CN105242605A

CN105242605A - 车联网终端及车联网终端的配置方法

Info

Publication number: CN105242605A
Application number: CN201510701320.4A
Authority: CN
Inventors: 王铁钢
Original assignee: BEIJING TENGCON TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING TENGCON TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2016-01-13

Abstract

本发明提出了一种车联网终端及车联网终端的配置方法，包括：定位模块、数据通信接口、CAN总线通信接口、无线胎压传感器接口、模拟量I/O端子、数字量I/O端子、处理器、数据存储器和USB接口。本发明填补了工程车辆的车联网终端这部分的空白，将物联网技术应用到工程车辆管理系统，为工程车辆管理提供了便利，提高了管理效率和准确性。

Description

车联网终端及车联网终端的配置方法

技术领域

本发明涉及车联网技术领域，特别涉及一种车联网终端及车联网终端的配置方法。

背景技术

工程车辆是机械领域较为先进的部分，具有价值高，使用率高，作业效率高的特点，因此迫切需要将其工作信息进行记录并与外部数据实时传输、交互。现有技术中还没有可以实现上述工作的终端设备，这一现状促使工程车辆管理者需要不断提升管理手段、拓展管理思路，将物联网技术应用到工程车辆管理系统中。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种车联网终端及车联网终端的配置方法，填补了工程车辆的车联网终端这部分的空白，将物联网技术应用到工程车辆管理系统，为工程车辆管理提供了便利，提高了管理效率和准确性。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种车联网终端，包括定位模块、数据通信接口、CAN总线通信接口、无线胎压传感器接口、模拟量I/O端子、数字量I/O端子、处理器、数据存储器和USB接口，其中，所述定位模块用于获取车辆的当前位置信息；所述数据通信接口与外部的上位机进行通信，用于与所述外部的上位机进行数据交互；所述CAN总线通信接口通过CAN总线与所述车辆上的多个功能单元进行通信，用于采集每个所述功能单元对应的车辆状态数据；所述无线胎压传感器接口与所述车辆的每个胎压传感器进行无线连接以采集每个所述胎压传感器的胎压数据；所述模拟量I/O端子与所述处理器相连，用于输入多路车辆模拟量信号及输出1路车辆模拟量信号；所述数字量I/O端子与所述处理器相连，用于输入多路车辆开关量信号及输出多路车辆开关量信号；所述处理器与所述定位模块、所述移动数据传输接口、所述数据通信接口、所述CAN总线通信接口、所述无线胎压传感器接口、所述模拟量I/O端子和所述数字量I/O端子相连，用于接收所述车辆的当前位置信息、每个所述功能单元对应的车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号，并对所述当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号进行分析，将车辆状态分析结果、所述当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号通过所述移动数据传输接口和所述数据通信接口发送至所述终端设备和上位机，以提供至管理员进行监控，其中，所述管理员在根据车辆状态分析结果、所述当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号统计所述车辆工作时长、行驶里程、行驶路线、燃油消耗和完成的工作量，并判断所述车辆是否发生故障，如果发生故障，则通知维修人员及时对发生故障的功能单元进行故障处理，且所述处理器通过所述模拟量I/O端子和所述数字量I/O端子输出1路车辆模拟量信号和1路车辆开关量信号至对应的外接设备；所述数据存储器与所述处理器相连，用于存储所述车辆的当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号和车辆状态分析结果；所述USB接口，用于接入外部的智能设备，以向所述智能设备供电。

进一步，所述定位模块为GPS模块和北斗模块，所述数据通信接口包括：ethernet接口、3G/4G接口、WiFi接口、串行接口和CAN接口，所述处理器为ARM处理器。

进一步，所述串行接口包括：RS232接口和RS485接口。

进一步，所述车辆状态数据包括发动机转速、发动机水温、机油压力、变速箱温度、变速箱档位、行驶速度、瞬时油耗、转向数据、3轴加速度数据和陀螺仪数据、当日工作小时数、当日燃油油耗、当日工作量、累计工作小时数、累计燃油油耗和累计工作量。

进一步，本发明的车联网终端还包括：位于所述外壳的侧面的多个状态指示灯，其中，所述多个状态指示灯包括：输入/输出状态指示灯、CAN通信指示灯、串口通信指示灯、电源指示灯、系统运行指示灯、以太网10M/100M状态和通信状态指示灯。

进一步，本发明的车联网终端还包括：用于将其他协议格式数据转化为TCBUS协议格式数据的协议转换模块，所述协议转换模块与所述串行接口和所述CAN接口相连，用于将所述串行接口和所述CAN接口采集到的其他协议格式的设备数据转换为TCBUS协议格式数据，并发送至所述上位机。

进一步，所述处理器还用于对所述串行接口的数据在发送之前进行数据校验，其中，所述数据校验方式包括循环冗余校验码CRC校验、帧校验FCS校验和异或XOR校验。

根据本发明实施例的车联网终端，可以适用于重型车辆、工程车辆和特种车辆等，可获取J1939协议或ECU能提供的所有数据，提供车辆定位、车辆状态数据等信息，并增加了模拟量输入输出、数字量输入输出功能。本发明通过对车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号进行获取和分析，将基础数据和分析结果通过移动通信等方式发送至外部，由外部的管理员判断是否发生故障，并采取相应措施。本发明的车联网终端采用的物联网协议定义相对简单的协议格式，兼顾网络传输和无线传输适应各种各样的应用情况。本发明填补了工程车辆的车联网终端这部分的空白，将物联网技术应用到工程车辆管理系统，为工程车辆管理提供了便利，提高了管理效率和准确性。

