CN107517147A - 基于aurix单片机的电动汽车无线监控终端 - Google Patents

基于aurix单片机的电动汽车无线监控终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端,包括：AURIX单片机、CAN收发器、MicroSD存储卡、蓝牙模块、GPRS/GPS集成功能模块、备用电池、备用电池充电器、电源管理单元。本发明的优越效果是：1、与第三方无线监控终端只能获取车辆简单状态数据不同，本发明所述无线监控终端通过CAN总线接口接入汽车CAN总线网络并能够采集车辆整车数据、驱动电机数据、电池数据的重要相关数据。2、配备有蓝牙模块，当遇到GSM/GPRS功能模块失效或没有信号时，用户能够通过手机近距离无线访问车辆。3、仅使用GPRS/GPS集成功能模块在获取时间、位置和速度的GPS数据的同时还能够进行无线数据通信。4、使用32位汽车级高性能AURIX单片机，性能稳定可靠。

Description

基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端
技术领域
本发明涉及基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端,属于自动控制技术领域。
背景技术
目前，随着社会的发展，人们对生活环境质量的要求越来越高，新能源汽车这一对环境无污染的产业顺势而生，经过最近几年的发展，新能源汽车的性能也有了巨大的进步。但是，相对于传统燃油汽车，新能源汽车还有很大的不足，技术亟待提升。
然而，目前，传统的的无线监控终端存在以下缺点如下：
公开号为CN102130930A的一种电动汽车远程监控终端，其使用的处理器为ARM7单片机，这是一款面向商业级应用的单片机；公告号为CN204086929U的一种纯电动客车远程监控终端其使用的单片机为16位的MC9S12XEQ512单片机，这是一款面向汽车和工业级的16位单片机。无论是性能还是功能安全方面，类似于这样的单片机都不是目前汽车级应用的理想之选。
公开号为CN101986223A的汽车远程监控、诊断及标定系统，以及公开号为CN106992914A的一种基于双模定位的电动汽车车载远程监控终端，均只提供了一种GSM/GPRS无线通信方式，但当遇到功能模块失效或没有GSM/GPRS信号的区域时，用户就失去了与设备的交互能力。
公开号为CN106992914A的一种基于双模定位的电动汽车车载远程监控终端，作为一款很新的远程监控设备，并没有做到兼容2016年10最新实施的关于电动汽车远程服务的中国国家标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端，本发明所述无线监控终端能够远程实时监控车辆运行状况，监控信息合理而全面，后台针对异常状态采取相应异常处理措施；能够为车辆管理提供行之有效的技术支持；能够通过数据累积和大数据分析并为电动汽车性能改善提供数据支持。
本发明所述无线监控终端包括：AURIX单片机、CAN收发器、MicroSD存储卡、蓝牙模块、GPRS/GPS集成功能模块、备用电池、备用电池充电器、电源管理单元。
所述CAN收发器、MicroSD存储卡、蓝牙模块、GPRS/GPS集成功能模块分别与所述AURIX单片机连接；所述GPRS/GPS集成功能模块连接有GPRS外置天线和GPS外置天线。所述备用电池充电器、备用电池、电源管理单元依次连接。
所述AURIX单片机用于终端资源管理和数据处理。
所述CAN收发器为总线提供差分发射功能并为CAN控制器提供差分接收功能。所述CAN收发器是控制器区域网络CAN协议控制器和物理总线之间的接口。
所述CAN收发器一端连接到AURIX单片机MultiCAN0接口，所述CAN收发器的另一端连接到车辆CAN总线网络并为AURIX单片机与车辆提供数据通道；
所述MicroSD存储卡选用大容量产品以保证有足够的数据存储空间。所述MicroSD存储卡连接至AURIX单片机的QSPI3接口并用于存储采集到的实时数据；
