CN106371431A - 一种汽车模拟驾驶器的功能电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车模拟驾驶器的功能电路，其特征在于，包括上位机、及与上位机进行数据通信的主控制板；功能电路还包括发送功能模块，发送功能模块通过CAN总线与主控制板连接，发送功能模块被设置为将采集到的发送数据经CAN总线传送至主控制板，主控制板被设置为对发送数据进行转换处理后、发送至上位机。这样大大减少了每个功能模块与主控制板之间的通信线，有利于节省线材、简化电路结构、减小电路占用空间、提高组装与售后维修效率，而且还能够使得数据传输更加稳定。

Description

一种汽车模拟驾驶器的功能电路

技术领域

本发明涉及汽车模拟驾驶器技术领域，更具体地，本发明涉及一种汽车模拟驾驶器的功能电路。

背景技术

汽车模拟驾驶器是一种驾驶训练的教学设备。现有的汽车模拟驾驶器的功能电路通常采用的是使每一功能模块均通过USB2.0协议经主控制板与上位机进行通信，每一块功能模块均需要一根USB线与主控制板连接，使得USB线材用量多、且配套耗材也比较多，进而导致成本及安装浪费工时均增多，占用电路空间较大，并且通过USB线进行数据通信使得数据传输不稳定。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种解决上述问题之一的一种新的技术方案。

根据本发明的一个方面，提供一种汽车模拟驾驶器的功能电路，包括上位机、及与所述上位机进行数据通信的主控制板；所述功能电路还包括发送功能模块，所述发送功能模块通过CAN总线与所述主控制板连接，所述发送功能模块被设置为将采集到的发送数据经所述CAN总线传送至所述主控制板，所述主控制板被设置为对所述发送数据进行转换处理后、发送至所述上位机；和/或所述功能电路还包括接收功能模块，所述接收功能模块通过另一CAN总线与所述主控板连接，所述主控制板被设置为接收所述上位机发送的接收数据，并对所述接收数据进行转换处理后、经所述另一CAN总线传送至所述接收功能模块，所述接收功能模块被设置为根据经所述另一CAN总线接收到的接收数据执行相应的功能操作。

可选的是，所述功能电路包括发送功能模块，所述发送功能模块为方向盘传感器功能模块，所述方向盘传感器功能模块被设置为采集方向盘的角度变化值，并将所述角度变化值作为所述发送数据经所述CAN总线传送至所述主控制板。

可选的是，所述功能电路包括发送功能模块，所述发送功能模块为手刹检测功能模块，所述手刹检测功能模块被设置为采集所述手刹状态信息，并将所述手刹状态信息作为所述发送数据经所述CAN总线传送至所述主控制板。

可选的是，所述功能电路还包括档位检测功能模块，所述手刹模块上设置有模数转换单元，所述档位检测功能模块将检测到的模拟档位信息发送至所述模数转换单元，所述模数转换单元被设置为将所述模拟档位信息转换为数字档位信息，并将所述数字档位信息作为所述发送数据经所述CAN总线传送至所述主控制板。

可选的是，所述功能电路包括发送功能模块，所述发送功能模块为按键组合，所述按键组合包括至少一个按键，所述按键组合被设置为检测每一按键的状态信息，并将所述每一按键的状态信息作为所述发送数据经所述CAN总线传送至所述主控制板。

可选的是，所述功能电路还包括显示灯组，所述上位机根据所述每一按键的状态信息控制所述显示灯组内对应显示灯的状态。

可选的是，所述功能电路还包括接收功能模块和方向盘电机，所述接收功能模块为电机控制功能模块，所述主控制板被设置为接收所述上位机发送的电机控制数据，对所述电机控制数据进行转换处理后、经所述另一CAN总线传送至所述电机控制功能模块，所述电机控制功能模块被设置为根据经所述另一CAN总线接收到的电机控制数据对所述方向盘电机进行驱动控制。

