CN104994601A - 一种4g车载智慧终端系统 - Google Patents

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CN104994601A
CN104994601A CN201510291808.4A CN201510291808A CN104994601A CN 104994601 A CN104994601 A CN 104994601A CN 201510291808 A CN201510291808 A CN 201510291808A CN 104994601 A CN104994601 A CN 104994601A
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China
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赵海涛
刘南杰
张正
崔正杰
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Nanjing Post and Telecommunication University
Nanjing University of Posts and Telecommunications
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Nanjing Post and Telecommunication University
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02Terminal devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems

Abstract

本发明公开了一种4G车载智慧终端系统,该系统集车载OBD设备和车载4G-WIFI路由器于一体,能够实现故障在线诊断、车辆状态监测、异常报警、位置服务、行车数据统计等功能,同时能够实现车载4G-WIFI无线路由器的功能。硬件方面,本发明实现的车载终端设备包括微控制器和各功能模块,通过智能OBD模块获取车辆OBD数据码,通过GPS模块获取车辆位置信息,通过三坐标加速度计模块获取休眠、唤醒感应信息和碰撞检测信息,通过WLAN模块为车内移动上网设备提供网络接入,通过4G模块连接互联网,将数据发送到后台服务器。软件方面,本发明采用了μC/OS-II嵌入式操作系统,进行任务的精确实时响应。

Description

一种4G车载智慧终端系统
技术领域
本发明涉及一种4G车载智慧终端系统,属于网络通讯技术领域。
背景技术
现代汽车不停地朝着电子化的方向发展,汽车将成为最大的电子产品。随着科学技术的不断更新,车联网系统成为了汽车网络的发展方向。车联网通过综合现代传感技术、通信技术、电子技术和计算机技术,对车况信息和道路交通信息进行全面感知和处理,实现人与车、人与云、人与人的交互,使汽车和交通环境越来越智能化。尤其是大数据、云系统的兴起,信息时代的各种系统的应用可以通过互联网得到更好地实现。车联网技术使汽车变的越来越电子化、互联网化和智能化,人们渴望能够享受到更加美好的汽车生活,技术的发展使人们更加关注汽车生活的品质。人们渴望享受更加智能的GPS定位、车辆故障在线诊断、汽车碰撞报警、车辆调度管理、车辆油耗统计、里程统计等服务,同时随着4G网络的部署与运营,人们希望在行车过程中享受高速率的Internet上网服务、随时随地融入精彩的互联网生活。
车载自动诊断(即:OBD)系统能在汽车运行过程中实时监测发动机电控系统及车辆的其它功能模块的工作状况,如有发现工况异常,则根据特定的算法判断出具体的故障,并以诊断故障代码(DTC,Diagnostic Trouble Codes)的形式存储在系统内的存储器上。系统自诊断后得到的有用信息可以为车辆的维修和保养提供帮助。随着车辆的各种传感器及电子化程度的提高,OBD将各项监测功能都纳入到了自己的管辖范围内。OBD装置监测多个系统和部件,包括发动机、催化转化器、颗粒捕集器、氧传感器、排放控制系统、燃油系统、EGR等。OBD接口作为车载监控系统的通讯接口,除了读取故障码以供修车外,首要的功能就是可以提供车辆的各种工况数据,除了车辆仪表显示的数据外,实际在行车电脑中所记录的数据要多的多,包括很多无行车电脑显示屏配置的车辆,其实各项油耗记录、电池电压、空燃比、节气门开度、爆震数量等数据在系统中都是有记录的。OBD接口的背后背后其实是整个车辆控制系统的集合体。
