CN105677269B - 农机智能化显示控制终端及显示控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种农机智能化显示控制终端及显示控制方法，农机智能化显示控制终端包括：主控芯片、接插件、单片机、显示器、通信单元和定位单元。优点为：具有功能多样的优点，例如，可实现显示器的远程在线升级，具有PWM防拆锁车功能、可通过无线方式通信，增强了产品的互通性、集成有智能定位终端，可实现远程监控功能等；另外，还具有使用安全性高、防护等级高的优点。
Description
技术领域
本发明属于通信工程技术领域，具体涉及一种农机智能化显示控制终端及显示控制方法。
背景技术
近几年来，随着我国经济的发展、城镇化比例的提高，我国正处在一个大规模基础建设的时期。工程机械作为基础建设的主要工具，也随着经济的发展在高速发展中。
目前，工程机械所安装的农机智能化显示控制终端，普遍具有功能单一的不足，已无法满足人们的使用需求。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种农机智能化显示控制终端及显示控制方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种农机智能化显示控制终端，包括：主控芯片、接插件、单片机、显示器、通信单元和定位单元；
其中，所述接插件配置有与车辆传感器通信的第1类采集接口，用于接收车辆传感器上传的第1类车辆运行参数；该第1类采集接口与配置在所述主控芯片的对应的采集接口连接，用于将所述第1类车辆运行参数上传给所述主控芯片；
所述接插件还配置有与车辆传感器通信的第2类采集接口，用于接收车辆传感器上传的第2类车辆运行参数；该第2类采集接口与配置在所述单片机的对应的采集接口连接，用于将所述第2类车辆运行参数上传给所述单片机；
所述单片机配置有用于接收所述接插件上传的第2类车辆运行参数的采集接口、用于控制键盘的控制接口、用于与主控芯片通信的SPI接口；通过所述SPI接口，所述单片机将接收到的所述接插件上传的第2类车辆运行参数上传给所述主控芯片；
所述主控芯片配置有用于与所述单片机通信的SPI接口、用于与所述接插件通信的采集接口、用于与通信单元通信的通信接口、用于与定位单元连接的接口以及用于与显示器连接的接口。
优选的，所述第1类采集接口包括RJ45接口、USB接口、CAN接口、RS232接口和CVBS接口；
所述第2类采集接口包括模拟量采集接口和开关量采集接口；
所述通信单元包括WIFI通信单元、以太网通信单元和/或GPRS通信单元；
所述定位单元为GPS定位单元。
优选的，所述农机智能化显示控制终端还配置有电源调理模块；
所述电源调理模块的输入接口直接与车辆24V供电接口连接，所述电源调理模块包括：电压电流保护器、第1DCDC降压转换器和第2DCDC降压转换器；所述电压电流保护器的输入端与所述电源调理模块的输入接口连接，所述电压电流保护器的输出端分别与所述第1DCDC降压转换器和所述第2DCDC降压转换器连接；其中，所述第1DCDC降压转换器输出5V电压，与所述主控芯片和所述单片机连接；所述第2DCDC降压转换器输出3.8V电压，与所述通信单元电连接。
优选的，所述电压电流保护器为串联的瞬变电压抑制二极管TVS、绕线电感、电容器和肖特基二极管。
优选的，所述定位单元集成到智能定位终端；所述智能定位终端包括壳体和GPS定位电路；所述GPS定位电路置于所述壳体的内部；所述壳体包括前盖和底壳；前盖和底壳之间用连接件固定连接；并且，在前盖和底壳的结合位置还安装有密封条；在所述前盖安装有防水头；GPS天线先穿过防水头，再和防水头一起穿过前盖的过孔。
优选的，所述GPS定位电路集成有PWM防拆锁车单元；所述PWM防拆锁车单元具有PWM开关量输出接口和锁车控制输出接口；其中，锁车控制输出接口自带状态反馈功能，可检测到负载正常、负载开路和负载短路情况；
另外，在锁车控制输出接口的驱动线路上，串联有自恢复保险件；所述自恢复保险件在电流正常情况下，呈低阻状态；当电路发生短路或串入异常大电流时，自恢复保险丝元件的自热使其阻抗增加，把电流限制到足够小，起到过电流保护作用；同时当外界环境温度急升时，环境到达产品开关温度后，可起到过温保护作用；
当产生过流过热的故障得到排除，自恢复保险件自动复原到低阻状态。
本发明还提供一种农机智能化显示控制方法，包括以下步骤：
步骤1，接插件采集第1类车辆运行参数和第2类车辆运行参数，并将所述第1类车辆运行参数上传给主控芯片；将所述第2类车辆运行参数上传给单片机；步骤2，单片机将接收到的第2类车辆运行参数上传给所述主控芯片；
步骤2，所述主控芯片通过定位单元接收到车辆当前位置信息；然后，一方面，所述主控芯片通过通信单元将所述第1类车辆运行参数、所述第2类车辆运行参数和所述车辆当前位置信息上传给远程服务器；另一方面，所述主控芯片通过显示器显示所述第1类车辆运行参数、所述第2类车辆运行参数和所述车辆当前位置信息。
优选的，还包括：
步骤3，主控芯片对所运行的应用程序进行远程升级，具体为：
步骤3.1，主控芯片存储配置信息，该配置信息包括第1类配置信息和第2类配置信息；其中，所述第1类配置信息为用户可修改的配置信息，包括主机ID号；所述第2类配置信息为用户不可修改的配置信息，包括：显示器ID号、应用程序名称、应用程序版本、服务器的IP、服务器端口和显示器的硬件配置信息；
