CN105182957A - 用于车联网的多通路实时数据采集芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于车联网的多通路实时数据采集芯片，包括：MCU；与所述MCU电性连接的交互接口；与所述交互接口电性连接的电源管理模块、控制模块以及功能模块；所述电源管理模块与所述控制模块、所述功能模块以及开关控制阵列模块电性连接；所述开关控制阵列模块与所述控制模块、所述功能模块以及汽车连接接口电性连接。本发明能够实现实时多通路数据传输的功能。实现车联网产品终端的可互换性，避免信号的频繁切换处理。有效解决现有设计方案单一使用诊断功能获取数据，更符合总线安全要求。

Description

用于车联网的多通路实时数据采集芯片

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及用于车联网的多通路实时数据采集芯片。

背景技术

OBD技术最早起源于80年代的美国，初期的OBD技术，是通过恰当的技术方式提醒驾驶员发生的失效或是故障。随着汽车产业迅速发展以及车联网的兴起，实时准确获知汽车车况和运行状态成为一种趋势。

OBD模式的车联网系统，主要是由OBD终端、后台系统、移动终端等物理模块组成；在逻辑上，则是一个典型的物联网的系统结构，由数据采集、数据分析、结果展现等组成。OBD车联网，主要侧重稳定性、及时性、可靠性。

OBD模式的车联网系统，其核心是接口芯片的控制及通信解决方案。目前，技术人员针对OBD模式的车联网系统接口芯片提出了多种的解决方案，例如，公开号为CN102591326A，名称为“用于汽车诊断的接口芯片”就公开了一种基于OBD的汽车诊断芯片。

但是，现有的芯片解决方案，仍然存在如下的技术问题未能有效解决：一、现有OBD模式的车联网系统的诊断接口芯片，在同一时刻不能支持多路诊断应用，特别是采用CAN总线的多路处理。例如，上述公开号为CN102591326A的中国发明专利，在同一时刻，仅能支持1路通讯模式。而对于车辆而言，存在多路不同的总线同时存在，就像SAEJ2534标准所规定的那样，只有在同时支持多路的情况下才能真正满足车辆数据的采集功能。伴随着MCU技术的发展，当前的MCU是有足够的处理能力支持多路通讯的。

二、现有的车联网产品基于诊断的OBD方案，在通讯引脚上，存在固定不可变的情况，其通用性和互换性差，难以覆盖不同车型，满足所有的用户需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于车联网的多通路实时数据采集芯片，该。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种，包括：

MCU；

与所述MCU电性连接的交互接口；

与所述交互接口电性连接的电源管理模块、控制模块以及功能模块；

所述电源管理模块与所述控制模块、所述功能模块以及开关控制阵列模块电性连接；

所述开关控制阵列模块与所述控制模块、所述功能模块以及汽车连接接口电性连接；

所述功能模块，包括：多个通信模块；

所述开关控制阵列模块，包括：多个开关控制阵列；

所述交互接口，包括：与所述控制模块电性连接的控制模块交互接口、与所述电源管理模块电性连接的电源模块交互接口、以及与所述多个通信模块一一对应电性连接的多个功能模块交互接口；

所述多个通信模块中的每一个通信模块均与所述多个开关控制阵列中的全部开关控制阵列电性连接。

其中，所述控制模块与所述多个通信模块以及所述多个开关控制阵列的每一个均电性连接。

其中，所述交互接口的接口类型是SMBus、GPIO、SPI、I2C、UART的一种或多种。

其中，所述通信模块是DWCAN(双线CAN)、FTCAN(容错CAN)、SWCAN(单线CAN)、KWP(K/L线)、CCD、PWM、VPW、RS232、RS485(J1708)的一种或多种。

其中，所述汽车连接接口是与汽车OBD接口相适配的引脚。

其中，所述控制模块控制所述开关控制阵列的打开（或关闭）从而选择电性连通所述汽车连接接口与所述MCU之间的通信模块。

本发明用于车联网的多通路实时数据采集芯片，由于设计有多个交互接口、多个通信模块以及多个开关控制阵列，多个通信模块一一对应电性连接多个功能模块交互接口，多个通信模块中的每一个通信模块均与所述多个开关控制阵列中的全部开关控制阵列电性连接；能够实现实时多通路数据传输的功能。从而，实现车联网产品终端的可互换性，避免信号的频繁切换处理。有效解决现有设计方案单一使用诊断功能获取数据，更符合总线安全要求。

附图说明

图1为本发明用于车联网的多通路实时数据采集芯片的原理示意图；

图2为本发明一种实施例的原理示意图。

具体实施方式

下底面结合附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示是本发明用于车联网的多通路实时数据采集芯片的原理示意图，本发明包括：