μC/OS-II由Micrium公司提供,是一个可移植、可固化的、可裁剪的、占先式多任务实时内核,它适用于多种微处理器,微控制器和数字处理芯片(已经移植到超过100种以上的微处理器应用中)。同时,该系统源代码开放、整洁、一致,注释详尽,适合系统开发。μC/OS-II可以被称为面向任务的程序设计方法,与面向对象的程序设计方法的不同点在于,它的基本单位不再是类及其变量——对象,而是任务。同时任务也是程序的组织核心,任务之间通过消息进行通信。μC/OS-II注重系统的安全性、可靠性和实时性,应用范围和领域更加广阔,已经成功应用于军事、航天、工业、医疗汽车和消费电子等领域。
如今,人们对汽车的要求不仅仅是安全和环保,还希望汽车能够实现“始终在线”。市场对旨在连接车辆与外部世界的车载智能通讯系统产品与解决方案的要求因此也日益提升,包括从音乐、视频流,到能够增强驾乘安全性及效率的云功能等等。目前市场上已存在一些优秀的车载路由器产品。华硕便携3G无线路由器WL-330N3G,150M传输速度,机身精巧时尚,便于携带,是集无线路由器、AP、中继器、网络适配器、无线热点模式、3G共享六种功能于一体的“无线小精灵”。不仅可以连接家庭宽带,还可以连接3G无线上网卡,支持USB供电。华为E5776s-6014G无线路由器是一款随身车载WIFI路由器,传输速率150Mbps,工作频段FDD1800/2600TDD2300,支持IEEE 802.11g,IEEE 802.11b,覆盖范围100米。但是随着4G网络的部署与运营,3G无线路由器越来越不能满足人们的需求。现有的4G车载路由器只提供了共享上网的功能,产品不具备OBD故障检测、位置服务、行车数据统计、异常报警等智能功能。
目前市场上开发的车载OBD终端设备提供GPS定位、车辆故障在线诊断、汽车碰撞报警、车辆调度管理、车辆油耗统计、里程统计等服务,但其通信方式为GPRS和TD-SCDMA,通信能力有限,不能满足车联网日益增长的通信需求,且不具备车载无线上网功能。
随着车联网技术及嵌入式电子技术的发展,汽车生活变得越来越电子化、智能化和互联网化。在这种情况下,市场呼吁新的更加智能的车载终端产品,它能实现车辆在线诊断、异常情况报警、行车数据统计、位置轨迹服务等功能,同时还能作为车载4G-WIFI路由器,实现车载移动上网功能。而目前的车载OBD终端设备只具备OBD检测和行车数据获取等功能,不具备车载无线路由器的功能;而车载无线路由器智能提供上网服务,无法完成智能行车方面的功能。
目前市场上存在的车载终端产品普遍存在着局限性。大部分的车载3G、4G路由器只能提供无线接入Internet的服务,虽然解决了车载环境上网的问题,但是不具备行车数据统计、故障诊断、位置服务、异常提醒等智能行车的功能;而一般的OBD车机设备不支持车载WLAN上网功能,无法满足车载移动环境上网的要求。而本发明能够很好地解决上面的问题。
发明内容
本发明目的在于提供了一种4G车载智慧终端系统,该系统集车载OBD设备和车载4G-WIFI路由器于一体,能够实现故障在线诊断、车辆状态监测、异常报警、位置服务、行车数据统计等功能,同时能够实现车载4G-WIFI无线路由器的功能。硬件方面,本发明实现的车载终端设备包括微控制器和各功能模块,通过智能OBD模块获取车辆OBD数据码,通过GPS模块获取车辆位置信息,通过三坐标加速度计模块获取休眠、唤醒感应信息和碰撞检测信息,通过WLAN模块为车内移动上网设备提供网络接入,通过4G模块连接互联网,将数据发送到后台服务器。软件方面,本发明采用了μC/OS-II嵌入式操作系统,进行任务的精确实时响应。实现了一机两用,集车载OBD终端和车载4G-WIFI路由器于一体,使用方便,功能强大,性能可靠。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种4G车载智慧终端系统,该系统包括电源模块、OBD模块、4G模块、WLAN模块、GPS模块、外部FLASH模块、坐标加速度计模块和微控制器。