可选的是，所述功能电路还包括仪表盘，所述上位机根据接收的发送数据控制所述仪表盘进行相应的数据显示。

可选的是，所述仪表盘至少包括速度表盘和转速表盘。

可选的是，所述上位机和所述主控制板通过连接的USB数据线进行数据通信。

本发明的一个技术效果在于，本发明将所有功能模块与主控制板之间形成一个局域网，各个功能模块都通过CAN总线与主控制板进行数据发送和/或接收，各模块之间只需要一根CAN总线就可以进行通信了，大大减少了每个功能模块与主控制板之间的通信线，有利于节省线材、简化电路结构、减小电路占用空间、提高组装与售后维修效率，而且还能够使得数据传输更加稳定。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明一种汽车模拟器的功能电路的一种实施结构的方框原理图；

图2是根据本发明一种汽车模拟器的功能电路的另一种实施结构的方框原理图。

附图标记说明：

U1-主控制板； U2-发送功能模块；

U21-方向盘传感器功能模块； U22-手刹检测功能模块；

U23-按键组合； U3-接收功能模块；

U31-电机控制功能模块； U4-档位检测功能模块；

U5-显示灯组； U6-仪表盘；

U7-方向盘电机； PC-上位机。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决现有汽车模拟驾驶器中每一功能模块均需要一根USB线与主控制板连接以进行数据交互，使得USB线材用量多、且配套耗材也比较多，进而导致成本及安装浪费工时均增多，占用电路空间较大，并且通过USB数据线进行数据通信使得数据传输不稳定的问题，提供了一种汽车模拟驾驶器的功能电路，如图1所示，包括上位机PC和与该上位机PC进行数据通信的主控制板U1；该功能电路还包括发送功能模块U2，发送功能模块U2通过CAN总线与主控制板U1连接，发送功能模块U2被设置为将采集到的发送数据经该CAN总线传送至主控制板U1，主控制板U1被设置为对发送数据进行转换处理后、发送至上位机PC。

和/或该功能电路还包括接收功能模块U3，接收功能模块U3通过另一CAN总线与主控板U1连接，主控制板U1被设置为接收上位机PC发送的接收数据，并对该接收数据进行转换处理后、经该另一CAN总线传送至接收功能模块U3，接收功能模块U3被设置为根据经该另一CAN总线接收到的数据执行相应的功能操作。其中，该另一CAN总线与上述CAN总线可以构成一个局域网络。

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network)的简称，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN属于总线式串行通信网络。由于采用了许多新技术和独特的设计思想，与同类产品相比，CAN总线在数据通信方面具有可靠、实时和灵活的优点。CAN总线的主要特点包括：CAN为多主工作方式，网络上的任意节点在任意时刻都可以主动地向其他节点发送信息，不分主从，方式灵活；CAN网络节点可以安排优先级顺序，以满足和协调各自不同的实时性要求；采用非破坏性的总线仲裁技术，多点同时发送信息时，按优先级顺序通信，节省总线冲突仲裁时间，避免网络瘫痪；可以进行点对点、一点对多点和全域广播方式传递信息；通信速率最高可达1Mbps(40m以内)，最长传递距离达10km(速率为5kbps以下)；网络节点目前可达110个，报文标志符2032种(CAN2.0A)，扩展标准(CAN2.0B)中报文标志符几乎不受限制；短帧数据结构，传输时间短，抗干扰能力强，检错效果好；通信介质可以用双绞线、同轴电缆或光纤；网络节点在错误严重的情况下可以自动关闭输出功能，脱离网络；实现了标准化、规范化。

控制器局域网CAN作为一种多线路网络通信系统，以其时分多主、非破坏性总线仲裁和自动检错重发等灵活、可靠的通信技术，及低廉的价格，被广泛地应用于工业自动化生产线、汽车、传感器、医疗设备、智能化大厦、电梯控制、环境控制等分布式实时系统。

这样，通过将所有的功能模块与主控制板之间形成一个局域网，各个功能模块都通过CAN总线与主控制板进行数据发送和/或接收，各功能模块与主控制板之间只需要一根CAN总线就可以进行通信了，大大减少了每个功能模块与主控制板之间的通信线，有利于节省线材、简化电路结构、减小电路占用空间、提高组装与售后维修效率，而且还能够使得数据传输更加稳定。