本发明另一方面的实施例还提出一种车联网终端的配置方法，包括如下步骤：

步骤S1，配置车联网终端的通信参数，其中，所述通信参数包括：IP地址、串口参数和无线路由参数；

步骤S2，配置所述车联网终端的内部寄存器，包括：

步骤S21，对数字量输入定义、数字量输出定义、输入寄存器定义和保持寄存器定义；

步骤S22，配置所述车联网终端的中间变量区；

步骤S23，配置所述车联网终端的胎压设置区，包括：配置每个胎压传感器的ID和胎压数据保存区的地址；

步骤S24，配置主动上传设置区的寄存器地址和内容。

进一步，在所述步骤S21中，对所述无线路由参数进行配置包括：对3G/4G通信接口进行配置、对LAN接口进行配置、对GPS模块进行配置。

进一步，在所述步骤S1中，所述对数字量输入定义和数字量输出定义，包括：对数字量输入和数字量输出的MODBUS地址、PLC地址和内容进行配置；

所述对输入寄存器定义，包括：对输入寄存器的MODBUS地址、PLC地址、内容和说明进行配置。

根据本发明实施例的车联网终端的配置方法，提供了针对车联网终端的网络和内部寄存器的配置方法，配置方法通过计算机实现，便于操作且配置参数详细清楚，满足了车联网终端后续使用的要求。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的车联网终端的结构框图；

图2为根据本发明实施例的车联网终端的主视图；

图3(a)和(b)为根据本发明实施例的车联网终端的侧视图；

图4为根据本发明实施例的MODBUSRTU协议转换为MODBUSTCP协议的示意图；

图5为根据本发明实施例的任意协议转换为MODBUSTCP协议的示意图；

图6为根据本发明实施例的CAN通信的示意图；

图7为根据本发明实施例的字节顺序调整的示意图；

图8为根据本发明实施例的车联网终端的配置方法的流程图；

图9为根据本发明实施例的配置车联网终端的内部寄存器的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图对本发明的车联网终端和车联网终端的配置方法进行详细说明。其中，车联网终端的工作条件如下：-40～85摄氏度、10％-90％相对湿度、86-108kpa大气压、满足车辆振动环境要求。

如图1所示，本发明实施例的车联网终端，包括：定位模块1、数据通信接口3、CAN总线通信接口4、无线胎压传感器接口5、模拟量I/O端子6、数字量I/O端子7、处理器8、数据存储器9、USB接口10和外壳(未示出)。

具体地，定位模块1用于获取车辆的当前位置信息。其中，定位模块1可以为GPS模块和北斗模块。

数据通信接口3与外部的上位机进行通信，用于与外部的上位机进行数据交互。数据通信接口3包括：用以连接网线的ethernet接口、3G/4G接口、WiFi接口、串行接口和CAN接口。其中，串行接口可以包括：RS232接口和RS485接口。

如图3(a)中的3G/WIFI接口。

另外，图3(a)中的GPS接口用以连接GPS天线，TY接口用以连接轮胎压力信号接收天线。

表1示出了RS232接口的定义：

表1

此外，两个串口ModBus的默认通讯设置均为：波特率19200bps、8数据位、1停止位、偶校验(E)。

串行接口(UART0)为PS2接口(2-TXD，3-RXD，5-GND)，一般用作ISP程序下载口使用。此外，也可作为Modbus连接时的备用端口，以便在其他方式均无法进行Modbus连接时使用。该端口Modbus的默认通讯设置为：波特率为38400，1，N，8，从地址为1(默认配置用户无法更改，程序启动时请勿使用该功能)。

图3(a)中的拨码开关(SET)用以恢复出厂默认IP地址。具体地：产品断电，全拨到“ON”，产品上电，采用出厂默认IP地址(192.168.1.99)；产品断电，全拨到“OFF”，产品上电，采用IP地址使用寄存器中设置的IP地址。

CAN总线通信接口4通过CAN总线与车辆上的多个功能单元进行通信，用于采集每个功能单元对应的车辆状态数据。其中，车辆状态数据包括：发动机转速、发动机水温、机油压力、变速箱温度、变速箱档位、行驶速度、瞬时油耗、转向数据、3轴加速度数据和陀螺仪数据、当日工作小时数、当日燃油油耗、当日工作量、累计工作小时数、累计燃油油耗和累计工作量。其中，CAN总线通信接口4为2个独立的CAN接口。需要说明的是，上述数据仅处于示例，本发明的车辆状态数据包括但不限于上述数据内容，在此不再赘述。

如表2所示，CAN2H和CAN2L终端电阻配置方法如下(配置时需打开机壳)：将靠近通讯端子处的插针(JP700)使用短接帽短接，可将CAN2口配为带120Ω终端匹配电阻的接口；反之，不短接时，可配为不带120Ω终端匹配电阻的接口。

