CN108648332A - 一种车载设备 - Google Patents

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许辉
董晓峰
翟志强
陈剑雄
薛益忻
杨士伟
靳育霖
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    • G06F2213/0042—Universal serial bus [USB]

Abstract

本申请公开了一种车载设备，包括：电源区、主板区和接口区；其中，主板区通过32PIN针脚与接口区相连；电源区为车载设备的运行提高电能；主板区用于车载设备的数据传输和处理；接口区为车载设备的增设功能部件提供端口，并接收主板区的数据，将数据传输至对应的功能区域。该车载设备采用隔离化设计来防止电源区对主板区的干扰，并解决了自动报站多设备设置带来的协同工作问题。同时，在车载设备中，采用高速的USB接口进行外部数据输入，并增设WIFI模块、4G模块等，大大提高了数据的传输质量和传输速度。还增设了RJ45接口，方便开发人员和用户对车载设备的开发调试。

Description

一种车载设备
技术领域
本申请涉及公交车载技术领域，特别涉及一种车载设备。
背景技术
公交车载系统是城市公交一卡通核心建设部分，是智能化公交IC卡收费系统的一部分。通过刷卡机实现非接触式IC卡的识别和扣费，是车载刷卡机的主要功能。在公交车载系统中，控制器设备是另一项重要的组成部分。
如图1所示，为车载系统示意图。目前北京公交针对GPS运营调度、IC采集控制器的需求分别装配GPS设备和控制器设备，分别完成相关业务应用。但本类设备硬件条件普遍存在配置相当、功能重合的情况。
如图2所示，为传统车载控制器连接示意图。目前的车载控制器主要实现的功能为：
a、连接车载各相关设备；
b、从后台接收调度信息、时间和文件信息等；
c、从GPS设备接收位置信息；
d、向车载机刷卡机发送相关指令；
e、向后台传输交易记录等。
现有的车载控制器与刷卡机连接接口为2芯接口，连接方式为RS485模式，与小键盘连接模式为RS485和CAN模式。控制器与刷卡机的连接方式采用的为有线RS485方式，这种方式按照DATA+和DATA-方式发送数据。485方式为半双工模式，即发送和接收必须分时进行，并且区分主从设备。
现有的车载控制器升级接口为RS232接口，升级车载控制器程序时采用手持机或电脑接串口进行。另外，现有的车载控制器不包含GPS设备，需要从其他设备获取GPS信息，也需要通过GPS设备提供GPRS通道以与后台进行数据交互。现有车载控制器程序使用嵌入式C程序编写，无操作系统，且最高只支持3G网络模式。
根据上文描述的现有技术，传统的车载控制器有以下缺点：
1、采用RS485方式通信：485方式为半双工模式，区分主从设备，主从设备的发送命令冲突后会导致命令无效，此方式要求设备间通信方式较严格，同时会导致数据传输的速度降低。
2、采用RS232升级接口：RSR232与USB接口相比，有如下缺点：
a)RS232接口采用的物理接口较为复杂；
b)RS232支持点对点连接，即一个串口只能接一个外设；
c)RS232不能进行自动设置，即不支持即插即用和热插拔；
d)RS232需要设备额外的电源支持；
e)为保证传输数据的有效性，RS232采用的通信比特率一般不超过115200；
f)RS232的数据传输只能通过程序中实现校验；
3、现有车载控制器不包含GPS设备，只能通过外部的GPS设备进行位置获取和与后台交互。同时GPS设备和车载控制器都可以设置自动报站和手动报站模式，在使用中造成了功能的重复和设置的复杂性。
4、车载控制器不包含系统，在代码更新和代码维护上有很大的麻烦。增加或修改新功能时需要对程序代码进行反复。
5、随着通信技术的发展，3G网络通信速度限制了数据的传输速度。
发明内容
本申请实施方式的目的是提供一种车载设备，弥补传统车载设备短板，提高车载设备的各方面性能。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种车载设备，包括：
电源区、主板区和接口区；其中，所述主板区通过32PIN针脚与所述接口区相连；
所述电源区，用于为所述车载设备的运行提高电能；
所述主板区，用于所述车载设备的数据传输和处理；
所述接口区，用于为车载设备的增设功能部件提供端口，并接收所述主板区的数据，将数据传输至对应的功能区域。
优选地，所述主板区包括：第一主芯片、第二主芯片、第三主芯片、存储器、内存器和GPS/BD模块；其中，
所述第一主芯片、所述第二主芯片与所述第三主芯片协同作为所述车载设备的中央处理器，所述内存处理器辅助所述第一主芯片、所述第二主芯片与所述第三主芯片，共同处理车载设备的数据；所述第一主芯片与所述第二主芯片相连，所述第二主芯片与所述GPS/BD模块相连，所述GPS/BD模块上设置有天线检测电路，配合天线接收卫星定位信号实现车辆系统的定位。
优选地，所述接口区设置通讯模块板；其中，
所述第一主芯片与所述通讯模块板的USB Hub相连，所述USB Hub与所述3G模块、4G模块相连，所述USB Hub通过USB与WIFI模块相连，所述USB Hub上设置SIM卡。
优选地，所述第一主芯片与网卡相连，所述网卡通过网络变压器与RJ45模块相连。
优选地，所述接口区还设置LED显示单元、IR红外遥控单元、debug接口；其中，
