CN108650173A - 一种智能车载网关及其低功耗实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能车载网关及其低功耗实现方法。智能车载网关包括低速有线通信模块、协处理器、低速无线通信模块、主处理器、远程通信模块、WiFi模块和以太网模块，所述低速有线通信模块用于连接有线车载低速设备和协处理器，所述低速无线通信模块用于连接无线车载低速设备和协处理器，所述协处理器与主处理器连接，所述远程通信模块与协处理器、主处理器均连接，所述WiFi模块用于连接无线车载高速设备和主处理器，所述以太网模块用于连接有线车载高速设备和主处理器。本发明支持有线车载低速设备接入，支持无线车载低速设备接入，支持有线车载高速设备接入，支持无线车载高速设备接入，能够实现车辆状态的统一监管，管理方便，运维成本低。

Description

一种智能车载网关及其低功耗实现方法

技术领域

本发明涉及车联网和物联网通信技术领域，更具体地说，特别涉及一种智能车载网关及其低功耗实现方法。

背景技术

近年来，随着电子商务的快速发展，物流快递业得到井喷式发展，物流货运车辆作为物流快递运输的主要工具，为保障车辆使用的可靠性和安全性，对其状态进行监测就变得非常重要。

对车辆状态的监测需求主要涉及视频监控、行车记录仪等车载高速设备和门磁、烟雾传感器、OBD设备、GPS定位设备等车载低速设备。

目前常用的对车辆状态的监测方案有：

1、对于支持远程通信的设备，各个厂家有自己的服务器，不同类型设备分开进行监测，对于无法支持远程通信的设备，本地监测，定期通过工作人员进行采集，车辆状态的监测没法做成统一监管，使用不方便，运维成本高。

2、通过网关接入车载设备，连接设备和服务器，例如专利号201521113024.4，提供WiFI热点的Wi-Fi通讯模块、提供以太网网卡接口的RJ45接口、提供ZigBee无线组网功能的ZigBee协调器、为终端设备供电的USB接口、为车载设备提供数据通讯的串口通讯模块和接入运营商网络的Modem的4G通讯模块；Wi-Fi网卡、RJ45网卡、USB网卡组建成一个局域网，并加载到Linux系统中，ZigBee协调器及串口通讯模块通过Linux内置应用进行管理和数据通讯，4G通讯模块作为Linux的远程网卡设备，通过路由管理，例如专利号201610549481.0，在硬件上使用双处理器，主副处理器分别处理数据，通过SPI和UART双接口通信，实现大数据的双向通信；软件使用Android操作系统，有操作系统和各硬件模块的驱动程序以及应用程序组成，多进程多线程并行处理，将数据接入互联网，实现真正的车辆网。专利号201521113024.4提出的方案无法满足车载低速设备对有线通信的需求，该方案也没有给出比较好的低功耗方案，专利号201610549481.0提出的方案采用Android平台开发，开发难度大，硬件成本高，而且也没有提出一个低功耗方案。

为此，有必要开发一种智能车载网关及其低功耗实现方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合移动场合应用，可接入车载高速设备，也可接入车载低速设备，以实现真正的车联网的智能车载网关及其低功耗实现方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种智能车载网关，包括低速有线通信模块、协处理器、低速无线通信模块、主处理器、远程通信模块、WiFi模块和以太网模块，所述低速有线通信模块用于连接有线车载低速设备和协处理器，所述低速无线通信模块用于连接无线车载低速设备和协处理器，所述协处理器与主处理器连接，所述远程通信模块与协处理器、主处理器均连接，所述WiFi模块用于连接无线车载高速设备和主处理器，所述以太网模块用于连接有线车载高速设备和主处理器。