步骤3.2，主控芯片运行有多个应用程序以及升级程序；所述应用程序以及所述升级程序共享所述第1类配置信息，并可修改所述第1类配置信息；所述应用程序和所述升级程序只读方式获取所述第2类配置信息；
步骤3.3，每当显示器上电时，所述主控芯片执行应用程序自检过程，判断自身所安装的各个应用程序的运行状态是否正常，如果异常，则执行步骤3.4；如果正常，则执行步骤3.5；
步骤3.4，所述主控芯片将运行异常的程序在本地标记为不可升级的应用程序，并向显示器推送显示对该应用程序升级失败的通知消息；然后，所述主控芯片对异常应用程序进行还原操作，然后重启显示器，并返回步骤3.3；
步骤3.5，对于运行正常的各个应用程序，所述主控芯片执行对应用程序升级的操作，具体包括：
步骤3.5.1，所述主控芯片查询与服务器之间连接的网络状态是否正常，如果异常，则不断检测网络状态是否正常，直到正常时，才执行步骤3.5.2；如果正常，则执行步骤3.5.2；
步骤3.5.2，所述主控芯片主动与服务器建立连接，然后，读取本地配置信息，包括显示器ID、主机ID、运行正常的应用程序名称、运行正常的应用程序版本以及显示器的硬件配置信息；
然后，所述主控芯片将读取到的所述本地配置信息通过TCP连接发送给服务器；
步骤3.5.3，所述服务器在接收到所述主控芯片上传的本地配置信息后，对所述本地配置信息进行分析，得到显示器硬件配置能够支持的每个应用程序的最新版本号，然后将每个应用程序的最新版本号通过TCP连接下发给主控芯片；
步骤3.5.4，主控芯片弹出升级提示窗口，该升级提示窗口显示每个需要升级的应用程序的应用程序ID、当前网速以及升级确认按键；
如果某个升级确认按键被触发，所述主控芯片关闭将要升级的应用程序，并备份该应用程序的原版本信息；然后，所述主控芯片建立与服务器的FTP连接，从所述服务器下载该应用程序的最新版本信息，在下载完成后，所述主控芯片运行该最新版本的应用程序，并判断该最新版本的应用程序是否运行正常，如果正常，则删除已备份的原版本信息，并断开与服务器的通信连接；如果异常，则删除最新版本信息，然后返回步骤3.5.1。
优选的，步骤3.5.1，所述主控芯片查询与服务器之间连接的网络状态是否正常，具体为：所述主控芯片通过接口读取网络信号强度，进而判断网络状态是否正常；或者，所述主控芯片通过ping服务器获取网络速度，进而判断网络状态是否正常。
本发明提供的农机智能化显示控制终端及显示控制方法具有以下优点：
具有功能多样的优点，例如，可实现显示器的远程在线升级，具有PWM防拆锁车功能、可通过无线方式通信，增强了产品的互通性、集成有智能定位终端，可实现远程监控功能等；另外，还具有使用安全性高、防护等级高的优点。
附图说明
图1为本发明提供的农机智能化显示控制终端的结构示意图；
图2为电源调理模块的电路图；
图3为主控芯片的一种具体电路图；
图4为人机交互单元的原理框图；
图5为智能定位终端的结构示意图；
图6为智能定位终端的原理框图；
图7为充电保护电路的一种具体电路图；
图8为PWM硬件电路的电路图；
图9为CAN通讯电路的电路图；
图10为显示器远程在线升级的原理图；
图11为显示器工作流程图；
图12为本实用新型提供的农机智能化显示控制终端的前视图；
图13为本实用新型提供的农机智能化显示控制终端的侧视图；
图14为本实用新型提供的农机智能化显示控制终端的后视图；
图15为本实用新型提供的农机智能化显示控制终端的开孔图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明：
本发明提供一种农机智能化显示控制终端，如图12-15所示，分别为农机智能化显示控制终端的前视图、侧视图、后视图和开孔图。
实际应用中，其具体参数为：
技术规格：
液晶屏类型：7.0”TFT(152.40×91.44mm)分辨率：800×480像素(16：9宽屏)
视角范围：水平-80°～+80°，垂直-80°～+80°·亮度：700cd/㎡
色彩：262K·背光类型：LED·液晶寿命：50000小时
CPU：ARM Cortex-A8 32位处理器，主频600MHz，带3D图形加速
存储器：256MB DDR2SDRAM 128MB NAND FLASH(可扩展至2GB)·通讯端口：2×CAN2.0B，2×RS232，1×USB2.0，1×10/100M以太网
视频输入：2个PAL制式视频输入接口·按键：10个自由编程按键·触摸屏：(可选)·时钟：系统实时时钟·蜂鸣器：可编程蜂鸣器·额度功率：10W(全背光)
工作电压范围：9V～36VDC·软件平台：Linux+QT·编程环境：HMIDeveloper_v1.3
机械规格
重量：约1kg·外壳材料：PC+ASA塑料
外形尺寸：220.28mm×152.28mm×58.50mm·安装方式：嵌入式或支架安装
嵌入式安装开孔尺寸：200mm×143mm
环境规格
工作温度：-30℃～+80℃(触摸屏-20℃～+70℃)·存储温度：-30℃～+80℃(触摸屏-30℃～+80℃)·防护等级：IP67·抗干扰：符合IEC61000-4-2/4/5/6，ISO7637-2·抗震性：正弦振动，3G(5～2000Hz)，3轴·抗冲击：3轴，±30G
其原理为：包括：主控芯片、接插件、单片机、显示器、通信单元和定位单元；
其中，接插件配置有与车辆传感器通信的第1类采集接口，用于接收车辆传感器上传的第1类车辆运行参数，其中，第1类采集接口包括但不限于RJ45接口、USB接口、CAN接口、RS232接口和CVBS接口；该第1类采集接口与配置在主控芯片的对应的采集接口连接，用于将第1类车辆运行参数上传给主控芯片；