所述蓝牙模块通过异步串口ASCLIN3与AURIX单片机连接并为近距离无线访问提供通道；
所述GPRS/GPS集成功能模块通过异步串口ASCLIN1与AURIX单片机连接，用于获取车辆时间、位置、速度的GPS数据并为远程无线通信提供通道。
所述备用电池、备用电池充电器、电源管理单元为本发明所述无线监控终端提供工作电源并在失去外部供电后无缝切换至备用电池供电以保证本发明所述无线监控终端正常运行一定时间。所述备用电池使用7.4V/500mAh可充电锂电池，当设备失去外部供电后仍能够独立运行且至少保障外部供电断开前10分钟的数据上传到平台以满足国标GB/T32960.2-2016的要求。
本发明所述无线监控终端具有如下功能：
1)数据采集：本发明所述无线监控终端能够实时采集车辆整车数据、驱动电机数据、电池数据的相关数据，实时数据的采集频率默认设置为1次/秒，实时数据的采集频率通过远程服务器下发指令设置修改。
2)数据存储：本发明所述无线监控终端在一个可设定的时间间隔里将采集到的实时数据保存到MicroSD存储卡中，时间间隔默认设定为30秒。当车辆出现异常警报时，本发明所述无线监控终端在不超过1秒的时间内将采集到的实时数据保存到MicroSD存储卡中且当MicroSD存储卡满时实行自动循环覆盖。
3)数据传输：本发明所述无线监控终端通过GPRS/GPS集成功能模块与远程服务器平台建立数据传输通道，在一个预定的时间间隔内将采集到的实时数据传送到远程服务器平台，异常警报数据在不超过1秒的时间内传送到远程服务器平台。
4)数据补发：当通信异常时，本发明所述无线监控终端将采集到的实时数据存储到本地MicroSD存储卡中，等到通信恢复正常后，将通信异常时采集到的实时数据进行补发以保证平台数据采集的完整性。
5)注册和激活：本发明所述无线监控终端首次接入远程服务器平台时，需要进行注册和激活操作。
6)远程控制：本发明所述无线监控终端接收来自远程服务器平台的协议指令进行参数设定和远程控制。
7)近距离监控：本发明所述无线监控终端采用了蓝牙模块，用户能够使用手机近距离对车辆状态进行查看并能够通过蓝牙模块对车辆进行简单的控制。
本发明的优越效果是：
1、与第三方无线监控终端只能获取车辆简单状态数据不同，本发明所述无线监控终端通过CAN总线接口接入汽车CAN总线网络并能够采集车辆整车数据、驱动电机数据、电池数据的重要相关数据。
2、配备有蓝牙模块，当遇到GSM/GPRS功能模块失效或没有信号时，用户能够通过手机近距离无线访问车辆。
3、仅使用GPRS/GPS集成功能模块在获取时间、位置和速度的GPS数据的同时还能够进行无线数据通信。
4、使用32位汽车级高性能AURIX单片机，性能稳定可靠。
5、符合最新国标《GB/T32960-2016电动汽车远程服务与管理系统技术规范第2部分：车载终端》中功能和性能要求。
附图说明
图1是本发明所述无线监控终端的结构示意图；
图2是本发明所述无线监控终端的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。如图1所示，本发明所述无线监控终端包括：AURIX单片机、CAN收发器、MicroSD存储卡、蓝牙模块、GPRS/GPS集成功能模块、备用电池、备用电池充电器、电源管理单元。
所述CAN收发器、MicroSD存储卡、蓝牙模块、GPRS/GPS集成功能模块分别与所述AURIX单片机连接；所述GPRS/GPS集成功能模块连接有GPRS外置天线和GPS外置天线。所述备用电池充电器、备用电池、电源管理单元依次连接。
所述AURIX单片机用于终端资源管理和数据处理。
所述AURIX单片机采用英飞凌微控制器系列，英飞凌微控制器能够实现汽车行业对控制器性能和安全两方面的要求。英飞凌微控制器的多核架构包含三颗独立32位TriCoreTM处理器内核并能够达到业界最高的安全标准。
使用AURIX单片机能够将MCU安全系统开发的工作量减少30％，更容易达到ASIL-D安全标准。另外，50％至100％的性能裕量能够实现更多功能并保留了充足的资源缓冲同时又将功耗保持在单核微控制器级别。