一MCU1，与上述MCU1电性连接的交互接口2，上述交互接口2分别与电源管理模块3、控制模块4以及功能模块5电性连接，上述功能模块5分别与开关控制阵列模块4电性连接，上述开关控制阵列模块4均与汽车连接接口7的线路电性连接。其中：

交互接口2，包括多个功能模块交互接口21（22、2n）、一控制模块交互接口28、以及一电源模块交互接口29；其中，控制模块交互接口28与控制模块4和MCU1均为电性连接，处理MCU1与控制模块4之间的信号；电源模块交互接口29与电源管理模块3和MCU1均为电性连接，处理MCU1与电源管理模块3之间的信号；多个功能模块交互接口21（22、2n）分别与MCU1和功能模块5的多个通信模块51（52、5n）电性连接，处理MCU1和功能模块5之间的信号；优选的交互接口2的接口类型，包含SMBus、GPIO、SPI、I2C、UART等。

电源管理模块3与上述交互接口2的电源模块交互接口29电性连接，接收MCU1传输的控制信息，对控制模块4、功能模块5、开关控制阵列模块6提供所需的电源(电压、电流)满足其工作需求；对需要反馈的信号(如：执行结果、电压值等)，通过交互接口2反馈给MCU1。电源管理模块3的功能可控，可对其进行控制，以实现低功耗等处理；其支持可调节电源输出，可对外输出高精度，可调恒压电源。

控制模块4与上述交互接口2的控制模块交互接口28电性连接，接收MCU1传输的控制信息，对电源管理模块3、功能模块5、以及开关控制阵列模块6的各控制点进行通/断、开/关等状态控制；对需要反馈的信号(如：执行结果等)，通过交互接口2的控制模块交互接口28反馈给MCU1；通过对电源管理模块3的控制，实现节能、低功耗处理。

功能模块5，包括多个通信模块51（52、5n），该多个通信模块51（52、5n）分别与上述交互接口2的多个功能模块交互接口21（22、2n）一一对应地电性连接；多个通信模块51（52、5n）中的每一个通信模块均与开关控制阵列模块6的所有开关控制阵列61（62、6n）电性连接；多个通信模块51（52、5n）接收MCU1传输的控制信息，在控制模块4的配合下，通过所选择的开关控制阵列模块6的开关控制阵列61（62、6n），将对应的通讯数据，经过汽车连接接口7的线路，发送给车辆的ECU单元，实现多路传输汽车信息的功能；功能模块5的多个通信模块51（52、5n）的通讯功能，优选的采用如下的类型通讯：DWCAN(双线CAN)、FTCAN(容错CAN)、SWCAN(单线CAN)、KWP(K/L线)、CCD、PWM、VPW、RS232、RS485(J1708)等；功能模块5可预留的外部信号处理通道；功能模块5还可以对各通道电压值的ADC采样处理，各通道总线电平的控制处理，如高电平、低电平状态提供；功能模块5对各类数据进行特定模块的转换，以便车辆ECU正常接收和识别；将车辆ECU单元或车辆内部总线数据，通过汽车连接接口7，经过所选择的开关控制阵列61（62、6n），从功能模块5传递给MCU1；功能模块5同时存在的数据不受通路的限制。

开关控制阵列模块6，包括多个开关控制阵列61（62、6n），该开关控制阵列61（62、6n）与上述的控制模块4电性连接并由其控制，上述控制模块4可控制多个开关控制阵列61，选择连通不同的功能模块5的通信模块51（52、5n）；在控制模块4的控制下，功能模块5的多个通信模块51（52、5n）均可选择电性连通不同的开关控制阵列61（62、6n）；在控制模块4的控制下，可实现多个开关控制阵列61（62、6n）与汽车连接接口7的线路的不同连接通路，以及控制节点的执行结果反馈。

汽车连接接口7是芯片一端的引脚，其与上述开关控制阵列模块6电性连接，通过引脚与汽车OBD接口连接，其功能包括：芯片工作电源输入、车辆总线信号接入、恒压输出(满足SAEJ2534编程电压功能)、电压跳变检测（当输入电压产生跳变时，反馈对应的信号）等。

本发明用于车联网的多通路实时数据采集芯片的典型控制逻辑（过程）示例如下：

一、单模块控制逻辑（过程）:

1.MCU1通电，初始化，所有通讯、控制接口处于待命状态，MCU1控制芯片的电源管理模块3给芯片内部供电；

2.芯片通电，初始化，开关控制阵列模块6全部处于断开状态；

3.MCU1通过发送指令,控制电源管理模块3给功能模块5的其中一个通信模块51和与该通信模块51相对应的开关控制阵列61供电；

4.MCU1通过发送指令,控制控制模块4使功能模块5的一个通信模块51与开关控制阵列模块6对应的一个开关控制阵列61电性连接，并初始化通信模块51；

5.MCU1通过发送指令,控制控制模块4使开关控制阵列61选择对应的“汽车连接口”线路；

6.MCU1通过MCU1对外通讯口，将信号传递到通信模块51，经通信模块51进行信号转换后，转换成车辆(ECU)可识别信号，通过开关控制阵列61和汽车连接接口7，到达车辆(ECU);