接插件还配置有与车辆传感器通信的第2类采集接口，第2类采集接口包括但不限于模拟量采集接口和开关量采集接口，用于接收车辆传感器上传的第2类车辆运行参数；该第2类采集接口与配置在单片机的对应的采集接口连接，用于将第2类车辆运行参数上传给单片机；
单片机配置有用于接收接插件上传的第2类车辆运行参数的采集接口、用于控制键盘的控制接口、用于与主控芯片通信的SPI接口；通过SPI接口，单片机将接收到的接插件上传的第2类车辆运行参数上传给主控芯片；
主控芯片配置有用于与单片机通信的SPI接口、用于与接插件通信的采集接口、用于与通信单元通信的通信接口、用于与定位单元连接的接口以及用于与显示器连接的接口。
作为一种具体实现方式，主控芯片采用SOC A20芯片；单片机采用MCU，接插件采用AMPS-23接插件、通信单元采用WIFI通信单元、以太网通信单元和/或GPRS通信单元、定位单元采用GPS定位单元时，可得到图1所示的具体电路图。由图1可以看出，农机智能化显示控制终端采用唯一1个接插件与外部设备(即车载传感器)进行实体连接，经过单片机MCU接收数字量和模拟量后，通过SPI信号传递给SOC；同时，SOC通过RS232、RS485、USB、CVBS和CAN也接收外部设备(即车载传感器)信息；通过安装接插件，可简化配线的复杂度；通过额外配置单片机，可降低主控芯片的负荷。
另外，本发明还进行以下几点创新：
创新1：电源调理模块
农机智能化显示控制终端还配置有电源调理模块；所述电源调理模块的输入接口直接与车辆24V供电接口连接，所述电源调理模块包括：电压电流保护器、第1DCDC降压转换器和第2DCDC降压转换器；所述电压电流保护器的输入端与所述电源调理模块的输入接口连接，所述电压电流保护器的输出端分别与所述第1DCDC降压转换器和所述第2DCDC降压转换器连接；其中，所述第1DCDC降压转换器输出5V电压，与所述主控芯片和所述单片机连接；所述第2DCDC降压转换器输出3.8V电压，与所述通信单元电连接。
实际应用中，电压电流保护器为串联的瞬变电压抑制二极管TVS、绕线电感、电容器和肖特基二极管。
作为一种具体实现方式，如图2所示，为电源调理模块的电路图，电路由外部总24V供电，经过电压电流保护器，进入2个DCDC降压转换器TPS54260，分别产生5V与3.8V。其中，3.8V仅提供给2G或3G通信模块使用。5V电压经过DCDC电压转换器或电源管理芯片供给逻辑单元。
电路中电压电流保护器，由瞬变电压抑制二极管TVS、绕线电感、电容器和肖特基二极管构成。可以滤除杂波；而且能有效地保护线路中的精密元器件，免受大量浪涌脉冲的损坏；同时起到了限流的作用。
创新2：主控芯片
主控芯片属于产品的核心，由SOC、DDR3、NAND FLASH、RTC、WIFI、ETHERNET及PMIC构成，如图3所示，为主控芯片的一种具体电路图。主控单元采用片上系统SOC，外接256M的DDR3内存和128M的NAND FLASH存储器。通过控制电源管理芯片PMIC，控制着部分逻辑电路。SOC的采用，使产品不仅能够运行在高速状态，而且缩小了体积，降低了功耗。
主控芯片在设计上集成了WIFI模块、以太网卡模块、GPRS模块。这3种模块的加入，使产品不仅能够以有线方式连接，还能以无线网络通信，增强了产品的互通性。
创新3：人机交互单元
人机交互单元包括键盘和显示屏，如图4所示，为人机交互单元的原理框图。人机交互单元与主控芯片连接。人机交互方面采用了装有10个按键的键盘和液晶显示屏。通过STM32F系列MCU采集键盘发来的键值，然后传递给SOC，之后SOC驱动显示屏显示出需要的信息。
创新4：智能定位终端
定位单元集成到智能定位终端；所述智能定位终端包括壳体和GPS定位电路；所述GPS定位电路置于所述壳体的内部；所述壳体包括前盖和底壳；前盖和底壳之间用连接件固定连接；并且，在前盖和底壳的结合位置还安装有密封条；在所述前盖安装有防水头；GPS天线先穿过防水头，再和防水头一起穿过前盖的过孔。
所述GPS定位电路集成有PWM防拆锁车单元；所述PWM防拆锁车单元具有PWM开关量输出接口和锁车控制输出接口；其中，锁车控制输出接口自带状态反馈功能，可检测到负载正常、负载开路和负载短路情况；
另外，在锁车控制输出接口的驱动线路上，串联有自恢复保险件；所述自恢复保险件在电流正常情况下，呈低阻状态；当电路发生短路或串入异常大电流时，自恢复保险丝元件的自热使其阻抗增加，把电流限制到足够小，起到过电流保护作用；同时当外界环境温度急升时，环境到达产品开关温度后，可起到过温保护作用；当产生过流过热的故障得到排除，自恢复保险件自动复原到低阻状态。
作为一种具体实现方式，如图5所示，为智能定位终端的结构示意图；智能定位终端主要包括壳体部分和电路部分。所述壳体部分包括前盖和底壳，前盖和底壳之间用螺钉固定连接；所述电路部分放置于底壳中间区域。设备防水通过密封条、防水头、O型橡胶圈来实现，提高设备防护等级。其中，上盖1与底壳2结合处留有密封圈凹槽，放置密封条3，天线先穿过防水头4，再和防水头一起穿过上壳的过孔。安普插座J1上套O型橡胶圈。
硬件采用PWM防拆锁车：4路数字信号输出(3路锁车控制/PWM主动输出，1路PWM被动输出)，其中三路PWM带闭环控制。(1)服务器下发命令锁车。(2)51天，58天无GSM信号，信号可能被人为屏蔽。上报警报(通过与仪表连接的通讯接口发给仪表)。(3)超过61无GSM信号，信号可能被人为屏蔽。触发锁车。(4)正常信号，表示与车辆连接正常，不锁车或解锁。(5)天线断开，锁车。(6)开壳锁车。(7)通讯中断锁车。(8)电源线断开锁车。