表2

本发明的车联网终端的2个CAN口与各种协议的设备通信时，通过提供的CAN功能块编程，将设备数据采集到本发明的车联网终端中，最终通过MODBUSTCP被上位机获取。CAN口通讯包括CAN_OPEN、CAN_WRITE和CAN_READ共3个指令。

(1)进入编辑界面；

(2)添加固件库；

(3)插入功能块指令在右侧编辑向导TCNETLIB组中找到CAN_OPEN、CAN_WRITE和CAN_READ指令，依次拖拽到编程界面中，“确定”，建立功能块。双击功能块的蓝色管脚，设置各变量。表3至表5分别示出了CAN_OPEN、CAN_WRITE和CAN_READ指令的定义。

表3

表4

表5

(4)制作，下装，运行。

(5)打开调试开关，监视程序。所有输出引脚Errmsg为0时，表示通信无错误，当有输出引脚Errmsg不为0时，根据错误信息修改错误。

无线胎压传感器接口5与车辆的每个胎压传感器进行无线连接以采集每个胎压传感器的胎压数据.

模拟量I/O端子6与处理器8相连，用于输入多路车辆模拟量信号及输出1路车辆模拟量信号。例如，8路模拟量输入信号。

如图3(b)所示，模拟量I/O端子AIO配置如下：

模拟量输入：

通道数：8路。输入方式：默认电压方式，硬件可配置为电流方式和NTC温度方式。配置时需打开机壳，配置方式见下表。输入范围：电压方式为0～5V，电流方式为0～20mA。分辨率：16位。数据范围：0～20000。

AI1～AI8：8路模拟量输入端；AO1：1路模拟量输出端；ACOM：模拟量输入、输出公共端；NC：未使用。

模拟量输出：

通道数：1路。输出方式：电压。输出范围：0～5VDC。数据范围：0～5000。

数字量I/O端子7与处理器8相连，用于输入多路车辆开关量信号及输出多路车辆开关量信号。例如：8路开关量输入/输出。

开关量输入：

通道数：8路光耦隔离输入。电压：“ON”电压为24VDC；“OFF”电压为0VDC。输入电阻：约20KΩ。

开关量输出：

通道数：8路晶体管输出。供电电压：约24VDC。注意：单个通道不可同时作为DI和DO使用，在同一时间应当仅使用其中一种功能。在通道作为DI连接外部设备的同时，设置DO输出，可能会出现短路现象从而导致故障产生。

24Vout：DC24V电源正极输出；GND：DC24V电源接地端8路开关量输入、输出公共端；DIO1～DIO8：8路开关量输入、输出信号端；DIHS1、DIHS2：2路高速DI输入端；DICOM：2路高速DI输入公共端；NC：未使用

此外，输入输出量还包括：2路高速计数器输入、1路3轴加速度和陀螺仪输入、1路GPS数据。

本发明的通讯端口均采用全光电隔离设计，同时隔离信号线、电源、地，并具备雷击和浪涌防护。

处理器8与定位模块1、移动数据传输接口2、数据通信接口3、CAN总线通信接口4、无线胎压传感器接口5、模拟量I/O端子6和数字量I/O端子7相连，用于接收车辆的当前位置信息、每个功能单元对应的车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号，并对当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号进行分析，将车辆状态分析结果、当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号通过移动数据传输接口2和数据通信接口3发送至终端设备和上位机，以提供至管理员进行监控。

其中，管理员在根据车辆状态分析结果、当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号统计车辆工作时长、行驶里程、行驶路线、燃油消耗和完成的工作量，并判断车辆是否发生故障，如果发生故障，则通知维修人员及时对发生故障的功能单元进行故障处理，且处理器通过模拟量I/O端子6和数字量I/O端子7输出1路车辆模拟量信号和1路车辆开关量信号至对应的外接设备。

需要说明的是，串口数据发送时，经常使用附加校验，为减轻用户工作量，处理器8还用于对串行接口的数据在发送之前进行数据校验.其中，数据校验方式包括循环冗余校验码CRC校验、帧校验FCS校验和异或XOR校验，分别如表6至表8所示。

表6

输入引脚	数据类型	描述
			EN	BOOL	上升沿有效
Length	WORD	数据所占字节的个数
			Dataptr	ANY	要计算FCS校验码的数据，一般为字节型数组
输出引脚	数据类型	描述
			ENO	BOOL	输出使能
Result	WORD	计算出的FCS校验码

表7

输入引脚	数据类型	描述
			EN	BOOL	上升沿有效
Length	WORD	数据所占字节的个数
			Dataptr	ANY	要计算XOR校验码的数据，一般为字节型数组
输出引脚	数据类型	描述
			ENO	BOOL	输出使能
Result	WORD	计算出的XOR校验码

表8

(5)制作，下装，运行

(6)打开调试开关，监视程序。

所有输出引脚Errmsg为0时，表示通信无错误，当有输出引脚Errmsg不为0时，根据错误信息修改错误。在本发明的一个实施例中，处理器8可以为ARM处理器。采用嵌入式系统架构设计理念，32位精简指令ARM处理器设计，具有丰富的存储空间。

数据存储器9与处理器8相连，用于存储车辆的当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号和车辆状态分析结果。

其中，定位模块1、处理器8和数据存储器9均位于外壳内，移动数据传输接口2、数据通信接口3、CAN总线通信接口4、模拟量I/O端子6和数字量I/O端子7均位于外壳的两侧。

