CN104270295A - Can总线数据记录装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆CAN总线数据记录设备技术领域，特别涉及一种CAN总线数据记录装置，包括微控制单元、CAN收发器以及电源模块，所述的微控制单元中存储有与车辆CAN消息列表相匹配的配置文件，微控制单元根据该配置文件通过CAN收发器获取整车数据并存储，电源模块为微控制单元、CAN收发器供电。只对总线数据进行监听，记录所需要的数据，不会对总线造成干扰，安全性高；采用实时操作系统，确保了记录数据的实时性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆CAN总线数据记录设备技术领域，特别涉及一种CAN总线数据记录装置。
背景技术
当前汽车电子行业飞速发展，汽车中配置的电子单元也大幅增加。在开发实验过程以及行驶过程中，难免由于各种原因出现故障，很多故障后期不能再现，所以在进行故障分析时，会遇到很大的困难。如果每个主机厂整车试验过程中，车辆上都装配有实时数据记录的设备，那么在车辆故障后，对故障的分析就很方便，因此，数据记录仪是很有必要的。
现有技术中，国内、外仅有少数公司有此类产品销售，其价格较为昂贵，每个约需数万元，如果每辆试验车都采购此类产品，费用会很高，增加了车辆成本。现在急需一种成本低的数据记录仪能够实现相应功能，从而使得数据记录仪使用范围更加广泛。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CAN总线数据记录装置，在极大降低成本的同时实现了相应的功能。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种CAN总线数据记录装置，包括微控制单元、CAN收发器以及电源模块，所述的微控制单元中存储有与车辆CAN消息列表相匹配的配置文件，微控制单元根据该配置文件通过CAN收发器获取整车数据并存储，电源模块为微控制单元、CAN收发器供电。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：只对总线数据进行监听，记录所需要的数据，不会对总线造成干扰，安全性高；采用实时操作系统，确保了记录数据的实时性。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是微控制单元中MK60DN512VLL10芯片的电路图；
图3是电源模块的电路图；
图4是CAN收发器的电路图；
图5是SD卡模块的电路图；
图6是USB模块的电路图；
图7是微控制单元中去耦电路的电路图；
图8是液晶屏模块的电路图；
图9是按键模块的电路图；
图10是蜂鸣器模块的电路图；
图11是液晶屏模块中背光灯的电路图；
图12是微控制单元中的振荡器的电路图；
图13是微控制单元中的RTC时钟芯片的电路图；
图14是微控制单元中的JTAG电路的电路图；
图15是微控制单元中的复位电路的电路图；
图16是微控制单元中其他的附属电路的电路图；
图17是备用电池模块的电路图。
具体实施方式
下面结合图1至图17，对本发明做进一步详细叙述。
参阅图1，一种CAN总线数据记录装置，包括微控制单元、CAN收发器以及电源模块，所述的微控制单元中存储有与车辆CAN消息列表相匹配的配置文件，微控制单元根据该配置文件通过CAN收发器获取整车数据并存储，电源模块为微控制单元、CAN收发器供电。对于不同的车型，CAN消息列表内存大都不同，需要记录的数据也不同，这个根据待测试的车型，将相应的配置文件写入微控制单元中，微控制单元在根据该配置文件获取CAN消息列表中需要存储、记录的数据。该装置结构简单，成本低，便于推广。
参阅图2，作为本发明的优选方案，所述的微控制单元包括MK60DN512VLL10芯片；CAN收发器包括TJA1050芯片、共模抑制器L1以及ESD芯片，如图4所示，TJA1050芯片的TXD引脚、RXD引脚分别与MK60DN512VLL10芯片的PTD17引脚、PTD16引脚相连，TJA1050芯片的CANH引脚、CANL引脚与共模抑制器L1的输入端相连，共模抑制器L1的输出端通过ESD芯片与车辆CAN总线相连。共模抑制器L1以及ESD芯片可以有效保护总线，降低本装置对总线的干扰。
参阅图3，更优选地，所述的电源模块包括DC-DC转化单元、线性电源芯片，DC-DC转化单元用于将车辆蓄电池的输出电压转换成5V电压并输出，线性电源芯片将DC-DC转化单元输出的5V电压转换成3.3V电源并输出；电源模块的5V电压输出端与MK60DN512VLL10芯片的VREGIN引脚、TJA1050芯片的VCC引脚相连，电源模块的3.3V电压输出端与MK60DN512VLL10芯片的VDD引脚相连。电源模块采用DC-DC转化单元，最高输入电压可达40V，最大输出电流可达1.5A，输出电压可调。在本实施例中，DC-DC的输出调为5V输出，再由线性电源芯片将5V电源转换为3.3V给MK60DN512VLL10芯片供电，这样可以有效降低DC-DC转化单元输出电压的纹波。如电路图中所示，5V及3.3V处各接一个瞬态抑制二极管，以及自恢复保险丝RF，使得系统更加安全，有效保护了后续电路。较宽的输入电压范围使得本设备可以使用在更多场合；较大的输出电流也使该设备可以承受更大的负载。图3中左上角的接口P2，将电源模块、CAN收发器的输入端集成在一起，使得本装置与车辆间只通过一个插接口进行连接。