所述LED显示单元，用于显示车载设备各功能部件的工作状态；
所述IR红外遥控单元，用于接收外部遥控数据；
所述debug接口，用于连接调试设备，所述调试设备用于调试车载设备。
优选地，所述第一主芯片为Hi3515芯片；所述第二主芯片和所述第三主芯片均为STM32系列主芯片。
优选地，所述电源区包括电源ACC输入接口和功放输出接口。
优选地，所述主板区还包括语音对讲单元、A/V输入输出、I/O输入输出、RS232、RS485、CAN。
优选地，所述存储器为NOR Flash、NAND Flash。
优选地，所述内存器为DDR2。
由上可见，与现有技术相比较，本技术方案的车载设备采用隔离化设计来防止电源对主板区的干扰。并解决了自动报站多设备设置带来的协同工作问题。同时，在车载设备中，采用高速的USB接口进行外部数据输入，并增设WIFI模块、4G模块等，大大提高了数据的传输质量和传输速度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为车载系统示意图；
图2为传统车载控制器连接示意图；
图3为本申请实施例的一种车载设备硬件示意图；
图4为接口区通讯模块板设置示意图；
图5为车载设备GPS功能实现硬件连接示意图；
图6为车载设备的Ethernet接口设计示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。
如图3所示，为本申请实施例的一种车载设备硬件示意图。包括：
电源区、主板区和接口区；其中，所述主板区通过32PIN针脚与所述接口区相连；
所述电源区，用于为所述车载设备的运行提高电能。
在本实施例中，电源区采用隔离化设计来防止电源对主系统的干扰。电源板中包含电源ACC输入接口，并且预留了功放输出接口以满足扩展需求。
所述主板区，用于所述车载设备的数据传输和处理。
在本实施例中，主板区采用2块STM32系列主芯片、一块海思Hi3515芯片协同作为中央处理器芯片。板上外挂NOR Flash和NAND Flash作为存储，外挂DDR2芯片作为内存处理，主要用于系统和任务高速处理。同时，芯片管脚输出接多路A/V输入输出、I/O输入输出、RS232、RS485、CAN等。
由于外部设备较多，3块处理器芯片不同管脚接各种不同的存储芯片、接口芯片等。Hi3515芯片作为核心芯片，主要用于主要外部设备、主要存储器的驱动和分配工作，并承担主要的任务处理工作；2块STM32芯片主要用于连接外部通信接口、AD输入输出接口等并处理相关任务。
所述主板区还包括语音对讲单元、A/V输入输出、I/O输入输出、RS232、RS485、CAN。
所述接口区，用于为车载设备的增设功能部件提供端口，并接收所述主板区的数据，将数据传输至对应的功能区域。
在本实施例中，接口区与主板区通过32PIN针脚连接。接口区中包含8路LED显示来表征硬件工作状态，IR红外遥控单元用于外部输入，debug接口用于调试使用，SIM接口板中需插入移动通信SIM卡实现数据的无线传输，WIFI模块和USB模块用于多种外部设备的连接。
在本实施例中，接口区还设置LED显示单元、IR红外遥控单元、debug接口；其中，
LED显示单元，用于显示车载设备各功能部件的工作状态；IR红外遥控单元，用于接收外部遥控数据；debug接口，用于连接调试设备，所述调试设备用于调试车载设备。
如图4所示，为接口区通讯模块板设置示意图。所述接口区设置通讯模块板；其中，
所述第一主芯片与所述通讯模块板的USB Hub相连，所述USB Hub与所述3G模块、4G模块相连，所述USB Hub通过USB与WIFI模块相连，所述USB Hub上设置SIM卡。
在本实施例中，接口区设置通讯模块板，通讯模块板为U6300V(WCDMA模块)或U8300(TD-LTE/FDD-LTE)模块，由USB-Hub连接到WIFI模块实现本车载设备与服务器后台的无线通信。
如图5所示，为车载设备GPS功能实现硬件连接示意图。一块STM32系列芯片接收GPS/BD模块传送的定位信息，通过串口传给Hi3515芯片处理，GPS/BD模块板上设计的有天线检测电路，能够检测天线开路和短路状态。本车载设备通过GPS/BD模块，配合天线接收卫星定位信号实现车辆系统的定位等。
如图6所示，为车载设备的网络设计示意图。Hi3515芯片与网卡LAN8710相连，所述网卡LAN8710通过网络变压器与RJ45模块相连。Hi3515芯片提供了1个Ethernet MAC，实现网络接口数据的接收和发送，可以工作在10Mbit/s或100Mbit/s模式下，支持全双工或者半双工工作模式，提供MII(Media Independent Interface)接口。增设RJ45接口，方便开发人员和用户对车载设备的开发调试。
由上述描述可知，本车载设备集成了GPS设备的功能，可以摆脱GPS设备的限制直接获取位置信息以及同后台进行数据交互，同时解决了自动报站多设备设置带来的协同工作问题。
本车载设备增加了无线通信和USB接口，解决传输稳定性和速度限制的问题，并大大提高了数据的传输质量和传输速度。另外，采用了最新的Linux系统，针对本设备中的STM芯片，选择Linux嵌入式系统进行裁剪，完成本机所需要的功能。降低了代码维护的工作量和难度，提高了代码的运行质量。
虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (10)