进一步，本发明实施例的车联网终端还包括：位于外壳的侧面的多个状态指示灯。其中，多个状态指示灯包括：输入/输出状态指示灯、CAN通信指示灯、串口通信指示灯、电源指示灯、系统运行指示灯、以太网10M/100M状态和通信状态指示灯。

如图3(a)所示，各个指示灯定义如下：

DIO1～DIO8:8个DIO口的输入状态对应，输入高电平时点亮；

DIHS1、DIHS2:与2个高速DI的输入对应，闸门时间内有输入时闪烁；

CAN1、CAN2:与2个CAN通讯口对应，有通讯时闪烁；

ACT、SPD、LINK:与网络通讯口对应，ACT闪烁，SPD、LINK常亮；

COM1、COM2:与2个串口对应，通讯时闪烁；

COM3:对应轮胎压力传感器无线通讯，通讯时闪烁；

COM4:对应程序烧写串口UART0，烧写程序时闪烁；

RUN:系统指示，系统正常运行时闪烁；

PWR:电源指示，供电正常时常亮。

综上，本发明的车联网终端与从站通信支持MODBUSRTU协议、自由口编程和CAN。提供固件库TCNETLIB以支持上述通信。固件库TCNETLIB包括Modbus、自由口编程、校验和、CAN等指令。编程前需手动添加固件库TCNETLIB。

TCMODBUS通讯包括建立连接指令TCMODBUS_RUN和读写指令TCMODBUS共2个指令。使用TCMODBUS指令通信编程时，首先打开本发明的车联网终端的串口并设置通讯格式，然后发送读写命令。自由口通讯包括打开串口PORT_OPEN、写串口PORT_WRITE和读串口PORT_READ共3个指令。自由口通信编程时，首先打开本发明的车联网终端的串口，然后发送读或写命令。本发明提供了COMM_CRC、COMM_FCS、COMM_XOR三个指令分别用于生成CRC、FCS和XOR校验。

如图6所示，信包括打开CAN口、写CAN口和读CAN口三个指令。先用CAN_Open指令打开本发明的车联网终端的CAN口，如果需要向CAN总线网络中的某个CAN设备发送数据，用CAN_Write指令；如果需要接收CAN总线网络中某个设备的数据，就用CAN_Read指令。

USB接口10用于接入外部的智能设备，以向智能设备供电，例如向手机、平板电脑等设备供电，方便用户使用。

进一步，本发明实施例的车联网终端还包括：用于将其他协议格式数据转化为TCBUS协议格式数据的协议转换模块，协议转换模块与串行接口和CAN接口相连，用于将串行接口和CAN接口采集到的其他协议格式的设备数据转换为TCBUS协议格式数据，并发送至上位机。如图4和图5所示，本发明的车联网终端的3个串口支持MODBUSRTU协议，通过提供的MODBUS功能块简单编程，将支持MODBUSRTU协议的设备数据采集到本发明的车联网终端中，最终通过协议转换模块转换为TCBUS协议格式的数据被上位机获取。此例通过默认LD语言实现协议转换。

(1)参考“快速开始”新建工程并设置工程的IP地址，找到“工程”中的“逻辑POU”，双击“main”，进入程序编辑界面。

(2)添加固件库TCNETLIB

固件库添加完成后，可在编程软件右侧的编程向导中看到固件库文件夹。

(3)插入功能块

在右侧编辑向导TCNETLIB组中找到TCMODBUS_RUN和TCMODBUS指令，依次拖拽到编程界面中，“确定”，建立功能块。双击功能块的蓝色管脚，设置各变量。TCMODBUS_RUN和TCMODBUS指令的定义分别如表9和表10所示。

表9

表10

(4)制作，下装，运行。

(5)打开调试开关，监视程序

所有输出引脚Errmsg为0时，表示通信无错误，当有输出引脚Errmsg不为0时，根据上表错误信息修改错误。

本发明的车联网终端的3个串口与各种协议的设备通信时，通过提供的自由口功能块编程，将设备数据采集到本发明的车联网终端中，最终通过协议转换模块转换为TCBUS格式数据被上位机获取。自由口通信包括PORT_OPEN、PORT_WRITE和PORT_READ共3个指令。

(1)进入编辑界面；

(2)添加固件库；

(3)插入功能块指令在右侧编辑向导TCNETLIB组中找到PORT_OPEN、PORT_WRITE和PORT_READ指令，依次拖拽到编程界面中，“确定”，建立功能块。双击功能块的蓝色管脚，设置各变量。

下面对本发明的车联网终端使用的物联网协议TCBUS进行说明。目前，车联网的应用依托于3G/4G网络，因为很难给本发明的车联网终端提供一个静态的IP地址，所以原来的MODBUS协议或者MODBUSTCP这类主从协议都不是非常合适。IEC60870-5-104协议的定义虽然很完美，但是IEC60870-5-104协议的RTU也是服务器，在动态IP或者加防火墙的场合也不是很合适，而且IEC60870-5-104协议过于复杂，不太适合单片机或者嵌入式系统使用。于是，本发明定义一种简单，易于实现的，支持主动上传的协议，就显得十分必要。

