的协议一般是集成在硬件内，当采集对象有所变化时，往往需要人工修改硬件中的固件，以对应不同的采集协议，从而带来了不必要的升级维护成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种可实时采集CAN总线数据和卫星定位系统数据，支持2路CAN通信，以及可远程配置终端采集协议的基于CAN总线的数据采集系统。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于CAN总线的数据采集系统，包括数据中心、卫星定位系统、以及分别通过无线通信方式与数据中心和卫星定位系统连接的数据采集终端，其特征在于，所述CAN总线包括第一CAN总线和第二CAN总线，所述数据采集终端包括：微处理器；用于接收卫星定位系统的信号，并将该信号传输给微处理器的导航信号接收模块；用于接收CAN总线上的设备信号，并将接收的设备信号传输给微处理器的CAN通信模块，该CAN通信模块还分别与第一CAN总线和第二CAN总线电性连接；以及用于与数据中心进行无线通信的无线通信模块；所述导航信号接收模块、CAN通信模块和无线通信模块分别与所述微处理器电性连接。

此外，本发明还提供如下附属技术方案：

所述基于CAN总线的数据采集系统还包括与所述微处理器电性连接的，用于显示所述CAN总线上的设备信号和所述数据中心的指令信号的显示屏。

所述基于CAN总线的数据采集系统还包括与所述微处理器电性连接的，用于播报所述CAN总线上的设备信号和所述数据中心的指令信号的扬声器。

所述基于CAN总线的数据采集系统还包括与所述微处理器电性连接的，用于根据用户输入的指令而触发所述数据采集终端与数据中心语音通话的通话模块。

所述基于CAN总线的数据采集系统还包括与所述微处理器电性连接的，用于根据用户输入的指令而触发所述数据采集终端向所述数据中心传输求救信号的求救模块。

所述基于CAN总线的数据采集系统还包括与所述微处理器电性连接的，用于采集语音信息的传声器。

所述基于CAN总线的数据采集系统还包括与所述微处理器电性连接的，用于实时采集视频信息的视频输入设备。

所述基于CAN总线的数据采集系统还包括与所述微处理器电性连接的，用于存储所述视频信息的存储器。

所述卫星定位系统为全球卫星定位系统或者北斗卫星导航系统。

所述无线通信模块为GPRS、CDMA、3G、4G、WIFI、WLAN或者WIMAX通信模块，和数据中心进行无线通信。

相比于现有技术，本发明的优势在于：揭示了一种基于CAN总线的数据采集系统，该系统包括数据中心、卫星定位系统、以及数据采集终端，而该数据采集终端又包括微处理器、导航信号接收模块、CAN通信模块和无线通信模块，而CAN通信模块还分别与第一CAN总线和第二CAN总线电性连接。综上所述，该基于CAN总线的数据采集系统的优点是：导航信号接收模块可实时采集卫星定位系统的数据并上传数据中心；CAN通信模块支持2路CAN通信，实时采集CAN总线数据并上传数据中心；通过无线通信模块，数据中心可远程配置数据采集终端的采集协议。

附图说明

图1是对应于本发明较佳实施例的基于CAN总线的数据采集系统的结构示意图。

图2是对应于本发明较佳实施例的基于CAN总线的数据采集系统的数据采集初始化流程图。

图3是对应于本发明较佳实施例的基于CAN总线的数据采集系统的数据采集处理流程图。

图4是对应于本发明较佳实施例的基于CAN总线的数据采集系统的数据采集、报警显示以及语音播报处理流程图。

图5是对应于本发明较佳实施例的基于CAN总线的数据采集系统的指令显示和语音播报处理流程图。

图6是对应于本发明较佳实施例的基于CAN总线的数据采集系统的终端向数据中心语音通话流程图。

图7是对应于本发明较佳实施例的基于CAN总线的数据采集系统的数据中心向终端语音通话流程图。

图8是对应于本发明较佳实施例的基于CAN总线的数据采集系统的求救模式流程图。

图9是对应于本发明较佳实施例的基于CAN总线的数据采集系统的视频录制流程图。

图10是对应于本发明较佳实施例的基于CAN总线的数据采集系统的视频读取流程图。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。

本发明的目的在于揭示一种基于CAN总线的数据采集系统，其主要应用于车辆、工厂、楼宇、医院、车、船和飞行器等带有CAN网络的装置上，能实时采集CAN总线数据和卫星定位系统数据并发送给远端服务器，同时还具备语音播报、信息显示、语音通话、紧急求救、视频录制和视频读取等功能。而本实施例中，该基于CAN总线的数据采集系统应用在车辆上。

如图1所示，本实施例的基于CAN总线的数据采集系统，包括数据中心1、卫星定位系统2、以及分别与数据中心1和卫星定位系统2无线通信的数据采集终端3。其中，数据中心1为远端服务器，用于接收和处理数据采集终端3发送的信号；卫星定位系统2为GPS(全球卫星定位系统)或者北斗卫星定位系统，用于监控数据采集终端3的实时地理位置并发送给数据采集终端3；数据采集终端3包括微处理器10，以及分别与该微处理器10相互电性连接的导航信号接收模块11、CAN通信模块12和无线通信模块13，其中CAN通信模块12的输出端经SPI总线与微处理器10相互电性连接。