具体的，上位机PC和主控制板U1之间的数据通信例如可以是通过连接的USB数据线传输的。

在本发明的一个具体实施例中，该功能电路包括发送功能模块U2，该发送功能模块例如可以为方向盘传感器功能模块U21，方向盘传感器功能模块U21被设置为采集该汽车模拟驾驶器的方向盘的角度变化值，并将该角度变化值作为发送数据经CAN总线传送至主控制板U1。该方向盘传感器功能模块例如可以通过固定在方向盘上的陀螺仪和CAN收发芯片实现。

进一步地，该发送功能模块U21还可以为手刹检测功能模块U22，手刹检测功能模块U22被设置为检测手刹状态信息，并将手刹状态信息作为发送数据经CAN总线传送至主控制板U1。其中手刹状态信息包括手刹被拉起和手刹被放下，例如在手刹状态信息为手刹被拉起时，上位机将根据接收到的手刹状态信息对汽车行驶速度进行相应的控制，例如是降低行驶速度。

在此基础上，功能电路还包括档位检测功能模块U4，手刹检测功能模块U22上通常设置有模数转换单元，档位检测功能模块U4将采集的模拟档位信息发送至模数转换单元，模数转换单元被设置为将模拟档位信息转换为数字档位信息，并将数字档位信息经CAN总线传送至主控制板U1。为了便于安装，由于手刹检测功能模块U22和档位检测功能模块U4通常不设置在同一电路板上，且安装的电路板之间距离较近，为了进一步简化具有档位检测功能模块U4的电路板结构，档位检测功能模块U4通常经过手刹功能模块将档位信息传送出去。档位检测功能模块U4能够采集汽车模拟驾驶器的当前档位信息，例如可以包括1档、2档、3档、4档、5档、N档和P档，当前档位信息为模拟信息，而CAN总线传输的为数字信息，因此，通过手刹检测功能模块U22上设置的模数转换单元对该模拟档位信息进行模数转换处理，得到数字档位信息后经CAN总线传送至主控制板U1，主控制板U1再对该数字档位信息进行转换处理后发送至上位机PC，上位机PC根据当前的档位信息来对行驶速度进行相应的控制。

进一步地，该发送功能模块U2还可以为按键组合U23，按键组合U23中包括至少一个按键，每一按键的状态信息将作为发送数据经CAN总线传送至主控制板U1，其中，按键组合U23例如可以包括雾灯按键、示廓灯按键等。

在此基础上，该功能电路还包括显示灯组U5，上位机PC根据按键状态信息控制显示灯组U5内每一显示灯的状态。显示灯组U5至少包括与上述按键数量相同的显示灯，且每一按键均具有对应的显示灯，这样，当上位机PC接收到每一按键的状态信息后，可以控制对应的指示灯LED发光，以提示用户按下按键对应的功能。

具体的，该功能电路还包括仪表盘U6，上位机PC根据接收的发送数据控制仪表盘U6进行相应的数据显示。其中，仪表盘U6至少包括速度表盘和转速表盘。这样，上位机PC就能够控制速度表盘显示当前的行驶速度，控制转速表盘显示当前的转速。

在本发明的另一个具体实施例中，该功能电路还包括接收功能模块U3和方向盘电机U7，该接收功能模块U3为电机控制功能模块U31，主控制板U1被设置为接收上位机PC发送的电机控制数据，并对所述接收数据进行转换处理后、经另一CAN总线传送至电机控制功能模块U31，电机控制功能模块U31被设置为根据电机控制数据对方向盘电机U7进行驱动控制。

通过对方向盘电机U7进行驱动控制，能够改变扭转方向盘时的阻力，以使用户体验到更加真实的感受，例如在汽车的行驶速度越快，用户在扭转方向盘时体验到的阻力就越小，汽车的行驶速度越慢，用户在扭转方向盘时体验到的阻力就越大，该阻力可以通过驱动方向盘电机来实现，且该阻力大小与电机控制功能模块U31接收到的电机控制数据相对应，因此，可以是通过查找反映行驶速度和电机控制数据的对照表，找到与当前行驶速度相对应的当前电机控制数据，电机控制功能模块U31接收到的该当前电机控制数据来驱动方向盘电机U7，使得其实现与当前行驶速度对应的阻力，提升用户体验。