为了进一步提高本装置的通用性，微控制单元中存储的配置文件可以进行替换，以适应不同的车型，其替换的方式有多种。
参阅图5，本装置包括SD卡模块，电源模块的3.3V电压输出端为SD卡模块供电，所述的SD卡模块通过SDIO总线与MK60DN512VLL10芯片相连，SD卡通过SD卡模块更改微控制单元中存储的配置文件并接收微控制单元获取的整车数据。通过设置SD卡模块，该记录仪可在不更新MK60DN512VLL10芯片自身程序的基础上，只需通过上位机进行相应配置，生成配置文件，将配置文件拷贝到存储介质，再插入记录仪中，即可按新的配置文件来筛选记录有用的数据。当设置有SD卡模块时，这里的存储介质可以是SD卡。SD卡模块通过SDIO总线与MK60DN512VLL10芯片连接，使得数据读写效率更高。
参阅图6，更优选地，前段中所述及的存储介质为U盘，本装置还包括USB模块，USB模块包括USB接口，USB接口的VCC引脚与电源模块的5V_USB引脚相连，USB接口的DM引脚、DP引脚分别通过电阻R22、R24与MK60DN512VLL10芯片的USB0_DP引脚、USB0_MP引脚相连；计算机或U盘或其他存储设备可通过所述的USB接口更改微控制单元中存储的配置文件并接收微控制单元获取的整车数据，计算机或外接电源可通过USB接口为电源模块供电。USB接口能够适配更多的存储介质，并且当本装置工作在USB从设备模式时，可实现以下功能：用电脑或电源适配器给设备供电；改变配置文件，以适应不同车型。另外，如果同时设置了SD卡模块和USB模块，还能将记录仪设置成SD读卡器模块，即通过USB接口对SD卡模块中插入的SD卡进行文件操作，该功能在没有SD读卡器以及电脑没有SD卡槽时可以很方便读取SD卡内存储的数据。
参阅图8、图9，更优选地，本装置还包括液晶屏模块、按键模块，所述的液晶屏模块包括LCD_5110，电源模块为LCD_5110供电，LCD_5110的LED_RESET引脚、DC引脚、CE引脚、CLK引脚、DIN引脚分别与MK60DN512VLL10芯片的PTA12引脚、PTA13/LLWU_P4引脚、PTA14引脚、PTA15引脚、PTA17引脚相连；所述的按键模块包括按键S2～S6，MK60DN512VLL10芯片的VDD引脚通过去耦电路与按键模块相连，去耦电路的电路图如图7所示，按键模块的MCU_PTC8引脚～MCU_PTC12引脚分别与MK60DN512VLL10芯片的PTC8引脚～PTC12引脚相连。液晶屏模块和按键模块共同构成简单的人机交互界面，可以方便使用者对记录仪相关功能进行设置。同时所述的液晶屏模块中包括背光灯，背光灯由4个LED灯构成，LED灯的正极通过电阻与MK60DN512VLL10芯片的PTD4/LLWU_P14引脚相连，LED灯的负极接地，通过PWM可以调节灯光亮度，使得在光线较暗的环境下也可以清晰观测到屏幕上显示的信息，背光灯的电路如图11所示。
参阅图10，更优选地，还包括蜂鸣器模块，蜂鸣器模块包括喇叭、三极管Q1，三极管Q1的基极通过电阻R23与MK60DN512VLL10芯片的PTC3/LLWU_P7引脚相连，三极管的发射极通过去耦电路与MK60DN512VLL10芯片的VDD引脚相连，三极管的集电极通过喇叭接地。蜂鸣器模块可以在本装置出现故障时及时报警，提示使用者及时处理故障，防止因故障导致数据未能被记录，这样，使用者在车辆行驶过程中可以专注驾驶，不用时常去观测记录仪液晶屏模块显示的信息，提高安全性。
参阅图12-图16，所述的微控制单元还包括振荡器、RTC时钟芯片、JTAG电路、复位电路以及其他附属电路，振荡器将去耦电路输出的直流电转换成交流电后输出至MK60DN512VLL10芯片的PTA18引脚，RTC时钟芯片与MK60DN512VLL10芯片的XTAL32引脚、EXTAL32引脚相连为系统提供时间信号；JTAG电路为2排5针外接头用于MK60DN512VLL10芯片测试；复位电路包括复位按钮S1用于将MK60DN512VLL10芯片复位。
微控制单元也可以采用与MK60DN512VLL10芯片功能类似的其他芯片，实际应用中，本设计的记录仪主芯片可以采用FREESCALE公司的K60系列单片机，该芯片工作频率为100MHz，片上集成了CAN控制器、USB总线控制器、SDIO总线控制器，可满足本装置的使用需求，采用K60系列芯片，成本上得到大幅降低。