本发明的物联网协议TCBUS具有以下特点：定义相对简单的协议格式兼顾网络传输和无线传输适应各种各样的应用情况。协议定义中可采用一次交互完成数据读写，可支持POLL方式和主动上传方式，且提供超过8位的设备地址本协议中所指的字节均为8位，字为16位。

(1)设备定义

在协议中，定义主设备(TCP/IP网络服务器)和从设备(TCP/IP网络客户端)两种设备，以及网桥设备。

协议接口：指用于报文传送的接口，它可能是物理的也可能是逻辑的。本协议定义的接口主要为两类，一种是TCP/IP网络协议的UDP接口，一种是串行线路。

主设备一般为上位机软件或者智能设备，它接收从设备发送的主动上传的协议报文或者对从设备发送轮询报文。从设备一般为RTU或者PLC，它主动向主设备发送数据报文，或者响应主设备的轮询报文。网桥设备是一种至少有2个接口的设备，其中至少有一个接口为从设备，至少有另外一个协议接口为主设备，起到协议转发的功能。

(2)协议封装

TCBUS报文分为协议封装和应用层报文。在协议中，无论是协议封装和应用层报文，字的传送顺序是高字节在前原则。其中的报文头和设备地址，CRC和报文结束标识为协议封装，TCBUSADU为应用层报文，如表11所示。

报文头和设备地址

TCBUSADU

CRC

报文结束标识

表11

报文总长度不超过512字节，在POLL方式中，报文总长度不超过256字节。TCBUSADU的实际最大报文长度分别为256-15-4＝237字节，512-15-4＝493字节。与文件操作有关的功能码(0x78，0x79，0x7A，0x7B，0x7C，0x7D，0x7E)，报文总长度不超过65536字节。TCBUSADU的实际最大报文长度为65536-15-4＝65517字节。整个协议封装包括19个字节，报文定义如表12所示。

报文前导标识	0x5A5A(2字节)
		协议标识	协议标识1字节
保留	2字节
		目的网络地址	(4字节)
本机标识	(4字节)
		报文序号	(2字节)
TCBUSADU	N字节
		CRC	(2字节)
报文结束标识	0xA5A5(2字节)

表12

(3)通信数据处理

从设备数据的读取，经常需要对数据进行处理。举例说明如下：7.1位的拆分读写连续地址的位时，为减少TCMODBUS功能块的数量，通常为“Dataptr”管脚赋值字节或字，如：V000，类型为BYTE。当需要单独使用V000中的某一位时，建立BOOL变量选择V000，输入“.”，在下拉框中选择相应的位。

数组存放多个数据同时读写从设备的多个寄存器时，应该建立数组作为数据缓存区。在数据类型编辑界面中，找到右侧编辑向导中的“ARRAY数组声明”。双击数组声明，弹出数组建立代码，户只需根据修改绿色代码即可。其中，管脚“Dataptr”定义变量，如V001，数据类型选择“WBUF”，IO地址写入％MW3.0，则V001[1]为数组V001的第一个元素，数据类型为“WORD”，IO地址为％MW3.0，可直接作为变量使用。V001[2]为数组V001的第二个元素，数据类型为“WORD”，IO地址为％MW3.2，依次类推。

如图7所示，字节顺序调整对MODBUS从设备的浮点数据读取时，有时需要调整字节顺序，才能得到正确的数据，此时常用的的指令有WORD_TO_DWORD(字到双字类型的转换),SHL(左移)SHR(右移)和AND(与)等。

如图8所示，本发明实施例还提出一种车联网终端的配置方法，包括如下步骤：

步骤S1，配置车联网终端的通信参数，其中，通信参数包括：IP地址、串口参数和无线路由参数。

(1)首先连接网关电源：本发明的车联网终端连接24V电源。然后配置通讯：本发明的车联网终端的网口通过网线与计算机的网口连接。

(2)新建一个工程打开Multiprog编程软件，点击菜单栏上的“文件->新建工程”，选择模板，建立一个工程，保存。

(3)设置工程的IP地址在创建的工程中，选中工程树窗口中的“硬件”选项卡，右击“资源”，在弹出的对话框中输入网关默认IP地址192.168.1.99，点击完成。

(4)编写程序在工程树窗口中的“工程”选项卡中，双击逻辑POU下的程序，写程序。

(5)制作下装程序在工具栏上点击“制作”，编译没有错误时，点击“工程控制”，在弹出的“资源”对话框中点击“下装”，下装完成后，点击“冷启”，本发明的车联网终端即可按此时的程序运行了。如果需要监视程序，可点击工具栏上的“调试开/关”。

配置车联网终端的IP地址：

网关出厂默认IP：IP地址：192.168.1.99子网掩码：255.255.255.0网关：192.168.1.254下面以把IP改为192.168.1.100，其它不变为例，说明修改步骤。

第1步：连接网关电源：本发明的车联网终端连接24VDC电源。通讯：本发明的车联网终端的网口通过网线与计算机的网口连接。

第2步：运行Modscan软件双击ModScan32文件夹中的“ModScan32.exe”，点击菜单栏上的“Connection->Connect”。

第3步：Modscan连接本发明的车联网终端在弹出窗口的下拉框中选择RemotemodbusTCPServer，在下面的两个文本框中分别填入本发明的车联网终端的IP地址192.168.1.99，端口号502，点击OK。