1.一种车载设备，其特征在于，包括：
电源区、主板区和接口区；其中，所述主板区通过32PIN针脚与所述接口区相连；
所述电源区，用于为所述车载设备的运行提高电能；
所述主板区，用于所述车载设备的数据传输和处理；
所述接口区，用于为车载设备的增设功能部件提供端口，并接收所述主板区的数据，将数据传输至对应的功能区域。
2.如权利要求1所述的车载设备，其特征在于，所述主板区包括：第一主芯片、第二主芯片、第三主芯片、存储器、内存器和GPS/BD模块；其中，
所述第一主芯片、所述第二主芯片与所述第三主芯片协同作为所述车载设备的中央处理器，所述内存处理器辅助所述第一主芯片、所述第二主芯片与所述第三主芯片，共同处理车载设备的数据；所述第一主芯片与所述第二主芯片相连，所述第二主芯片与所述GPS/BD模块相连，所述GPS/BD模块上设置有天线检测电路，配合天线接收卫星定位信号实现车辆系统的定位。
3.如权利要求2所述的车载设备，其特征在于，所述接口区设置通讯模块板；其中，
所述第一主芯片与所述通讯模块板的USB Hub相连，所述USB Hub与3G模块、4G模块相连，所述USB Hub通过USB与WIFI模块相连，所述USB Hub上设置SIM卡。
4.如权利要求2所述的车载设备，其特征在于，所述第一主芯片与网卡相连，所述网卡通过网络变压器与RJ45模块相连。
5.如权利要求3所述的车载设备，其特征在于，所述接口区还设置LED显示单元、IR红外遥控单元、debug接口；其中，
所述LED显示单元，用于显示车载设备各功能部件的工作状态；
所述IR红外遥控单元，用于接收外部遥控数据；
所述debug接口，用于连接调试设备，所述调试设备用于调试车载设备。
6.如权利要求2所述的车载设备，其特征在于，所述第一主芯片为Hi3515芯片；所述第二主芯片和所述第三主芯片均为STM32系列主芯片。
7.如权利要求1所述的车载设备，其特征在于，所述电源区包括电源ACC输入接口和功放输出接口。
8.如权利要求2所述的车载设备，其特征在于，所述主板区还包括语音对讲单元、A/V输入输出、I/O输入输出、RS232、RS485、CAN。
9.如权利要求2所述的车载设备，其特征在于，所述存储器为NOR Flash、NAND Flash。
10.如权利要求2所述的车载设备，其特征在于，所述内存器为DDR2。
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