参阅图17，更优选地，本装置还包括备用电池模块用于在系统下电后继续维持RTC时钟芯片正常工作，确保时间掉电后不丢失。备用电池模块包括电池BT1，电池BT1的负极接地、正极与BAT54C芯片的引脚1相连，BAT54C的引脚2与MK60DN512VLL10芯片的VDD引脚相连，BAT54C的引脚3通过电容C9接地且引脚3还与MK60DN512VLL10芯片的VBAT引脚相连。
Claims (10)
1.一种CAN总线数据记录装置，其特征在于：包括微控制单元、CAN收发器以及电源模块，所述的微控制单元中存储有与车辆CAN消息列表相匹配的配置文件，微控制单元根据该配置文件通过CAN收发器获取整车数据并存储，电源模块为微控制单元、CAN收发器供电。
2.如权利要求1所述的CAN总线数据记录装置，其特征在于：所述的微控制单元包括MK60DN512VLL10芯片；CAN收发器包括TJA1050芯片、共模抑制器L1以及ESD芯片，TJA1050芯片的TXD引脚、RXD引脚分别与MK60DN512VLL10芯片的PTD17引脚、PTD16引脚相连，TJA1050芯片的CANH引脚、CANL引脚与共模抑制器L1的输入端相连，共模抑制器L1的输出端通过ESD芯片与车辆CAN总线相连。
3.如权利要求2所述的CAN总线数据记录装置，其特征在于：所述的电源模块包括DC-DC转化单元、线性电源芯片，DC-DC转化单元用于将车辆蓄电池的输出电压转换成5V电压并输出，线性电源芯片将DC-DC转化单元输出的5V电压转换成3.3V电源并输出；电源模块的5V电压输出端与MK60DN512VLL10芯片的VREGIN引脚、TJA1050芯片的VCC引脚相连，电源模块的3.3V电压输出端与MK60DN512VLL10芯片的VDD引脚相连。
4.如权利要求3所述的CAN总线数据记录装置，其特征在于：包括SD卡模块，电源模块的3.3V电压输出端为SD卡模块供电，所述的SD卡模块通过SDIO总线与MK60DN512VLL10芯片相连，SD卡通过SD卡模块更改微控制单元中存储的配置文件并接收微控制单元获取的整车数据。
5.如权利要求3所述的CAN总线数据记录装置，其特征在于：还包括USB模块，USB模块包括USB接口，USB接口的VCC引脚与电源模块的5V_USB引脚相连，USB接口的DM引脚、DP引脚分别通过电阻R22、R24与MK60DN512VLL10芯片的USB0_DP引脚、USB0_MP引脚相连；计算机或U盘或其他存储设备可通过所述的USB接口更改微控制单元中存储的配置文件并接收微控制单元获取的整车数据，计算机或外接电源可通过USB接口为电源模块供电。
6.如权利要求3所述的CAN总线数据记录装置，其特征在于：还包括液晶屏模块、按键模块，所述的液晶屏模块包括LCD_5110，电源模块为LCD_5110供电，LCD_5110的LED_RESET引脚、DC引脚、CE引脚、CLK引脚、DIN引脚分别与MK60DN512VLL10芯片的PTA12引脚、PTA13/LLWU_P4引脚、PTA14引脚、PTA15引脚、PTA17引脚相连；所述的按键模块包括按键S2～S6，MK60DN512VLL10芯片的VDD引脚通过去耦电路与按键模块相连，按键模块的MCU_PTC8引脚～MCU_PTC12引脚分别与MK60DN512VLL10芯片的PTC8引脚～PTC12引脚相连。
7.如权利要求3所述的CAN总线数据记录装置，其特征在于：还包括蜂鸣器模块，蜂鸣器模块包括喇叭、三极管Q1，三极管Q1的基极通过电阻R23与MK60DN512VLL10芯片的PTC3/LLWU_P7引脚相连，三极管的发射极通过去耦电路与MK60DN512VLL10芯片的VDD引脚相连，三极管的集电极通过喇叭接地。
8.如权利要求3所述的CAN总线数据记录装置，其特征在于：所述的微控制单元还包括振荡器、RTC时钟芯片、JTAG电路、复位电路，振荡器将去耦电路输出的直流电转换成交流电后输出至MK60DN512VLL10芯片的PTA18引脚，RTC时钟芯片与MK60DN512VLL10芯片的XTAL32引脚、EXTAL32引脚相连为系统提供时间信号；JTAG电路为2排5针外接头用于MK60DN512VLL10芯片测试；复位电路包括复位按钮S1用于将MK60DN512VLL10芯片复位。
9.如权利要求6所述的CAN总线数据记录装置，其特征在于：所述的液晶屏模块中包括背光灯，背光灯由4个LED灯构成，LED灯的正极通过电阻与MK60DN512VLL10芯片的PTD4/LLWU_P14引脚相连，LED灯的负极接地。
10.如权利要求8所述的CAN总线数据记录装置，其特征在于：还包括备用电池模块用于在系统下电后继续维持RTC时钟芯片正常工作，备用电池模块包括电池BT1，电池BT1的负极接地、正极与BAT54C芯片的引脚1相连，BAT54C的引脚2与MK60DN512VLL10芯片的VDD引脚相连，BAT54C的引脚3通过电容C9接地且引脚3还与MK60DN512VLL10芯片的VBAT引脚相连。
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