电源模块的功能是:电源模块主要负责把外接的OBD直流35V电源转换为系统需要的直流5V、3.3V等电源。考虑到板子的功率负载均衡的问题,本发明中分为两路供电方向,一路是为为MCU、OBD电路模块、GPS芯片、FLASH、3D传感器芯片等部分供电,另一路为4G模块和WIFI模块供电。
OBD模块的功能是:其作用是通过0BD接口读取车辆诊断系统的各项参数,完成在线故障诊断、车辆状态监测等多项关键性功能。本发明中使用了迪纳科技自助开发的OBD智能电路模块,迪纳科技随后将对该模块产品进行定型发布。
4G模块的功能是:使用大唐电信旗下联芯科技的LC6365S模块。本模块与WLAN模块共同组成系统的无线路由部分,与普通路由器相比,它增加了一个4G(即:TD-LTE)拨号部分,在路由器上插上USIM卡,接入运营商LTE网络,实现Internet的接入服务。终端采集的各项行车数据通过它上传至云服务平台,同时实现用户共享上网。4G通信模块通过USB总线与处理器相连,它是一个射频模块,需要和外接LTE天线进行信号辐射。它的功能是实现数据承载从无线到无线的转换,即TD-LTE网络到WLAN网络的转换
WLAN模块的功能是:使用台湾瑞昱半导体的RTL8189EM芯片模块。该模块与4G通信模块一起完成4G无线路由器功能。该模块也集成了射频部门,同样需要外接天线需要外接天线进行信号辐射。该部分能通过PCI总线与CPU连接,在主控系统控制下工作,支持IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n协议。
GPS模块的功能是:使用ALIENTEK公司的高性能GPS芯片ATK-NEO-6M,GPS模块用于实现对车辆的跟踪定位,并获取行车轨迹。
外部FLASH模块的功能是:使用SST公司的型号为SST25VF032B的FLASH存储器模块。FLASH闪存主要用于远程升级系统时存放下载的系统程序、存储OBD数据以及存储GPS定位数据等信息。当网络信号不好时,需要发送的相关数据将被缓存于FLASH中。
坐标加速度计模块的功能是:使用ADI公司于2008年推出的ADXL345。三轴加速度传感器用于车辆移动检测,实时感知车辆移动状态,如车辆移动、车辆碰撞等,用于设备的休眠唤醒以及碰撞检测。
微控制器的功能是:使用意法半导体的STM32F105RC处理器。微控制器是设备的心脏,主控以上各个模块有条不紊的工作。
有益效果:
1、本发明功能强大,经济适用性强,实现了一机两用,集车载OBD终端和车载4G-WIFI路由器于一体,使用方便,功能强大,性能可靠;
2、本发明技术含量高,体系完善。配和所述的“端管云”车联网体系,实现丰富的车载应用功能。其中的“端”指的就是本发明研究的车载智慧终端,它具备4G通信能力,集成了车辆故障诊断诊断、无线通信、行车数据统计、位置轨迹服务、车载无线路由器等功能,可以为汽车厂商、4S店、车主带来全新的体验。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的软件组成框图。
图3为本发明的GPS任务流程图。
图4为OBD任务流程图。
图5为本发明的加速度计任务流程图。
图6为本发明的4G任务流程图。
图7为本发明的车联网体系结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
如图1所示,本发明提供了一种4G车载智慧终端系统,该系统包括电源模块、OBD模块、4G模块、WLAN模块、GPS模块、外部FLASH模块、坐标加速度计模块和微控制器。
电源模块的功能是:电源主要负责把外接的OBD直流35V电源转换为系统需要的直流5V、3.3V等电源。考虑到板子的功率负载均衡的问题,本发明中分为两路供电方向,一路是为为MCU、OBD电路模块、GPS芯片、FLASH、3D传感器芯片等部分供电,另一路为4G模块和WIFI模块供电。
OBD模块的功能是:其作用是通过0BD接口读取车辆诊断系统的各项参数,完成在线故障诊断、车辆状态监测等多项关键性功能。本发明中使用了迪纳科技自助开发的OBD智能电路模块,迪纳科技随后将对该模块产品进行定型发布。