第4步：修改本发明的车联网终端的IP地址寄存器40081～96的值在MODBUSPointType下拉框选择03功能码，Address栏输入1，Length栏输入100，如下找到40084，将寄存器40084的值改为100，其他不用修改。本发明的车联网终端的TCP通信参数寄存器如表13所示：

寄存器地址		说明
			40081～84	IP地址(4个)	默认192.168.1.99
40085～88	子网掩码(4个)	默认255.255.255.0
			40089～92	广播地址(4个)	默认192.168.1.255
40093～96	网关地址(4个)	默认192.168.1.254

表13

第5步：将本发明的车联网终端的两位拨码开关全拨到“OFF”，保持本发明的车联网终端在通电状态，等待15秒钟以上，然后本发明的车联网终端停电，等待1～2秒，本发明的车联网终端重新上电，即可将本发明的车联网终端的IP地址由出厂默认192.168.1.99改为192.168.1.100。

然后，恢复出厂IP地址网关出厂默认IP：

IP地址：192.168.1.99子网掩码：255.255.255.0网关：192.168.1.254把两位拨码开关全拨到“ON”，本发明的车联网终端重新上电，即可恢复到出厂IP。

其后，修改串口参数：修改本发明的车联网终端的串口从站地址出厂默认2个串口的MODBUS从站地址全部为1，以将串口1的MODBUS从站地址改为2为例。下拉框选择03功能码，Address栏输入1，Length栏输入100，找到40027，将寄存器40027的值改为2，等待几十秒钟。本发明的车联网终端停电，再等待几十秒钟，本发明的车联网终端重新上电，即可将本发明的车联网终端的串口1MODBUS从站地址由出厂默认1改为2。

同样方法修改串口2的MODBUS从站地址(寄存器40028)。本发明的车联网终端的串口MODBUS从站地址寄存器如表14所示：

寄存器地址		说明
			40027	串口1MODBUS从站地址	默认为1
40028	串口2MODBUS从站地址	默认为1

表14

第5步：修改本发明的车联网终端的串口波特率出厂默认2个串口的波特率为19200，1，E，8，以将串口波特率改为38400，1，E，8为例。下拉框选择03功能码，Address栏输入100，Length栏输入100，找到40102，将寄存器40102的值改为53256(十进制)，等待几十秒钟，本发明的车联网终端停电，再等待几十秒钟，本发明的车联网终端重新上电，即可将TG903P的串口1波特率由出厂默认19200，1，E，8改为38400，1，E，8。同样方法修改串口2的波特率(寄存器40103)。

本发明的车联网终端串口波特率寄存器的定义如表15所示：

寄存器地址		说明
			40102	串口1波特率设置	默认0xD007
40103	串口2波特率设置	默认0xD007

表15

波特率设置如表16所示：

表16

路由器设置车辆网终端本发明的车联网终端的数据远传通过内置的无线路由实现，路由器步骤如下：

(1)打开机壳，找到SIM卡插卡位置，插入3G/4G流量卡。(2)装上天线(3)接上网线后上电，等待十几秒。(4)登录WEB配置界面

打开配置电脑InternetExplorer浏览器，在地址栏内输“http://192.168.8.1/”。进入用户登录身份认证界面。

输入“用户名”、“密码”，单击“确定”。即可登录到路由器的WEB配置界面。用户初次登录系统时，须使用缺省用户名和密码。缺省用户名为“admin”、密码为“admin”。在步骤S1中，对无线路由参数进行配置包括：对3G/4G通信接口进行配置、对LAN接口进行配置、对GPS模块进行配置。

(5)LAN口设置LAN口配置主要用于路由器与下位机连接，使下位机可以通过路由器访问外网，同时保证连接在路由器上的各个网段之间能够正常通信。单击“网络设置>LAN”。打开“LAN”页签，配置LAN口连接参数，参数说明表17所示，

表17

单击“保存”，完成LAN口连接类型的配置。

GPS设置：GPS(GlobalPositioningSystem)全球定位系统，用于设备地理位置的定位，一般与电子地图配合使用，可用于监控移动车辆或防盗。打开“GPS配置”页签，GPS模块配置如表18所示。

表18

GPS定位信息数据格式如下：

例如：

$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,,,A*50字段0：$GPRMC，语句ID，表明该语句为RecommendedMinimumSpecificGPS/TRANSITData(RMC)推荐最小定位信息；

字段1：UTC时间，hhmmss.sss格式；字段2：状态，A＝定位，V＝未定位；字段3：纬度ddmm.mmmm，度分格式(前导位数不足则补0)；字段4：纬度N(北纬)或S(南纬)；字段5：经度dddmm.mmmm，度分格式(前导位数不足则补0)；字段6：经度E(东经)或W(西经)；字段7：速度，节，Knots；字段8：方位角度；字段9：UTC日期，DDMMYY格式；字段10：磁偏角，(000-180)度(前导位数不足则补0)；字段11：磁偏角方向，E＝东W＝西；字段12：模式，A＝自动，D＝差分，E＝估测，N＝数据无效(3.0协议内容)；字段13：校验值。