具体的，为了便于安装，上述主控制板U1、方向盘传感器功能模块U21、手刹检测功能模块U22、按键组合U23、电机控制模块U31、档位检测模块U4均设置在不同的电路板上。

进一步地，主控制板U1、方向盘传感器功能模块U21、手刹检测功能模块U22、按键组合U23、电机控制模块U31上可以包括单片机和例如型号为VP230的CAN总线收发芯片，主控制板U1、方向盘传感器功能模块U21、手刹检测功能模块U22、按键组合U23、电机控制模块U31上的单片机通过自身的bxCAN寄存器功能与CAN总线收发芯片进行电平转换，向总线请求发送和接收，数据帧通过轮询方式，根据相关的优先级别依次向总线发送数据和接收数据。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种汽车模拟驾驶器的功能电路，其特征在于，包括上位机、及与所述上位机进行数据通信的主控制板；所述功能电路还包括发送功能模块，所述发送功能模块通过CAN总线与所述主控制板连接，所述发送功能模块被设置为将采集到的发送数据经所述CAN总线传送至所述主控制板，所述主控制板被设置为对所述发送数据进行转换处理后、发送至所述上位机；和/或所述功能电路还包括接收功能模块，所述接收功能模块通过另一CAN总线与所述主控板连接，所述主控制板被设置为接收所述上位机发送的接收数据，并对所述接收数据进行转换处理后、经所述另一CAN总线传送至所述接收功能模块，所述接收功能模块被设置为根据经所述另一CAN总线接收到的接收数据执行相应的功能操作。

2.根据权利要求1所述的功能电路，其特征在于，所述功能电路包括发送功能模块，所述发送功能模块为方向盘传感器功能模块，所述方向盘传感器功能模块被设置为采集方向盘的角度变化值，并将所述角度变化值作为所述发送数据经所述CAN总线传送至所述主控制板。

3.根据权利要求1所述的功能电路，其特征在于，所述功能电路包括发送功能模块，所述发送功能模块为手刹检测功能模块，所述手刹检测功能模块被设置为采集所述手刹状态信息，并将所述手刹状态信息作为所述发送数据经所述CAN总线传送至所述主控制板。

4.根据权利要求3所述的功能电路，其特征在于，所述功能电路还包括档位检测功能模块，所述手刹模块上设置有模数转换单元，所述档位检测功能模块将检测到的模拟档位信息发送至所述模数转换单元，所述模数转换单元被设置为将所述模拟档位信息转换为数字档位信息，并将所述数字档位信息作为所述发送数据经所述CAN总线传送至所述主控制板。

5.根据权利要求1所述的功能电路，其特征在于，所述功能电路包括发送功能模块，所述发送功能模块为按键组合，所述按键组合包括至少一个按键，所述按键组合被设置为检测每一按键的状态信息，并将所述每一按键的状态信息作为所述发送数据经所述CAN总线传送至所述主控制板。

6.根据权利要求5所述的功能电路，其特征在于，所述功能电路还包括显示灯组，所述上位机根据所述每一按键的状态信息控制所述显示灯组中对应显示灯的状态。

7.根据权利要求1所述的功能电路，其特征在于，所述功能电路还包括接收功能模块和方向盘电机，所述接收功能模块为电机控制功能模块，所述主控制板被设置为接收所述上位机发送的电机控制数据，对所述电机控制数据进行转换处理后、经所述另一CAN总线传送至所述电机控制功能模块，所述电机控制功能模块被设置为根据经所述另一CAN总线接收到的电机控制数据对所述方向盘电机进行驱动控制。

8.根据权利要求1所述的功能电路，其特征在于，所述功能电路还包括仪表盘，所述上位机根据接收的发送数据控制所述仪表盘进行相应的数据显示。

9.根据权利要求8所述的功能电路，其特征在于，所述仪表盘至少包括速度表盘和转速表盘。

10.根据权利要求1所述的功能电路，其特征在于，所述上位机和所述主控制板通过连接的USB数据线进行数据通信。