4G模块的功能是:使用大唐电信旗下联芯科技的LC6365S模块。本模块与WLAN模块共同组成系统的无线路由部分,与普通路由器相比,它增加了一个4G(TD-LTE)拨号部分,在路由器上插上USIM卡,接入运营商LTE网络,实现Internet的接入服务。终端采集的各项行车数据通过它上传至云服务平台,同时实现用户共享上网。4G通信模块通过USB总线与处理器相连,它是一个射频模块,需要外接LTE天线进行信号辐射。它的功能是实现数据承载从无线到无线的转换,即TD-LTE网络到WLAN网络的转换
WLAN模块的功能是:使用台湾瑞昱半导体的RTL8189EM芯片模块。该模块与4G通信模块一起完成4G无线路由器功能,具体功能见上节。该模块也集成了射频部门,同样需要外接天线需要外接天线进行信号辐射。该部分能通过PCI总线与CPU连接,在主控系统控制下工作,支持IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n协议。
GPS模块的功能是:使用ALIENTEK公司的高性能GPS芯片ATK-NEO-6M,GPS模块用于实现对车辆的跟踪定位,并获取行车轨迹。
外部FLASH模块的功能是:使用SST公司的型号为SST25VF032B的FLASH存储器模块。FLASH闪存主要用于远程升级系统时存放下载的系统程序、存储OBD数据以及存储GPS定位数据等信息。当网络信号不好时,需要发送的相关数据将被缓存于FLASH中。
坐标加速度计模块的功能是:使用ADI公司于2008年推出的ADXL345。三轴加速度传感器用于车辆移动检测,实时感知车辆移动状态,如车辆移动、车辆碰撞等,用于设备的休眠唤醒以及碰撞检测。
微控制器的功能是:使用意法半导体的STM32F105RC处理器。微控制器是设备的心脏,主控以上各个模块有条不紊的工作。
本发明实现了一款车载智慧终端设备,它集车载OBD设备和车载4G-WIFI路由器于一体,能够实现故障在线诊断、车辆状态监测、异常报警、位置服务、行车数据统计等功能,同时能够实现车载4G-WIFI无线路由器的功能。硬件方面,本发明实现的车载终端设备包括微控制器和各功能模块,通过智能OBD模块获取车辆OBD数据码,通过GPS模块获取车辆位置信息,通过三坐标加速度计模块获取休眠、唤醒感应信息和碰撞检测信息,通过WLAN模块为车内移动上网设备提供网络接入,通过4G模块连接互联网,将数据发送到后台服务器。软件方面,本发明采用了μC/OS-II嵌入式操作系统,进行任务的精确实时响应。
本发明以搭载了STM32F105RC处理器的车联网终端开发板为硬件平台,集成了4G通信模块、GPS模块、3坐标加速度计模块、智能OBD模块、外部FLASH模块、WLAN模块等功能模块,搭建了硬件平台系统。
本发明的硬件信息如下所示:
如图2所示,本发明的软件系统以uc/os-II嵌入式操作系统为内核,主要由操作系统,OBD数据采集任务,GPS定位任务,加速度处理任务,4G发送任务,4G接受任务,HAND任务,TIME任务以及LED任务等组成。
本发明上述模块构成了一个完整的车载智慧终端系统,其特点是基于uC/OS-II操作系统内核,是由内核通过任务管理、时间管理、任务间的通讯与同步以及内存管理,来进行任务调度,保证了系统的实时性。
Uc/os是基于任务优先级进行任务调度的实时操作系统,每个任务都对应唯一的优先级。本发明中共创建了8个任务,分别是OBD任务,用于获取车辆OBD数据流;4G发送任务,用于发送OBD数据、GPS数据、故障码数据以及4G-WIFI通道的上网数据;4G接收任务,用于接收各项数据;加速度计任务,用于获取车辆3坐标加速度信息,提供设备休眠唤醒机制和碰撞检测所需信号;GPS任务,用于获取GPS数据,实现位置和行车轨迹等服务;以及HAND任务、TIME任务和LED任务等。
如图3所示,GPS任务包括:当GPS任务开始运行后,首先配置AGPS,查询星历。GPS卫星的星历是描述卫星运行轨道和和状态的各种参数,是计算卫星瞬时位置的依据。后台事先获取实时星历数据存于后台,任务调用后台星历数据,这样节约了寻星时间,提高了系统灵敏度。然后接受GPS原始数据并进行解析,满足发送条件保存到FLASH,并把FLASH存储区的地址发送到邮箱,通过消息队列传递给4G发送任务,发送邮箱的时机有以下三种:位移大于200米时、到达设定的GPS数据上报周期时、拐弯角度该变量达到阈值时。同时进行的功能还有GPS模块检测,错误和长时间不定位时发出报警;休眠情况处理以及拖车情况判断。延迟30ms循环执行以上程序。