如图6所示，为智能定位终端的原理框图，包括：充电保护电路、电源模块、PWM硬件电路、继电器加自恢复保险电路和CAN通讯电路。以下分别介绍各个模块的原理:
(1)充电保护电路
充电保护电路为锂电池充电保护电路，如图7所示，为充电保护电路的一种具体电路图；根据锂电池的结构特性，最高充电终止电压应为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子拿走太多，而使电池报废。其充放电要求较高，可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电，当恒压充电电流降至100mA以内时，应停止充电。
充电电流(mA)＝0.1～1.5倍电池容量(如1350mAh的电池，其充电电流可控制在135～2025mA之间)。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为2～3小时。
锂电池放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则，电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止最低电压，也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节，最低不能低于2.5V/节。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时间(小时)＝电池容量/放电电流。锂电池放电电流(mA)不应超过电池容量的3倍。(如1000mAH电池，则放电电流应严格控制在3A以内)否则会使电池损坏。
根据锂的这些特性设计了电池的保护电路如图一所示。由两个场效应管和专用保护集成块S--8232组成，过充电控制管FET2和过放电控制管FET1串联于电路，由保护IC监视电池电压并进行控制，当电池电压上升至4.2V时，过充电保护管FET1截止，停止充电。为防止误动作，一般在外电路加有延时电容。当电池处于放电状态下，电池电压降至2.55V时，过放电控制管FET1截止，停止向负载供电。过电流保护是在当负载上有较大电流流过时，控制FET1使其截止，停止向负载放电，目的是为了保护电池和场效应管。过电流检测是利用场效应管的导通电阻作为检测电阻，监视它的电压降，当电压降超过设定值时就停止放电。在电路中一般还加有延时电路，以区分浪涌电流和短路电流。
(2)电源模块
工程机械车辆上电子设备对电源要求非常高，系统使用两个LM2576供电。LM2576系列它内含固定频率振荡器(150KHZ)，和基准稳压器(1.23V)，并具有完善的保护电路:电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。提供有:3.3V,SV,12V及可调(-ADJ)等多个电压档次产品。
LM2576系列开关稳压集成电路的主要特性如下:
(1)最大输出电流:3A
(2)最高输入电压:37V
(3)输出电压:3.3V,SV,12V及(ADJ)等，最大输出电压37V
(4)震荡频率:150KHZ
(5)转换效率:75％}88％(不同电压输出时的转换效率不同)
(6)工作温度范围:-40 0C}+125 0C
(7)工作模式:低功耗/正常两种模式。可外部控制
(8)工作模式控制:TTL电平相容
基于对GPS低功耗的要求，并保证设备电流稳定，LM2576使能输出控制引脚在输入高电平的时候禁止输出，故设计电源控制引脚控制电源的输出。
该电源模块也能为其它模块提供稳定的直流电压,输入电压为直流8～40V,输出3.3V的GPS模块电源,4.2V的通讯模块电源,以及3.3V的CPU及输入/输出模块的电源。
(3)PWM硬件电路
如图8所示，为PWM硬件电路的电路图；PWM开关量输出接口和锁车控制输出接口，其中，锁车控制输出接口自带状态反馈功能，可检测到负载正常、负载开路和负载短路情况；实际应用中，开关量输出接口可采用2通道电源开关芯片BTS723，7-58V电源操作电压，具有62V过压保护(包括负载突降)、短路保护、过载保护、热关机与重新启动、反向电池保护等功能。单路输出电流2.9A，2路并联输出电流4.2A。可代替继电器，实现锁车控制，与继电器使用不同的是外部接线有方向性，不能相互调换。可实现带驱动能力的PWM输出，以及，实现1路被动PWM输出。使用电源开关芯片BSP75N，芯片本身带有60V过压保护，1.4-1.5A过流保护,温度保护和短路保护。带状态反馈功能，可检测到正常，负载开路和负载短路。
PWM控制锁车：4路数字信号输出(3路锁车控制/PWM主动输出，1路PWM被动输出)，其中三路PWM带闭环控制。CAN总线锁车：操作对应ID写入CAN总线数据。外壳，接插件处增加防水部件增强防护等级。
PWM是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。
脉冲宽度调制(PWM)是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过调节占空比来实现锁车功能，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。起到防拆的作用。