所述CAN收发器选用NXP公司TJA1050高速CAN收发器，TJA1050是控制器区域网络CAN协议控制器和物理总线之间的接口。所述CAN收发器为总线提供差分发射功能并为CAN控制器提供差分接收功能。
所述TJA1050高速CAN收发器适用于汽车和通用工业应用。所述TJA1050高速CAN收发器能够实现：完全兼容ISO 11898标准、通信速率最大达1Mbps、更好的电磁兼容(EMC)性能、未通电的节点不会干扰总线线路。
所述CAN收发器一端连接到AURIX单片机MultiCAN0接口，所述CAN收发器的另一端连接到车辆CAN总线网络并为AURIX单片机与车辆提供数据通道；
所述MicroSD存储卡选用大容量产品以保证有足够的数据存储空间。所述MicroSD存储卡连接至AURIX单片机的QSPI3接口并用于存储采集到的实时数据；
所述蓝牙模块选用专为智能无线数据传输而制造的BLK-MD-BC04-B模块，所述BLK-MD-BC04-B模块采用英国CSR公司BlueCore4-Ext芯片，遵循V2.1+EDR蓝牙规范。所述BLK-MD-BC04-B模块支持UART、USB、SPI、PCM、SPDIF的接口并支持SPP蓝牙串口协议，所述BLK-MD-BC04-B模块具有成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高的优点，只需配备少许的外围元件就能实现其强大功能。所述BLK-MD-BC04-B模块通过异步串口ASCLIN3与AURIX单片机连接并为近距离无线访问提供通道；
所述GPRS/GPS集成功能模块选用SIMCOM公司SIM808模块，所述SIM808模块是一个完整的四频段GSM/GPRS模块并结合了GPS卫星导航技术。所述SIM808模块接口丰富、功能完善、抗干扰性强，外围电路集成度高，体积小，能够为需要GPS功能的用户节省开发时间和开发成本。所述SIM808模块工作在GSM 850MHz、EGSM 900MHz、DCS 1800MHz、PCS 1900MHz频段，所述SIM808模块使用GPRS multi-slot class 12，GPRS数据上/下行传输速率最大达85.6kbps，支持众多内嵌协议如TCP/UDP、FTP/HTTP、POP3/SMTP、MMS，所述SIM808模块具有-40℃～+85℃的宽温度范围且功耗低。所述SIM808模块通过异步串口ASCLIN1与AURIX单片机连接，用于获取车辆时间、位置、速度的GPS数据并为远程无线通信提供通道。
所述备用电池、备用电池充电器、电源管理单元为本发明所述无线监控终端提供工作电源并在失去外部供电后无缝切换至备用电池供电以保证本发明所述无线监控终端正常运行一定时间。
所述备用电池使用7.4V/500mAh可充电锂电池，当设备失去外部供电后仍能够独立运行且至少保障外部供电断开前10分钟的数据上传到平台以满足国标GB/T 32960.2-2016的要求。
所述备用电池充电器选用凌力尔特LT3650锂电池充电IC，LT3650锂电池充电IC是一款完整的单片式、两节锂离子/锂聚合物电池充电器，其工作输入电压范围为9V至32V。LT3650锂电池充电IC提供了一种恒定电流/恒定电压充电特性，最大充电电流在外部设置为高达2A。LT3650锂电池充电IC是专为12V至24V汽车和重型设备设计的充电IC。
所述电源管理单元选用英飞凌TLE7368汽车级电源芯片，TLE7368汽车级电源芯片是专用的为英飞凌高性能微控制单元开发的一款多功能型电源芯片，其芯片内部集成了脉宽调制控制器、线性稳压电源输出电路、看门狗电路，并且TLE7368的级联降压转换器与线性稳压器能够实现最低的功耗和电压并能运行在高温环境下。
本发明所述无线监控终端的工作流程如图2所示，包括以下步骤。
1、本发明所述无线监控终端上电后，对蓝牙模块、MicroSD存储卡、CAN接口和GPRS/GPS模块进行初始化以确保各硬件处于随时待命状态。
2、硬件初始化完毕，本发明所述无线监控终端向远程服务器平台进行连接，建立起终端与远程服务器平台的数据通道，完成系统初始化。