如图4所示,OBD任务包括:OBD任务启动后首先调用OS_CPU_SysTickInit()设置OS系统时钟节拍,然后获取当前系统电压,接着进行OBD协议初始化。检测设备是否处于刚唤醒状态,若不是,则证明处于正常工作状态,直接实行OBD主程;若是,则先进行OBD硬件相关初始化,再执行主程序。执行OBD主程序后获得OBD数据,检测车辆是否有转速,若是,则保存数据,并发送邮箱给4G发送任务;若否,则不保存数据与发送邮箱。同时每隔60ms保存一次故障码数据,并发送邮箱。OBD任务延迟1s重复执行。
如图5所示,加速度计任务:加速度计任务启动后首先进行硬件初始化,然后获取初始值,延迟2s以保证软件、硬件工作的同步。然后获取加速度计的值,判断加速度计是否出错,若出错则进行复位,复位5次仍出错则通过LED灯发出报警信息,若没有出错则接着判断发动机状态是否熄火,若是,则震动状态是否小于震动阈值,若小于,则设置系统休眠变量,整个设备进入休眠,若不小于则延时30ms循环执行以上程序;若发动机状态没有熄火,则判断是否刚刚唤醒,若是,则重新配置加速度计,若不是,则延迟30ms重新执行以上过程。
如图6所示,4G任务:前面介绍的几个任务分别获取了不同的数据流,这些数据存储后都发送一个邮箱给4G发送任务,邮箱中的消息是这些数据存储区地址的指针,4G发送任务收到邮箱后便可以将这些数据上传,同时也负责4G-WIFI通道的数据发送。下面以4G发送任务为例说明任务执行的过程。4G任务有两个通道,分别是4G-WIFI通道和车机通道,用于手法WIFI部分和车机部分的数据。任务启动后,首先是开启4G通信模块,初始化MCU,准备与MCU进行通信。然后延迟100ms,使软硬件工作同步。此时若有手机登移动设备连接WIFI,则MCU通知4G任务打开4G-WIFI通道,传输手机登设备的上网数据流量。另一方面,进行4G模块的休眠、唤醒、连接管理,然后进行心跳处理,与服务器进行同步。之后便是判断邮箱是否到来,主要有三种数据的邮箱,即:GPS数据、OBD数据和故障码数据,若邮箱到来,则按邮箱中的指针取出对应数据并发送。
管云体系结构包括:
本发明提供了一款车载智慧终端,它是一款车载硬件设备,它的功能要想得到充分的发挥,需要后台车云数据服务器和前端软件客户端的配合,在此本发明提出“端管云”车联网体系:
端系统:本发明的“端”,是手机和PC客户端,它让用户通过App享受车载终端设备的功能,并可发起各种服务请求。客户端远程发送操作指令到“云”服务平台,并从“云”服务平台远程获取响应信息展现给用户,用户通过手机APP实现对汽车的各项行车数据的查看,或者接受汽车4S店、车辆管理、车友互动等服务。
本发明系统的终端APP主要基于Android和IOS两大移动操作系统,采用模块化设计和向对象程序设计语言。在系统架构上分为终端(客户端)和云端(即:服务器端)。终端在设计上分为界面层、功能层和数据层,层级之间利用相应协议进行传输控制。界面层包括基础框架逻辑(即:根据终端尺寸和分辨率进行模块化布局)以及皮肤层(即:以个性化为目的,可拆卸替换的皮肤和配色方案)。数据层包括了终端保存的配置文件、数据表、对应表和终端上的相关文件。而功能层来控制这些数据的读写增删转移。
软件工作流程如下:
(1)APP用户发起请求,如行车记录、车况检测、一键救援等;
(2)请求信息通过程序传送至车云服务器端;
(3)服务器响应用户请求,并将结果传回客户端。
APP相当于手机里的行车记录仪,可以向用户展示各种行车数据。软件与汽车绑定后可以进行动力系统、底盘系统、车身系统、信号系统的检测。另外,软件还具有一键救援、汽车4S服务等功能。
管系统:管系统是一个车载智慧感知与通信终端,它使汽车具备泛在上网与融合通信能力,符合OBD-Ⅱ国际标准、国标809规范,具有smart OBD接口和CAN解析,通过smart OBD与CAN总线相连,可以感知车辆任何动态运行信息和仪表参数数据,并通过3G/LTE通信模块把车辆运行数据(车辆位置,发动机系统数据,底盘系统数据,车身系统数据,仪表盘系统数据等)通过网络投射到公司后端云平台服务器进行处理。另外,还具备GPS定位、LTE双向通信、碰撞检测,数字基因生成,串口升级等功能。