(1)GPS输出占空比0％，表示服务器下发命令锁车。
(2)10％，20％表示51天，58天无GSM信号，信号可能被人为屏蔽。上报警报(通过与仪表连接的通讯接口发给仪表)。
(3)30％表示超过61无GSM信号，信号可能被人为屏蔽。触发锁车。
(4)40％正常信号，表示与车辆连接正常，不锁车或解锁。
(5)70％，天线断开，锁车。
(6)80％开壳锁车。
(7)90％通讯中断锁车。
(8)100％电源线断开锁车。
(4)继电器加自恢复保险电路
继电器控制锁车，电流过大容易烧毁线路，造成车辆不能正常使用同，因此在每路继电器上加一个1.1A/72V的自恢复保险。自恢复保险串联在电路中，正常情况下，呈低阻状态，保证电路正常工作。当电路发生短路或串入异常大电流时，自恢复保险丝元件的自热使其阻抗增加，把电流限制到足够小，起到过电流保护作用。同时当外界环境温度急升时，环境到达产品开关温度后，可起到过温保护作用。
当产生过流过热的故障得到排除，自恢复保险自动复原到低阻状态。这既避免了维护更换，也避免了可能引起的电路损坏的持续循环的开闭状态。自恢复保险具有过流过热保护，自动复原双重功能的原因是由于其特殊的构造。自恢复保险是由高分子聚化合物及导电材料等混合制成。异常情况下，自恢复保险元件内部温度迅速上升，聚合物材料随即膨胀，引起阻抗剧增，通过的电流变小，使得导电通路断开，达到保护目的。当异常大电流排除后，自恢复保险丝的自热不足以维持其高阻状态，其阻抗又恢复到低阻状态。
(5)CAN通讯电路
GPS终端预留CAN总线接口与车上控制器及仪表通讯，采用的方案是一个CAN收发器CTM1050T。
CAN收发器特点：
(1)具有DC 1500V隔离功能
(2)真正隔离电源，不发热、高效、稳定；
(3)宽压工作(2.9V-5.25V)；
(4)完全符合“ISO 11898-24V”标准；
(5)速率最高达1Mbit/s；
(6)在24V系统中防止电池对地的短路；
(7)热保护；
(8)对电磁干扰有高的抗干扰性；
(9)至少可连接110个节点；
(10)内部具有TVS防过压保护。
如图9所示，为CAN通讯电路的电路图；
CAN总线锁车
首先GPS农机智能化显示控制终端与控制器之间通过CAN总线通信，发送各类数据。
(1)控制器与GPS之间的CAN通讯协议
控制器与GPS通过下面的协议进行数据通讯：
1)采用CAN2.0B总线通讯
2)波特率：250K(装载机协议为10K)
3)地址位：29位
4)地址划分如下
IP(0x1bf00417)、IP(0X03F0051)、IP(0x1bfee717)、IP(0X03F01617)为控制器发送，GPS接收的数据，IP(0X1bF01417)、IP(0X03F01517)为GPS发送，控制器接收的数据，下面详细说明：
(一)GPS发送，控制器接收的数据
GPS在接收到控制器发送的加密随机数(四个字节)后，首先解密出随机数，然后根据随机数生成新的加密密码(四个字节)。GPS模块将定位状态百分比和加密密码一起发送给控制器。频率2.5Hz，数据帧长度8。格式见表1
表1.定位状态数据格式
说明：
数据格式：16进制；
字节1：定位状态占空比。如为10％，则数据为0x0A,如为100％，则数据为0X64；
字节2-字节5：加密密码0xABCDEFGH；
字节6-字节8：备用；
GPS启动/取消锁车命令
当操作人员在平台触发启动/取消锁车命令时，GPS模块才向控制器下发该命令。
控制器启动/取消锁车命令成功时，返回0xA5；失败时，返回0x5A。控制器启动/取消锁车命令成功时(控制器返回0xA5时)，该命令停止发送；否则，一直发送。格式见表2。
表2.启动/锁车命令数据帧格式
说明：数据格式：16进制。
字节1：启动/取消锁车命令。0xAA：启动锁车命令；0x55：取消锁车命令。
字节2-字节5：加密密码0xABCDEFGH。
字节6-字节8：备用
(二)控制器发送，GPS接收的数据
(3)显示器与GPS之间的CAN总线通讯
显示器与GPS通过下面的协议进行数据通讯：
2.5.1采用CAN2.0B总线通讯
2.5.2波特率：250K
2.5.3地址位：29位
2.5.4地址划分如下
IP(0x0000CD00)为显示器发送，GPS接收的数据，IP(0X1bF01417)为GPS发送，显示器接收的数据，下面详细说明：
(一)显示器发送，GPS接收的数据：
1.累计工作小时
长度：3个字节
含义：0.1小时/1bit
高字节先发，低字节后发。
0-16777215对应0.1-1677721.5小时
2.发动机冷却液温度高报警设置值
长度：1个字节
含义：1℃/1bit 0-255对应-40℃-215℃
3.系统电压高报警设置值
长度：1个字节
含义：0表示0V；1-255偏移10.1V，0.1V/bit，对应10.1-35.5V4.系统电压低报警设置值
长度：1个字节
含义：0表示0V；1-255偏移10.1V，0.1V/bit，对应10.1-35.5V5.燃油油位低报警设置值
长度：1字节
含义：1％/bit 0-100对应0％-100％
6.液压油温高报警设置值
长度：1字节
含义：1℃/bit 0-255对应-40℃-215℃
注：以上数据包显示器检测到一个GPS心跳信号发送一次。
(二)GPS发送，显示器接收的数据
字节1
本发明还提供一种农机智能化显示控制方法，包括以下步骤：