3、在预定的时间间隔下，默认设定为1秒，本发明所述无线监控终端通过CAN总线采集车辆整车数据、驱动电机数据和电池数据并通过GPRS/GPS集成功能模块获取GPS数据。
4、对采集到的数据按照协议格式进行整理并存储到相应的数据缓冲区中。
5、对采集的数据进行判定：如果采集的数据为异常警报数据则立即将其存储到MicroSD存储卡中，并更新数据存储计数器；如果采集的数据是正常运行数据则需要进一步判定。
6、进一步判定是否已到达预定的正常运行数据存储时间，默认设定为30秒：如果到达预定时间，则将本次采集到的数据存储到MicroSD存储卡中，并更新数据存储计数器；如果未到达预定时间，则将本次采集到的正常运行数据丢弃。
7、本发明所述无线监控终端进入数据传输阶段，首先判定无线网络是否处于连接状态。
8、如果无线网络未连接，本发明所述无线监控终端回到步骤2开始执行。如果无线网络处于连接状态，则进行下一步判定。
9、判定数据存储计数器是否大于数据发送计数器：如果数据存储计数器不大于数据发送计数器，本发明所述无线监控终端回到步骤3开始执行；如果数据存储计数器大于数据发送计数器，则从MicroSD存储卡中读取当前待发送数据到数据发送缓冲区中。
10、将数据发送缓冲区数据通过GPRS/GPS集成功能模块发送出去。
11、数据发送成功后，将数据发送计数器加1，然后回到步骤3开始执行。
12、在上述工作流程之外，用户还能够使用手机蓝牙接口连接到本发明所述无线监控终端以查看采集到的实时数据并进行自定义的控制。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的范围内，能够轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端，其特征在于，包括：AURIX单片机、CAN收发器、MicroSD存储卡、蓝牙模块、GPRS/GPS集成功能模块、备用电池、备用电池充电器、电源管理单元；
所述CAN收发器、MicroSD存储卡、蓝牙模块、GPRS/GPS集成功能模块分别与所述AURIX单片机连接；所述备用电池充电器、备用电池、电源管理单元依次连接。
2.根据权利要求1所述的基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端，其特征在于，所述CAN收发器是控制器区域网络CAN协议控制器和物理总线之间的接口。
3.根据权利要求1所述的基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端，其特征在于，所述GPRS/GPS集成功能模块连接有GPRS外置天线和GPS外置天线。
4.根据权利要求1所述的基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端，其特征在于，所述CAN收发器一端连接到AURIX单片机MultiCAN0接口，所述CAN收发器的另一端连接到车辆CAN总线网络并为AURIX单片机与车辆提供数据通道。
5.根据权利要求1所述的基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端，其特征在于，所述MicroSD存储卡连接至AURIX单片机的QSPI3接口。
6.根据权利要求1所述的基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端，其特征在于，所述蓝牙模块通过异步串口ASCLIN3与AURIX单片机连接。
7.根据权利要求1所述的基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端，其特征在于，所述GPRS/GPS集成功能模块通过异步串口ASCLIN1与AURIX单片机连接。
8.根据权利要求1所述的基于AURIX单片机的电动汽车无线监控终端，其特征在于，所述备用电池使用7.4V/500mAh可充电锂电池。
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