7.同时，车辆(ECU)发出的信号，经过汽车连接接口7和开关控制阵列61后，被通信模块51接收，并转换成MCU1可识别信息,通过一个功能模块交互接口21传递给MCU1；

8.按照需要，重复执行上述的5、6步骤或单独执行上述5或6步骤，完成工作所需过程。

完成工作过程，MCU1根据需要执行以下9、10、11步骤：

9.MCU1通过发送指令,控制控制模块4使开关控制阵列61断开与汽车连接接口7线路连接；

10.MCU1通过发送指令,控制控制模块4使通信模块51断开与开关控制阵列61连接；

11.MCU1通过发送指令,控制电源管理模块3给通信模块51、开关控制阵列61断电。

以上的控制逻辑（过程）是通信模块51在开关控制阵列61上进行通讯。

二、两模块或多控制逻辑（过程）:

1.MCU1通电，初始化，所有模块接口处于待命状态，控制芯片的电源管理模块3给芯片内部供电；

2.芯片通电，初始化，开关控制阵列模块6全部处于断开状态；

3.MCU1通过发送指令,控制电源管理模块3给功能模块5的通信模块51、通信模块52，开关控制阵列模块6的开关控制阵列61、开关控制阵列62供电；

4.MCU1通过发送指令，

（1）控制控制模块4使通信模块51与开关控制阵列61电性连接，并初始化通信模块51；

（2）控制控制模块4使通信模块52与开关控制阵列62电性连接，并初始化通信模块52；

5.MCU1通过发送指令,

（1）控制控制模块4使开关控制阵列61选择对应的汽车连接接口7的线路电性连接；

（2）控制控制模块4使开关控制阵列62选择对应的汽车连接接口7的线路电性连接；

6.MCU1可同时分别：

（1）通过与MCU1电性连接的功能模块交互接口22，将信号传递到通信模块52，经通信模块52进行信号转换后，转换成车辆(ECU)可识别信号，通过开关控制阵列62和汽车连接接口7的线路连同到达车辆(ECU);

（2）通过与MCU1电性连接的功能模块交互接口22，将信号传递到通信模块51，经通信模块51进行信号转换后，转换成车辆(ECU)可识别信号，通过开关控制阵列61和汽车连接接口7的线路连同到达车辆(ECU);

7.车辆(ECU)发出的信号可同时分别：

（1）经过汽车连接接口7和开关控制阵列61连通后，被通信模块52接收，并转换成MCU1可识别信息,通过与MCU1电性连接的功能模块交互接口22传递给MCU1；

（2）经过汽车连接接口7和开关控制阵列62连通后，被通信模块51接收，并转换成MCU1可识别信息,通过与MCU1电性连接的功能模块交互接口21传递给MCU1；

按照需要，重复6、7步骤或单独执行6或7步骤，完成工作所需过程。

完成工作过程，MCU根据需要执行以下9、10、11步骤(或其中部分处理)

9.MCU通过发送指令

（1）控制控制模块4使开关控制阵列61断开与汽车连接接口7的线路连接；

（2）控制控制模块4使开关控制阵列62断开与汽车连接接口7的线路连接；

10.MCU通过发送指令

（1）控制控制模块4使通信模块51断开与开关控制阵列62的连接；

（2）控制控制模块4使通信模块52断开与开关控制阵列61的连接；

11.MCU通过发送指令,

（1）控制电源管理模块3给通信模块51、开关控制阵列62断电；

（2）控制电源管理模块3给通信模块52、开关控制阵列61断电。

以上的控制逻辑（过程）是通信模块51在开关控制阵列62上进行通讯、通信模块52在开关控制阵列61上进行通讯的两模块逻辑（过程）；相应的，可以实现多模块的逻辑（过程）。

本发明用于车联网的多通路实时数据采集芯片，在符合电气特性的要求下，可在其他控制器下完成对应的工作处理，在实际应用过程中，对其进行组合或处理，满足MCU控制要求，控制阵列在实际应用中，可根据实际需要裁剪。

以下是本发明用于车联网的多通路实时数据采集芯片的优选实施例，如图2所示，是本发明的一种实施例的原理示意图，该实施例中用于车联网的多通路实时数据采集芯片，其中，CAN1、CAN2分别通过BUSA、BUSB通讯(双CAN通讯)，其控制逻辑（过程）如下：