步骤1，接插件采集第1类车辆运行参数和第2类车辆运行参数，并将所述第1类车辆运行参数上传给主控芯片；将所述第2类车辆运行参数上传给单片机；步骤2，单片机将接收到的第2类车辆运行参数上传给所述主控芯片；
步骤2，所述主控芯片通过定位单元接收到车辆当前位置信息；然后，一方面，所述主控芯片通过通信单元将所述第1类车辆运行参数、所述第2类车辆运行参数和所述车辆当前位置信息上传给远程服务器；另一方面，所述主控芯片通过显示器显示所述第1类车辆运行参数、所述第2类车辆运行参数和所述车辆当前位置信息。
还包括：
步骤3，主控芯片对所运行的应用程序进行远程升级，具体为：
步骤3.1，主控芯片存储配置信息，该配置信息包括第1类配置信息和第2类配置信息；其中，所述第1类配置信息为用户可修改的配置信息，包括主机ID号；所述第2类配置信息为用户不可修改的配置信息，包括：显示器ID号、应用程序名称、应用程序版本、服务器的IP、服务器端口和显示器的硬件配置信息；
步骤3.2，主控芯片运行有多个应用程序以及升级程序；所述应用程序以及所述升级程序共享所述第1类配置信息，并可修改所述第1类配置信息；所述应用程序和所述升级程序只读方式获取所述第2类配置信息；
步骤3.3，每当显示器上电时，所述主控芯片执行应用程序自检过程，判断自身所安装的各个应用程序的运行状态是否正常，如果异常，则执行步骤3.4；如果正常，则执行步骤3.5；
步骤3.4，所述主控芯片将运行异常的程序在本地标记为不可升级的应用程序，并向显示器推送显示对该应用程序升级失败的通知消息；然后，所述主控芯片对异常应用程序进行还原操作，然后重启显示器，并返回步骤3.3；
步骤3.5，对于运行正常的各个应用程序，所述主控芯片执行对应用程序升级的操作，具体包括：
步骤3.5.1，所述主控芯片查询与服务器之间连接的网络状态是否正常，如果异常，则不断检测网络状态是否正常，直到正常时，才执行步骤3.5.2；如果正常，则执行步骤3.5.2；
本步骤中，所述主控芯片查询与服务器之间连接的网络状态是否正常，具体为：所述主控芯片通过接口读取网络信号强度，进而判断网络状态是否正常；或者，所述主控芯片通过ping服务器获取网络速度，进而判断网络状态是否正常。
步骤3.5.2，所述主控芯片主动与服务器建立连接，然后，读取本地配置信息，包括显示器ID、主机ID、运行正常的应用程序名称、运行正常的应用程序版本以及显示器的硬件配置信息；
然后，所述主控芯片将读取到的所述本地配置信息通过TCP连接发送给服务器；
步骤3.5.3，所述服务器在接收到所述主控芯片上传的本地配置信息后，对所述本地配置信息进行分析，得到显示器硬件配置能够支持的每个应用程序的最新版本号，然后将每个应用程序的最新版本号通过TCP连接下发给主控芯片；
步骤3.5.4，主控芯片弹出升级提示窗口，该升级提示窗口显示每个需要升级的应用程序的应用程序ID、当前网速以及升级确认按键；
如果某个升级确认按键被触发，所述主控芯片关闭将要升级的应用程序，并备份该应用程序的原版本信息；然后，所述主控芯片建立与服务器的FTP连接，从所述服务器下载该应用程序的最新版本信息，在下载完成后，所述主控芯片运行该最新版本的应用程序，并判断该最新版本的应用程序是否运行正常，如果正常，则删除已备份的原版本信息，并断开与服务器的通信连接；如果异常，则删除最新版本信息，然后返回步骤3.5.1。
本发明提供的显示器，核心功能为可实现远程在线升级，如图10所示，为显示器远程在线升级的原理图，包括显示器和服务器两部分，两者之间通过tcp进行信息通讯，程序下载通过ftp方式实现。服务器提供tcp server端的服务，ftp server的服务。显示器是tcpclient，ftp clinet。
具体功能如下：
用户操作用例
1)根据新版本提示选择是否升级。
●每次开机后网络正常通讯之后，如果有新版本，会跳出一次提示，之后显示器不断电重启的情况下不在跳出升级提示。
●提示信息包括一键升级到最新版本程序，以及手动选择升级
●一键升级之后自动会将最新程序下载，下载完成后给出提示进行安装
●手动选择升级列出所有版本的程序列表，每个程序标注“当前正在使用”，“本地保存可以直接安装”，“服务器保存需要下载安装”
2)选择升级版本
●可以选择本地保存的版本直接安装
●选择服务器升级，先进行下载程序的过程，下载完成后提示安装替换源程序
3)升级完成后确定是否保留还是还原
●程序安装完成后给出提示，然后重启显示器。
●升级成功后不给出提示，如果升级失败，给出提示，用户确认返回升级前的程序。
●对升级失败的程序给出标注，不再提示升级该版本程序，将该情况上报服务器
●升级成功之后保留一个历史版本，清除多余的历史版本程序
服务器功能
1)搭建FTP服务器：提供FTP Server下载程序的服务，允许用户匿名登录，授予只读权限，根据目录文件名下载程序。
●IP地址
●端口号
●用程序名称命名文件夹名称
●用版本号命名文件名称
2)版本信息管理：管理维护本地所有程序的各个版本，程序管理中的信息要与ftp服务器中提供的下载服务保持一致
●将程序版本信息用数据库进行管理
●添加删除程序，程序要有程序名称，用户名称，功能简要介绍，添加日期时间
●添加删除每个程序的多个版本，每个版本要有修改说明，添加日期时间3)统计功能：每个程序各个版本的使用情况，更新率
●每个设备发送ID号，程序名称，版本号作为统计依据
●统计每个程序总共显示器数量，各个版本所占比例
4)TCP Server接口，等待显示器主动发起连接，进行版本更新检测