本发明提供的车载智慧终端即是“端管云”体系中的管,负责把获取的各项行车数据通过移动网络发送给车云大数据平台。不同的是本发明同时还是一个车载4G-WIFI路由器。
云系统:本系统构建的车云平台是一个涉车大数据平台,它实现了车联网业务和数据的全面互联互通,具有一点接入、全网共享的能力。该平台汇聚并管理海量的“车辆实体”数据、涉车产业链数据、手机终端信息、驾驶行为信息、车主的社会化信息、智能终端车辆感知信息等,并支持全局检索,支持与位置无关的跨企业、跨地域的车辆管理。
本发明的系统“云”服务平台是数据存储、处理和控制的核心,是系统的后台部分,主要功能有三:接收车载终端上报的原始数据、从这些数据中计算出对应汽车的动态信息和各仪表盘数据等、响应或推送分析结果到手机APP上。车云可以说是汽车CAN的大脑(即:Smart OBD),支持上亿用户对“智能车机”的访问。
车云大数据平台使用迪纳科技自主开发的车联网BOSS系统进行监控和管理,使得能够提供全天候7X24的信息技术服务,支持千万级在线GID,上亿级APP,容量随时可扩展。平台主要分为数据存储层、通用逻辑层、业务处理层等几个部分。“云”服务平台的大数据技术采用“系统关系数据库+NoSQL+流式计算+分布式批量计算+BI”的方案。NoSQL用于管理从汽车上采集到的数据以及后面流程的数据,车辆行驶数据以日志文件的方式存储,监控管理结果采用一种内存数据库方案。
本发明系统车云平台通过提供Open API、网关开放协议、平台对接等多种形式,快速支持包括第三方终端、第三方数据网关、第三方APP、第三方ERP、第三方4S CRM系统的对接。

Claims (8)

1.一种4G车载智慧终端系统,其特征在于,所述系统包括电源模块、OBD模块、4G模块、WLAN模块、GPS模块、外部FLASH模块、坐标加速度计模块和微控制器;
所述的电源模块的功能是:负责把外接的OBD直流35V电源转换为系统需要的直流5V、3.3V电源;分为两路供电方向,一路是为MCU、OBD电路模块、GPS芯片、FLASH、3D传感器芯片等部分供电,另一路为4G模块和WIFI模块供电;
所述的OBD模块的功能是:通过0BD接口读取车辆诊断系统的各项参数,完成在线故障诊断、车辆状态监测等多项关键性功能;
所述的4G模块的功能是:所述模块与WLAN模块共同组成系统的无线路由部分,与普通路由器相比,它增加了一个4G,即:TD-LTE拨号部分,在路由器上插上USIM卡,接入运营商LTE网络,实现Internet的接入服务;终端采集的各项行车数据通过它上传至云服务平台,同时实现用户共享上网;4G通信模块通过USB总线与处理器相连,它是一个射频模块,和外接LTE天线进行信号辐射,实现数据承载从无线到无线的转换,即:TD-LTE网络到WLAN网络的转换;
所述的WLAN模块的功能是:所述模块与4G通信模块一起完成4G无线路由器功能,该模块也集成了射频部门,同样需要外接天线需要外接天线进行信号辐射,能通过PCI总线与CPU连接,在主控系统控制下工作,支持IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n协议;
所述的GPS模块的功能是:使用ALIENTEK公司的高性能GPS芯片ATK-NEO-6M,GPS模块用于实现对车辆的跟踪定位,并获取行车轨迹;
所述的外部FLASH模块的功能是:使用SST公司的型号为SST25VF032B的FLASH存储器模块;FLASH闪存主要用于远程升级系统时存放下载的系统程序、存储OBD数据以及存储GPS定位数据等信息;当网络信号不好时,需要发送的相关数据将被缓存于FLASH中;
所述的坐标加速度计模块的功能是:使用ADI公司于2008年推出的ADXL345,三轴加速度传感器用于车辆移动检测,实时感知车辆移动状态,如车辆移动、车辆碰撞等,用于设备的休眠唤醒以及碰撞检测;
所述的微控制器的功能是:使用意法半导体的STM32F105RC处理器;微控制器是设备的心脏,主控以上各个模块有条不紊的工作。
2.根据权利要求1所述的一种4G车载智慧终端系统,其特征在于,所述系统是基于uC/OS-II操作系统内核,是由内核通过任务管理、时间管理、任务间的通讯与同步以及内存管理,来进行任务调度。