具体地，导航信号接收模块11还与卫星定位系统2进行无线通信，用于接收卫星定位系统2发出的卫星定位信号，并把该信号传送给微处理器10，由微处理器10对其进行编码、压缩和加密，最后通过无线通信模块13发送给数据中心1，供数据中心1监控。

CAN通信模块12还与CAN总线14相互电性连接，在本实施例中，CAN总线14包括分别与CAN通信模块12相互电性连接的第一CAN总线14a和第二CAN总线14b，因此CAN通信模块12可支持2路CAN通信。CAN通信模块12负责从上述两路CAN总线上实时采集车辆各项数据，然后将CAN总线数据转换成SPI总线数据，再传输给微处理器10，由微处理器10对其进行编码、压缩和加密，最后通过无线通信模块13发送给数据中心1，供数据中心1监控。具体的，CAN通信模块12包括互相连接的CAN总线收发器和CAN控制器，CAN总线收发器和CAN总线直接相连，CAN控制器通过SPI总线和微处理器10相连，CAN总线收发器从CAN总线14上接收数据并传输给CAN控制器，CAN控制器将CAN总线格式数据转换成符合SPI总线格式的数据，然后传输给微处理器10。CAN总线数据包括：转速、扭矩、蓄电池电压、发动机油温、机油压力、大气压力、进气温度、车速、发动机运行时间和冷却剂温度等，而具体采集的数据由协议配置数据决定。

无线通信模块13与数据中心1进行无线通信，将微处理器10处理后的信号发送给数据中心1，或者将数据中心1的指令发送给微处理器10，本实施例中该无线通信模块13为本领域技术人员共识的GPRS模块、CDMA模块、3G模块、4G模块、WIFI模块、WLAN模块或者WIMAX模块的任意一种，从而分别通过GPRS网络、CDMA网络、3G网络、4G网络、WIFI网络、WLAN网络或WIMAX网络与数据中心1通信，无线通信模块13与数据中心1的通信过程属于现有技术。

图2所示是数据采集终端3初始化流程图，当终端接电启动后，微处理器10通过无线通信模块13发送“终端识别码”给数据中心1，数据中心1根据该“终端识别码”识别出终端所采用的采集协议，继而向微处理器1发送相应的协议配置数据或者CAN通道配置数据；当微处理器10从数据中心1接收到的是协议配置数据时，将协议配置数据保存至随机内存后，然后将“协议配置OK”应答给数据中心1；而当微处理器10从数据中心1接收到的是CAN通道配置数据时，将该CAN通道配置数据保存至随机内存后，将“CAN通道配置OK”应答给数据中心1。上述协议配置数据是用于诠释CAN通信模块12如何从车辆CAN通信网络上采集数据，该协议配置数据的格式如下表1所示，CAN通道配置数据的格式如表2所示，

表1：

表2：

字段	长度	说明
			通道号	1字节	CAN通道号
通信速度	1字节	CAN通道的通信速度
			数据采样周期	1字节	从CAN总线采样周期
数据上传周期	1字节	数据发送给数据中心的周期

图3所示是数据采集终端3的数据采集流程图，由图可知，导航信号接收模块11每隔1秒接收位置信息和卫星时间信息，传递给微处理器10；微处理器10将位置信息和时间信息保存在随机内存上。CAN通信模块12每隔一个数据采样周期接收一次CAN总线数据。当微处理器10发现采集到的CAN报文标示符在协议配置数据中存在的时候，根据数据采集标志的各个位的值，把相应的数据采集并保存至内存。微处理器10将终端识别号、位置信息、运行数据编码打包压缩、加密；无线通信模块13将加密后的数据包发送给数据中心1。上述时间间隔可以人工配置。

本实施例的基于CAN总线的数据采集系统还包括与微处理器10相互电性连接的显示屏20和扬声器21，显示屏20为普通液晶显示屏，用于以图像或文字的形式显示报警信息和指令信息，扬声器21为普通喇叭，用于以声音的形式播报报警信息和指令信息，当CAN总线数据超出微处理器1内初始数据范围值时，该CAN总线数据即为报警信息。图4所示的是数据采集、报警显示以及语音播报处理流程图，当微处理器10发现采集到的数据中含有故障信息，即超出或低于预设值时，显示屏20开始显示故障，直至故障解除，同时间歇式通过扬声器21语音播报故障，并将该故障信息发送给数据中心1。图5所示的是指令显示和语音播报处理流程图，数据中心1通过无线通信模块13向该数据采集终端3发送指令，当数据采集终端3收到指令后，显示屏20开始显示指令，5秒后自动解除显示，同时间歇式通过扬声器21语音播报指令，最终以微处理器10回应“收到指令”给数据中心1结束。该显示屏20和扬声器21可实时显示和播报CAN网络设备故障信息和远端服务器的指令信息，为用户使用车辆提供了较好的安全保障。