1.MCU通电，初始化，所有通讯、控制接口处于待命状态，控制芯片的InternalVoltageRegulator(电源管理模块)给芯片内部供电；

2.芯片通电，初始化，所有控制阵列结点处于断开状态；

3.MCU通过I2CBUS发送指令,控制“InternalVoltageRegulator”给“CAN1”、“CAN2”、及“ProtocolSwitchArray”的“BUSA”、“BUSB”供电；

4.MCU通过发送指令：

（1）控制“I2CextendGPIOModule”使“CAN1”与“BUSA”连接，并初始化“CAN1”；

（2）控制“I2CextendGPIOModule”使“CAN2”与“BUSB”连接，并初始化“CAN2”；

5.MCU通过发送指令：

（1）控制“I2CextendGPIOModule”使“BUSA”选择对应的“OBDConnector”线路

（2）控制“I2CextendGPIOModule”使“BUSB”选择对应的“OBDConnector”线路

6.MCU可同时分别：

（1）通过对外通讯口(MCU与芯片连接口CAN1口)，将信号传递到芯片内部功能模块“CAN1”，经功能模块“CAN1”进行信号转换后，转换成车辆(ECU)可识别信号，通过“BUSA”和“OBDConnector”，到达车辆(ECU);

（2）通过对外通讯口(MCU与芯片连接口CAN1口)，将信号传递到芯片内部功能模块“CAN2”，经功能模块“CAN2”进行信号转换后，转换成车辆(ECU)可识别信号，通过“BUSA”和“OBDConnector”，到达车辆(ECU);

7.车辆(ECU)发出的信号可同时分别：

（1）经过“OBDConnector”和“BUSA”后，被功能模块“CAN1”接收，并转换成MCU可识别信息,经过MCU外通讯口(MCU与芯片连接口CAN1口)，传输给MCU；

（2）经过“OBDConnector”和“BUSB”后，被功能模块“CAN2”接收，并转换成MCU可识别信息,经过MCU外通讯口(MCU与芯片连接口CAN2口)，传输给MCU；

按照需要，重复6、7步骤或单独执行6或7步骤，完成工作所需过程，完成工作过程，MCU根据需要执行以下8、9、10步骤(或其中部分处理)：

8.MCU通过发送指令：

（1）控制“I2CextendGPIOModule”使“BUSA”断开与“OBDConnector”线路连接；

（2）控制“I2CextendGPIOModule”使“BUSB”断开与“OBDConnector”线路连接；

9.MCU通过发送指令：

（1）控制“I2CextendGPIOModule”使“CAN1”断开与“BUSA”连接；

（2）控制“I2CextendGPIOModule”使“CAN2”断开与“BUSB”连接；

10.MCU通过发送指令：

（1）控制“I2CextendGPIOModule”给“CAN1”、“BUSA”断电；

（2）控制“I2CextendGPIOModule”给“CAN2”、“BUSA”断电。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，而不是对本发明技术方案的限定，任何对本发明技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于车联网的多通路实时数据采集芯片，包括：

MCU；

与所述MCU电性连接的交互接口；

与所述交互接口电性连接的电源管理模块、控制模块以及功能模块；

所述电源管理模块与所述控制模块、所述功能模块以及开关控制阵列模块电性连接；

所述开关控制阵列模块与所述控制模块、所述功能模块以及汽车连接接口电性连接；

其特征在于：

所述功能模块，包括：多个通信模块；

所述开关控制阵列模块，包括：多个开关控制阵列；

所述交互接口，包括：与所述控制模块电性连接的控制模块交互接口、与所述电源管理模块电性连接的电源模块交互接口、以及与所述多个通信模块一一对应电性连接的多个功能模块交互接口；

所述多个通信模块中的每一个通信模块均与所述多个开关控制阵列中的全部开关控制阵列电性连接。

2.如权利要求1所述的用于车联网的多通路实时数据采集芯片，其特征在于，所述控制模块与所述多个通信模块以及所述多个开关控制阵列的每一个均电性连接。

3.如权利要求1所述的用于车联网的多通路实时数据采集芯片，其特征在于，所述交互接口的接口类型是SMBus、GPIO、SPI、I2C、UART的一种或多种。

4.如权利要求1所述的用于车联网的多通路实时数据采集芯片，其特征在于，所述通信模块是DWCAN(双线CAN)、FTCAN(容错CAN)、SWCAN(单线CAN)、KWP(K/L线)、CCD、PWM、VPW、RS232、RS485(J1708)的一种或多种。

5.如权利要求1所述的用于车联网的多通路实时数据采集芯片，其特征在于，所述汽车连接接口是与汽车OBD接口相适配的引脚。

6.如权利要求1所述的用于车联网的多通路实时数据采集芯片，其特征在于，所述控制模块控制所述开关控制阵列的打开（或关闭）从而选择电性连通所述汽车连接接口与所述MCU之间的通信模块。