3.根据权利要求1所述的一种4G车载智慧终端系统,其特征在于,所述系统创建了8个任务,包括:OBD任务,用于获取车辆OBD数据流;4G发送任务,用于发送OBD数据、GPS数据、故障码数据以及4G-WIFI通道的上网数据;4G接收任务,用于接收各项数据;加速度计任务,用于获取车辆3坐标加速度信息,提供设备休眠唤醒机制和碰撞检测所需信号;GPS任务,用于获取GPS数据,实现位置和行车轨迹等服务;以及HAND任务、TIME任务和LED任务。
4.根据权利要求3所述的一种4G车载智慧终端系统,其特征在于,所述系统的GPS任务包括:当GPS任务开始运行后,首先配置AGPS,查询星历;GPS卫星的星历是描述卫星运行轨道和和状态的各种参数,是计算卫星瞬时位置的依据;后台事先获取实时星历数据存于后台,任务调用后台星历数据;然后接受GPS原始数据并进行解析,满足发送条件保存到FLASH,并把FLASH存储区的地址发送到邮箱,通过消息队列传递给4G发送任务,发送邮箱的时机有以下三种:位移大于200米时、到达设定的GPS数据上报周期时、拐弯角度该变量达到阈值时;同时进行的功能还有GPS模块检测,错误和长时间不定位时发出报警;休眠情况处理以及拖车情况判断;延迟30ms循环执行以上程序。
5.根据权利要求3所述的一种4G车载智慧终端系统,其特征在于,所述系统的OBD任务包括:OBD任务启动后首先调用OS_CPU_SysTickInit()设置OS系统时钟节拍,然后获取当前系统电压,接着进行OBD协议初始化;检测设备是否处于刚唤醒状态,若不是,则证明处于正常工作状态,直接实行OBD主程;若是,则先进行OBD硬件相关初始化,再执行主程序;执行OBD主程序后获得OBD数据,检测车辆是否有转速,若是,则保存数据,并发送邮箱给4G发送任务;若否,则不保存数据与发送邮箱;同时每隔60ms保存一次故障码数据,并发送邮箱;OBD任务延迟1s重复执行。
6.根据权利要求3所述的一种4G车载智慧终端系统,其特征在于,所述系统的加速度计任务包括:加速度计任务启动后首先进行硬件初始化,然后获取初始值,延迟2s以保证软件、硬件工作的同步;然后获取加速度计的值,判断加速度计是否出错,若出错则进行复位,复位5次仍出错则通过LED灯发出报警信息,若没有出错则接着判断发动机状态是否熄火,若是,则震动状态是否小于震动阈值,若小于,则设置系统休眠变量,整个设备进入休眠,若不小于则延时30ms循环执行以上程序;若发动机状态没有熄火,则判断是否刚刚唤醒,若是,则重新配置加速度计,若不是,则延迟30ms重新执行以上过程。
7.根据权利要求3所述的一种4G车载智慧终端系统,其特征在于,所述系统的4G任务包括:上述任务分别获取了不同的数据流,这些数据存储后都发送一个邮箱给4G发送任务,邮箱中的消息是这些数据存储区地址的指针,4G发送任务收到邮箱后便可以将这些数据上传,同时也负责4G-WIFI通道的数据发送;4G任务有两个通道,分别是4G-WIFI通道和车机通道,用于手法WIFI部分和车机部分的数据;任务启动后,首先是开启4G通信模块,初始化MCU,准备与MCU进行通信;然后延迟100ms,使软硬件工作同步;此时若有手机登移动设备连接WIFI,则MCU通知4G任务打开4G-WIFI通道,传输手机登设备的上网数据流量;另一方面,进行4G模块的休眠、唤醒、连接管理,然后进行心跳处理,与服务器进行同步;之后便是判断邮箱是否到来,有三种数据的邮箱,即:GPS数据、OBD数据和故障码数据,若邮箱到来,则按邮箱中的指针取出对应数据并发送。
8.根据权利要求3所述的一种4G车载智慧终端系统,其特征在于,所述系统包括管云体系结构;端是手机和PC客户端,它让用户通过App享受车载终端设备的功能,并可发起各种服务请求;客户端远程发送操作指令到“云”服务平台,并从“云”服务平台远程获取响应信息展现给用户,用户通过手机APP实现对汽车的各项行车数据的查看,或者接受汽车4S店、车辆管理、车友互动服务;云服务平台是数据存储、处理和控制的核心,是系统的后台部分;接收车载终端上报的原始数据、从这些数据中计算出对应汽车的动态信息和各仪表盘数据等、响应或推送分析结果到手机APP上;车云是汽车CAN的大脑,支持上亿用户对智能车机的访问。
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