步骤S2，配置车联网终端的内部寄存器，包括：

如图9所示，步骤S21，对数字量输入定义、数字量输出定义、输入寄存器定义和保持寄存器定义。

在步骤S21中，对数字量输入定义和数字量输出定义，包括：对数字量输入和数字量输出的MODBUS地址、PLC地址和内容进行配置。数字量输入定义如表19所示：

Modbus地址	PLC地址	内容
			10001-10008	％IX0.0-0.7	本机8路数字量输入

表19

数字量输出定义如表20所示：在通道作为DI连接外部设备的同时，设置DO输出，可能会出现短路现象从而导致故障产生。

Modbus地址	PLC地址	内容
			00001-00008	％QX0.0-0.7	本机8路数字量输出

表20

对输入寄存器定义，包括：对输入寄存器的MODBUS地址、PLC地址、内容和说明进行配置，如表21所示：

Modbus地址	PLC地址	内容	说明
				30001-30008	％IW64-66---78	本机8路模拟量输入	满量程20000

表21

保持寄存器定义，如表22所示：

表22

步骤S22，配置车联网终端的中间变量区；

中间变量区可以定义BOOL、BYTE、WORD和DWORD型变量，也可以定义为SINT、INT、DINT、REAL等类型，不可掉电保存的中间变量区地址包括两段地址％MW3.0-％MW3.198及％MW3.400-％MW3.65534(％MW3.200-％MW3.398段地址用于其它用途，不可定义为中间变量！)。

在中间变量区，本发明的车联网终端地址空间是按字节定义的，即一个BYTE型变量占据一个地址：而一个BOOL型变量占据的是所在字节地址的某一位(如％MX3.00000.0)，一个WORD型变量占据两个字节但其地址是低字节的地址(如％MW3.00000)，一个DWORD型变量占据4个字节但其地址是最低字节的本发明的车联网终端地址(如％MD3.00000)。

如表23所示，如果要定义一个SINT(BYTE)、INT(WORD)、DINT(DWORD)型变量，则它们对应的地址分别是字节型(％MB)、字(％MW)和双字(％MD)，如果要定一个REAL型变量，则对应的地址是双字(％MD)。Modbus地址空间是按字定义的，Modbus地址与本发明的车联网终端的字地址一一对应(如410001对应％MW3.00000)，同时一个Modbus地址又能对应这个本发明的车联网终端字地址的高字节和低字节(如410001的高8位对应着％MB3.00001，而低8位对应着％MB3.00000)，又能对应本发明的车联网终端地址的第0～15位(如410001的16位分别对应着％MX3.00000.0～％MX3.00000.15)。

TG908P地址	Modbus地址	内容
			％MW3.0-％MW3.198	410001-410100	中间变量区，不可掉电存储
％MW3.400-％MW3.65534	410201-442768	中间变量区，不可掉电存储
			％MB3.100000-％MB3.101947	460001-460975	中间变量区，可掉电存储

表23

不可掉电保存的中间变量区寄存器地址如表24所示：

表24

假设其地址为％MW3.00050，则对应的Modbus地址为：

410001+本发明的车联网终端地址偏移量/2＝410026，

410001为：字的Modbus起始地址；

本发明的车联网终端地址偏移量为％MW3.00050-％MW3.00000＝50，除以2为Modbus地址的偏移量；

410026为％MW3.00050对应的Modbus地址。

实数变量，本发明的车联网终端从％MD3.0开始使用，且实数变量的地址必须能被4整除，本发明的车联网终端地址(TG908P地址)对应的Modbus地址计算如下：

410001+本发明的车联网终端地址偏移量/2＝410025，

410001为：字的Modbus起始地址；

本发明的车联网终端地址偏移量/2为％MD3.000048-％MD3.00000＝48，除以2为Modbus地址的偏移量；

410025为％MD3.00048对应的Modbus地址。

本发明的车联网终端具有1948个字节可掉电保持的中间变量(本发明的车联网终端冷启时，数据清零)，地址从％MB3.100000至％MB3.101947。用户要使用中间变量区中的掉电保持区，一是要其本发明的车联网终端固件版本必须是5.1及以后版本，二是使用MULTIPROG5.35编程软件。在掉电保持区同样可定义BOOL、BYTE、WORD和DWORD型变量，也可以定义为SINT、INT、DINT、REAL等类型。本发明的车联网终端在建立变量时不可以勾选Retain，否则下载出错。掉电保存区寄存器地址如表25所示：

表25

掉电保持区实数变量的地址计算：

460001+TG900P地址偏移量/2＝460025

460001为掉电保持区实数的Modbus起始地址；

TG900P地址偏移量/2为％MD3.100048-％MD3.100000＝48，除以2为Modbus地址的偏移量；

460025为％MD3.100048对应的Modbus地址。

步骤S23，配置车联网终端的胎压设置区，包括：配置每个胎压传感器的ID和胎压数据保存区的地址；

每个胎压传感器具有全球唯一的ID标识，如要监控胎压，需要在胎压ID设置区中设置胎压ID，如表26所示。其中，系统可以支持20个胎压传感器。

MODBUS地址
			426171-426172	第1个位置胎压传感器ID	低16位/高16位
426173-426174	第2个位置胎压传感器ID	低16位/高16位
			426175-426176	第3个位置胎压传感器ID	低16位/高16位
426177-426178	第4个位置胎压传感器ID	低16位/高16位
			426179-426180	第5个位置胎压传感器ID	低16位/高16位
。。。	。。。	。。。
			426209-426210	第20个位置胎压传感器ID	低16位/高16位