●确定的IP地址和端口
●建立连接，5分钟没有通讯数据自动切断连接
●解析收到的数据，将相关信息发送到“统计功能”
●根据解析进行应答，根据“版本信息管理”发送应答数据
●发送控制命令，修改TCP通讯的IP地址、端口，修改FTP的IP地址
显示器功能
1)提供用户操作界面
●通过配置信息读取显示器ID编号、程序名称、版本号、主机ID编号
●根据TCP通讯获取信息，判断是否需要升级提示
●根据用户操作通过FTP下载程序
●升级成功后重启，判断新程序是否正常，正常程序发送版本信息给服务器，异常程序执行版本还原
2)FTP下载程序
●根据设定的IP地址下载程序
3)TCP通讯
●查询显示器网络状态，主动连接服务器，发送程序名称，版本号，获取版本信息，
●接收控制命令，修改TCP通讯的IP地址和端口，修改FTP的IP地址
●接收服务器发送的版本信息。
●连接成功后自动断开连接，等待显示器重启后发起下一次连接
●连接过程发生中断，继续查询显示器网络状态，待网络恢复后继续发起连接
4)网络状态判断
●通过接口读取网络信号强度
●通过ping服务器获取网络速度
5)版本信息升级策略管理
●保存、读取用户升级策略
●根据升级策略，判断版本提示信息是否弹出
●设置必须弹出提示的版本
●各个版本程序状态：已下载、未下载、正在使用、升级失败。
6)程序更新还原
●更新程序
●还原程序
●修改配置文件，将版本信息更新到配置文件里。
●程序更新还原
7)程序自检
●判断有无未发送升级失败信息
●判断是否更新程序失败
●判断是否还原程序失败
如图11所示，为显示器工作流程图。
程序更新策略
●用户可以选择新版本提示、不提示。
●用户可以针对某一个版本选择升级、不升级不再提示、不升级下次提示。
●针对严重bug的升级版本，服务器可以给出重要版本升级提示，重要版本如果不升级每次均进行提示，直到用户选择升级为止。
配置信息
配置信息分为用户可以修改(配置文件A)和不可修改(配置文件B)两类：●可修改信息包括主机ID号。
●不可修改信息包括显示器ID号，程序名称，程序版本，TCP服务器IP和端口，FTP服务器IP，显示器软件信息，显示器硬件信息，版本管理信息。
应用程序接口
●应用程序和升级程序共享本地配置文件A，应用程序的主机信息设置修改本地配置文件A。
●应用程序只读方式获取本地配置文件B，应用程序的版本信息显示本地配置文件B中的内容。
●应用程序可以通过配置文件，主动查询显示是否有新版本的程序可供升级。如果有新版本可升级，可以选择执行升级。
程序名称定义规则
主机厂名称+机器名称+机器吨位类别
例如：QIRIWJ220E奇瑞挖机22吨E型号
意外断电处理策略
显示器存在随时断电的问题，每个软件模块设计需要考虑到意外断电的处理机制。
●配置文件信息保存在数据库中，以免文件修改过程断电产生数据损坏。
●升级失败信息要本地保存后进行发送，记录失败时间，发送成功收到应答后标记该条记录发送成功，如果发送前显示器断电，则下次上电时重发该条记录。
●程序更新过程要对时间点“开始更新”“更新完成”做记录，如果发生断电，则开机做出判断，继续完成程序更新工作。
●程序还原过程要对时间点“开始还原”“还原完成”做记录，如果发生断电，则开机做出判断，继续完成程序还原工作。
由此可见，本发明提供的农机智能化显示控制终端及显示控制方法具有以下优点：
具有功能多样的优点，例如，可实现显示器的远程在线升级，具有PWM防拆锁车功能、可通过无线方式通信，增强了产品的互通性、集成有智能定位终端，可实现远程监控功能等；另外，还具有使用安全性高、防护等级高的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于农机智能化显示控制终端的农机智能化显示控制方法，其特征在于，农机智能化显示控制终端包括：主控芯片、接插件、单片机、显示器、通信单元和定位单元；
其中，所述接插件配置有与车辆传感器通信的第1类采集接口，用于接收车辆传感器上传的第1类车辆运行参数；该第1类采集接口与配置在所述主控芯片的对应的采集接口连接，用于将所述第1类车辆运行参数上传给所述主控芯片；
所述接插件还配置有与车辆传感器通信的第2类采集接口，用于接收车辆传感器上传的第2类车辆运行参数；该第2类采集接口与配置在所述单片机的对应的采集接口连接，用于将所述第2类车辆运行参数上传给所述单片机；
所述单片机配置有用于接收所述接插件上传的第2类车辆运行参数的采集接口、用于控制键盘的控制接口、用于与主控芯片通信的SPI接口；通过所述SPI接口，所述单片机将接收到的所述接插件上传的第2类车辆运行参数上传给所述主控芯片；
所述主控芯片配置有用于与所述单片机通信的SPI接口、用于与所述接插件通信的采集接口、用于与通信单元通信的通信接口、用于与定位单元连接的接口以及用于与显示器连接的接口；
农机智能化显示控制方法，包括以下步骤：
步骤1，接插件采集第1类车辆运行参数和第2类车辆运行参数，并将所述第1类车辆运行参数上传给主控芯片；将所述第2类车辆运行参数上传给单片机；单片机将接收到的第2类车辆运行参数上传给所述主控芯片；
步骤2，所述主控芯片通过定位单元接收到车辆当前位置信息；然后，一方面，所述主控芯片通过通信单元将所述第1类车辆运行参数、所述第2类车辆运行参数和所述车辆当前位置信息上传给远程服务器；另一方面，所述主控芯片通过显示器显示所述第1类车辆运行参数、所述第2类车辆运行参数和所述车辆当前位置信息；
还包括：