本实施例的基于CAN总线的数据采集系统还包括分别与微处理器10相互电性连接的按键电路30和传声器32，其中按键电路30包括通话模块30a和求救模块30b，传声器32即为本领域技术人员所熟知的麦克风。图6所示的是数据采集终端3向数据中心1发起语音通话的流程图，微处理器10不断侦听按键电路30的状态，当微处理器10侦听到用户已通过通话模块30a输入了的通话指令，数据采集终端3与数据中心1随即进行语音通话模式，终端用户可通过传声器32输入语音信号，微处理器10对其进行编码、压缩和加密，处理成语音包，最后通过无线通信模块13将该语音包传送给数据中心1。图7所示的是数据中心1向数据采集终端3发起语音通话的流程图，数据中心1的语音包通过无线通信模块13传送给微处理器10，当微处理器10检测到有语音包输入时，自动对该语音包解压、解密，并且控制扬声器21播放该语音包内的语音信息。

图8所示的是求救模式的流程图，微处理器10不断侦听按键电路30的状态，当微处理器10侦听到用户已通过求救模块30b输入了的求救指令后，微处理器10立即通过无线通信模块13向数据中心1发出紧急求救信号，然后控制传声器32打开，传声器32对现场声音信号进行采样并传送给微处理器10，微处理器10声音进行处理后传送给数据中心1。该求救模块30b能很好地应用在车辆事故现场。

本实施例的基于CAN总线的数据采集系统还包括分别与微处理器10相互电性连接的视频输入设备50和存储卡51，本实施例中视频输入设备50采用的是普通摄像头，最大支持16路输入，存储卡51采用的是普通SD存储卡。参照图8，视频输入设备50实时记录周围环境的视频信息，并把采样到的信息传送给微处理器10，微处理器10对其进行编码和压缩后存入存储卡51内。参照图9，当数据中心1需要查看视频时，数据中心1反复侦听无线通信模块13线路上的数据，当侦听到有新的数据包形成后，并且有查看视频的需求，则发送指令给微处理器10命令其截取相应视频，并打包，最后通过无线通信模块13接收视频包。

综上所述，该基于CAN总线的数据采集系统具有如下优点：实时采集CAN总线14数据并上传给数据中心1；实时采集卫星定位系统2数据并上传给数据中心1；报警信息的识别和语音播报、显示报警信息；语音播报和显示数据中心1的指令信息；支持2路CAN；采集协议可远程配置以便可以采集任何车辆、设备的CAN总线14数据；可以和数据中心1实现语音通话；紧急求救；视频录像。并且上述基于CAN总线的数据采集系统不限于使用在车辆上，还可以使用在工厂、楼宇、医院、车、船和飞行器等带有CAN网络的装置上。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于CAN总线的数据采集系统，包括数据中心、卫星定位系统、以及分别通过无线通信方式与数据中心和卫星定位系统连接的数据采集终端，其特征在于，所述CAN总线包括第一CAN总线和第二CAN总线，所述数据采集终端包括：

微处理器；

用于接收卫星定位系统的信号，并将该信号传输给微处理器的导航信号接收模块；

用于接收CAN总线上的设备信号，并将接收的设备信号传输给微处理器的CAN通信模块，该CAN通信模块还分别与第一CAN总线和第二CAN总线电性连接；以及

用于与数据中心进行无线通信的无线通信模块；

所述导航信号接收模块、CAN通信模块和无线通信模块分别与所述微处理器电性连接。

2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的数据采集系统，其特征在于其还包括与所述微处理器电性连接的，用于显示所述CAN总线上的设备信号和所述数据中心的指令信号的显示屏。

3.根据权利要求1所述的基于CAN总线的数据采集系统，其特征在于其还包括与所述微处理器电性连接的，用于播报所述CAN总线上的设备信号和所述数据中心的指令信号的扬声器。

4.根据权利要求1所述的基于CAN总线的数据采集系统，其特征在于其还包括与所述微处理器电性连接的，用于根据用户输入的指令而触发所述数据采集终端与数据中心语音通话的通话模块。

5.根据权利要求1所述的基于CAN总线的数据采集系统，其特征在于其还包括与所述微处理器电性连接的，用于根据用户输入的指令而触发所述数据采集终端向所述数据中心传输求救信号的求救模块。

6.根据权利要求1所述的基于CAN总线的数据采集系统，其特征在于其还包括与所述微处理器电性连接的，用于采集语音信息的传声器。

7.根据权利要求1所述的基于CAN总线的数据采集系统，其特征在于其还包括与所述微处理器电性连接的，用于实时采集视频信息的视频输入设备。

8.根据权利要求7所述的基于CAN总线的数据采集系统，其特征在于其还包括与所述微处理器电性连接的，用于存储所述视频信息的存储器。

9.根据权利要求1所述的基于CAN总线的数据采集系统，其特征在于：所述卫星定位系统为全球卫星定位系统或者北斗卫星导航系统。

10.根据权利要求1所述的基于CAN总线的数据采集系统，其特征在于：所述无线通信模块为GPRS、CDMA、3G、4G、WIFI、WLAN或者WIMAX通信模块，和数据中心进行无线通信。