表26

如安装在第一个位置的胎压传感器的ID是01020304(十六进制)，那么需要设置保持寄存器426171为0102(十六进制)，设置426172为0304(十六进制)(第二个位置的胎压对应保持寄存器426173和426174，以此类推。

胎压数据保存区，如表27所示：

表27

步骤S24，配置主动上传设置区的寄存器地址和内容。

主动上传设置区列出主要寄存器，其配置如表28所示：

表28

根据本发明实施例车联网终端的配置方法，提供了针对车联网终端的网络和内部寄存器的配置方法，配置方法通过计算机实现，便于操作且配置参数详细清楚，满足了车联网终端后续使用的要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims

1.一种车联网终端，其特征在于，包括：定位模块、数据通信接口、CAN总线通信接口、无线胎压传感器接口、模拟量I/O端子、数字量I/O端子、处理器、数据存储器和USB接口，其中，

所述定位模块用于获取车辆的当前位置信息；

所述数据通信接口与外部的上位机进行通信，用于与所述外部的上位机进行数据交互；

所述CAN总线通信接口通过CAN总线与所述车辆上的多个功能单元进行通信，用于采集每个所述功能单元对应的车辆状态数据；

所述无线胎压传感器接口与所述车辆的每个胎压传感器进行无线连接以采集每个所述胎压传感器的胎压数据；

所述模拟量I/O端子与所述处理器相连，用于输入多路车辆模拟量信号及输出1路车辆模拟量信号；

所述数字量I/O端子与所述处理器相连，用于输入多路车辆开关量信号及输出多路车辆开关量信号；

所述处理器与所述定位模块、所述移动数据传输接口、所述数据通信接口、所述CAN总线通信接口、所述无线胎压传感器接口、所述模拟量I/O端子和所述数字量I/O端子相连，用于接收所述车辆的当前位置信息、每个所述功能单元对应的车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号，并对所述当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号进行分析，将车辆状态分析结果、所述当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号通过所述移动数据传输接口和所述数据通信接口发送至所述终端设备和上位机，以提供至管理员进行监控，

其中，所述管理员在根据车辆状态分析结果、所述当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号统计所述车辆工作时长、行驶里程、行驶路线、燃油消耗和完成的工作量，并判断所述车辆是否发生故障，如果发生故障，则通知维修人员及时对发生故障的功能单元进行故障处理，且所述处理器通过所述模拟量I/O端子和所述数字量I/O端子输出1路车辆模拟量信号和1路车辆开关量信号至对应的外接设备；

所述数据存储器与所述处理器相连，用于存储所述车辆的当前位置信息、车辆状态数据、胎压数据、多路车辆模拟量信号和车辆开关量信号和车辆状态分析结果；

所述USB接口，用于接入外部的智能设备，以向所述智能设备供电。

2.如权利要求1所述的车联网终端，其特征在于，所述定位模块为GPS模块和北斗模块，所述数据通信接口包括：3G/4G接口、WiFi接口、ethernet接口、串行接口和CAN接口，所述处理器为ARM处理器。

3.如权利要求2所述的车联网终端，其特征在于，所述串行接口包括：RS232接口和RS485接口。

4.如权利要求1所述的车联网终端，其特征在于，所述车辆状态数据包括：发动机转速、发动机水温、机油压力、变速箱温度、变速箱档位、行驶速度、瞬时油耗、转向数据、3轴加速度数据和陀螺仪数据、当日工作小时数、当日燃油油耗、当日工作量、累计工作小时数、累计燃油油耗和累计工作量。

5.如权利要求1所述的车联网终端，其特征在于，还包括：

位于所述外壳的侧面的多个状态指示灯，其中，所述多个状态指示灯包括：输入/输出状态指示灯、CAN通信指示灯、串口通信指示灯、电源指示灯、系统运行指示灯、以太网10M/100M状态和通信状态指示灯。

6.如权利要求2所述的车联网终端，其特征在于，还包括：用于将其他协议格式数据转化为TCBUS协议格式数据的协议转换模块，所述协议转换模块与所述串行接口和所述CAN接口相连，用于将所述串行接口和所述CAN接口采集到的其他协议格式的设备数据转换为TCBUS协议格式数据，并发送至所述上位机。

7.如权利要求1所述的车联网终端，其特征在于，所述处理器还用于对所述串行接口的数据在发送之前进行数据校验，其中，所述数据校验方式包括循环冗余校验码CRC校验、帧校验FCS校验和异或XOR校验。

8.一种权利要求1-7任一项所述的车联网终端的配置方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S2，配置所述车联网终端的内部寄存器，包括：

步骤S22，配置所述车联网终端的中间变量区；

步骤S24，配置主动上传设置区的寄存器地址和内容。

9.如权利要求8所述的车联网终端的配置方法，其特征在于，在所述步骤S1中，对所述无线路由参数进行配置包括：对3G/4G通信接口进行配置、对LAN接口进行配置、对GPS模块进行配置。

10.如权利要求8所述的车联网终端的配置方法，其特征在于，在所述步骤S21中，所述对数字量输入定义和数字量输出定义，包括：对数字量输入和数字量输出的MODBUS地址、PLC地址和内容进行配置；