步骤3，主控芯片对所运行的应用程序进行远程升级，具体为：
步骤3.1，主控芯片存储配置信息，该配置信息包括第1类配置信息和第2类配置信息；其中，所述第1类配置信息为用户可修改的配置信息，包括主机ID号；所述第2类配置信息为用户不可修改的配置信息，包括：显示器ID号、应用程序名称、应用程序版本、服务器的IP、服务器端口和显示器的硬件配置信息；
步骤3.2，主控芯片运行有多个应用程序以及升级程序；所述应用程序以及所述升级程序共享所述第1类配置信息，并可修改所述第1类配置信息；所述应用程序和所述升级程序只读方式获取所述第2类配置信息；
步骤3.3，每当显示器上电时，所述主控芯片执行应用程序自检过程，判断自身所安装的各个应用程序的运行状态是否正常，如果异常，则执行步骤3.4；如果正常，则执行步骤3.5；
步骤3.4，所述主控芯片将运行异常的程序在本地标记为不可升级的应用程序，并向显示器推送显示对该应用程序升级失败的通知消息；然后，所述主控芯片对异常应用程序进行还原操作，然后重启显示器，并返回步骤3.3；
步骤3.5，对于运行正常的各个应用程序，所述主控芯片执行对应用程序升级的操作，具体包括：
步骤3.5.1，所述主控芯片查询与服务器之间连接的网络状态是否正常，如果异常，则不断检测网络状态是否正常，直到正常时，才执行步骤3.5.2；如果正常，则执行步骤3.5.2；
步骤3.5.2，所述主控芯片主动与服务器建立连接，然后，读取本地配置信息，包括显示器ID、主机ID、运行正常的应用程序名称、运行正常的应用程序版本以及显示器的硬件配置信息；
然后，所述主控芯片将读取到的所述本地配置信息通过TCP连接发送给服务器；
步骤3.5.3，所述服务器在接收到所述主控芯片上传的本地配置信息后，对所述本地配置信息进行分析，得到显示器硬件配置能够支持的每个应用程序的最新版本号，然后将每个应用程序的最新版本号通过TCP连接下发给主控芯片；
步骤3.5.4，主控芯片弹出升级提示窗口，该升级提示窗口显示每个需要升级的应用程序的应用程序ID、当前网速以及升级确认按键；
如果某个升级确认按键被触发，所述主控芯片关闭将要升级的应用程序，并备份该应用程序的原版本信息；然后，所述主控芯片建立与服务器的FTP连接，从所述服务器下载该应用程序的最新版本信息，在下载完成后，所述主控芯片运行该最新版本的应用程序，并判断该最新版本的应用程序是否运行正常，如果正常，则删除已备份的原版本信息，并断开与服务器的通信连接；如果异常，则删除最新版本信息，然后返回步骤3.5.1。
2.根据权利要求1所述的基于农机智能化显示控制终端的农机智能化显示控制方法，其特征在于，所述第1类采集接口包括RJ45接口、USB接口、CAN接口、RS232接口和CVBS接口；
所述第2类采集接口包括模拟量采集接口和开关量采集接口；
所述通信单元包括WIFI通信单元、以太网通信单元和/或GPRS通信单元；
所述定位单元为GPS定位单元。
3.根据权利要求1所述的基于农机智能化显示控制终端的农机智能化显示控制方法，其特征在于，所述农机智能化显示控制终端还配置有电源调理模块；
所述电源调理模块的输入接口直接与车辆24V供电接口连接，所述电源调理模块包括：电压电流保护器、第1DCDC降压转换器和第2DCDC降压转换器；所述电压电流保护器的输入端与所述电源调理模块的输入接口连接，所述电压电流保护器的输出端分别与所述第1DCDC降压转换器和所述第2DCDC降压转换器连接；其中，所述第1DCDC降压转换器输出5V电压，与所述主控芯片和所述单片机连接；所述第2DCDC降压转换器输出3.8V电压，与所述通信单元电连接。
4.根据权利要求3所述的基于农机智能化显示控制终端的农机智能化显示控制方法，其特征在于，所述电压电流保护器为串联的瞬变电压抑制二极管TVS、绕线电感、电容器和肖特基二极管。
5.根据权利要求1所述的基于农机智能化显示控制终端的农机智能化显示控制方法，其特征在于，所述定位单元集成到智能定位终端；所述智能定位终端包括壳体和GPS定位电路；所述GPS定位电路置于所述壳体的内部；所述壳体包括前盖和底壳；前盖和底壳之间用连接件固定连接；并且，在前盖和底壳的结合位置还安装有密封条；在所述前盖安装有防水头；GPS天线先穿过防水头，再和防水头一起穿过前盖的过孔。
6.根据权利要求5所述的基于农机智能化显示控制终端的农机智能化显示控制方法，其特征在于，所述GPS定位电路集成有PWM防拆锁车单元；所述PWM防拆锁车单元具有PWM开关量输出接口和锁车控制输出接口；其中，锁车控制输出接口自带状态反馈功能，可检测到负载正常、负载开路和负载短路情况；
另外，在锁车控制输出接口的驱动线路上，串联有自恢复保险件；所述自恢复保险件在电流正常情况下，呈低阻状态；当电路发生短路或串入异常大电流时，自恢复保险丝元件的自热使其阻抗增加，把电流限制到足够小，起到过电流保护作用；同时当外界环境温度急升时，环境到达产品开关温度后，可起到过温保护作用；
当产生过流过热的故障得到排除，自恢复保险件自动复原到低阻状态。
7.根据权利要求1所述的基于农机智能化显示控制终端的农机智能化显示控制方法，其特征在于，步骤3.5.1，所述主控芯片查询与服务器之间连接的网络状态是否正常，具体为：所述主控芯片通过接口读取网络信号强度，进而判断网络状态是否正常；或者，所述主控芯片通过ping服务器获取网络速度，进而判断网络状态是否正常。
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