进一步地，还包括与低速有线通信模块连接的车门状态监测装置。

进一步地，还包括与低速无线通信模块连接的点火熄火监测装置。

进一步地，所述远程通信模块通过USB与主处理器连接，所述远程通信模块通过串口与协处理器连接。

进一步地，所述低速有线通信模块采用CAN总线通信模块。

本发明还提供一种上述的智能车载网关的低功耗实现方法，该方法包括以下步骤：

S1、协处理器通过主处理器和远程服务器通信，实现车载低速设备和远程服务器的数据交互；

S2、协处理器判断是否要进入低功耗模式，如果是则进入步骤S3，否则进入步骤S1；

S3、主处理器进入低功耗模式，降低功耗；

S4、协处理器关闭和主处理器的通信端口，打开和远程通信模块的通信端口；

S5、协处理器通过远程通信模块和远程服务器通信，实现车载低速设备和远程服务器的数据交互；

S6、协处理器判断是否要退出低功耗模式，如果是则进入步骤S7，如果否则进入步骤S5；

S7、协处理器唤醒主处理器，关闭和远程通信模块的通信端口，打开和主处理器的通信端口，进入步骤S1。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明提出的智能车载网关，支持有线车载低速设备接入，支持无线车载低速设备接入，支持有线车载高速设备接入，支持无线车载高速设备接入，能够实现车辆状态的统一监管，管理方便，运维成本低；

2、本发明提出的智能车载网关能够实现低功耗，在车载电源电量不足的情况下，通过关闭主处理器，在不影响车载低速设备远程在线的情况下，达到低功耗的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述智能车载网关的原理图。

图2是本发明所述智能车载网关中车门状态监测装置和点火熄火监测装置外置的原理图。

图3是本发明所述智能车载网关中车门状态监测装置和点火熄火监测装置内置的原理图。

图4是本发明所述智能车载网关的低功耗实现方法流程图。

图5是本发明中低速有线通信模块的电路图。

图6是本发明中协处理器的电路图。

图7是本发明中低速无线通信模块的电路图。

图8是本发明中主处理器的电路图。

图9是本发明中远程通信模块的电路图。

图10是本发明中以太网模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本发明提供一种智能车载网关，包括低速有线通信模块101、协处理器102、低速无线通信模块103、主处理器104、远程通信模块105、WiFi模块106和以太网模块107，所述低速有线通信模块101用于连接有线车载低速设备和协处理器102，所述低速无线通信模块103用于连接无线车载低速设备和协处理器102，所述协处理器102与主处理器104连接，所述远程通信模块105与协处理器102、主处理器104均连接，所述WiFi模块106用于连接无线车载高速设备和主处理器104，所述以太网模块107用于连接有线车载高速设备和主处理器104。

参阅图2和图3所示，通过在低速无线通信模块103上连接一个点火熄火监测装置，在低速有线通信模块101上连接一个车门状态监测装置，来实现条件判断，在具体实施时，把条件判断的检测设备内置到智能车载网关或外置时均可。

参阅图5所示，低速有线通信模块101主要负责有线车载低速设备和智能车载网关之间的通信。采用CAN总线通信方式，CAN总线是一种局域网多主通信方式，适合多节点有线应用场景，布线简单，使用方便，CAN总线收发器采用TJA1050T。

低速有线通信模块101也可以采用串口、485总线、SPI总线以及其他能进行低速有线通信的通信方式。

参阅图6所示，协处理器102采用STM32F407VET6微控制器，对外接口资源丰富，具备多路串口，具备CAN总线控制器，具备以太网控制器，具备USB接口，具备SPI接口，非常适合协处理器角色，通过以太网接口连接主处理器104，通过串口连接远程通信模块105。

参阅图7所示，低速无线通信模块103主要负责无线车载低速设备和智能车载网关之间的通信。低速无线通信模块103采用TI的CC2530F256RHAT(ZigBee通信)，支持自组网协议，接入容量大，通过串口连接协处理器。

低速无线通信模块103也可以采用WIFI、蓝牙、Lora，433以及其他能进行低速无线通信的通信方式。

主处理器104和协处理器102的连接在实施实例中采用以太网通信方式，也可以采用串口、SPI、USB以及其他能进行数据传输的硬件连接方式。

参阅图8所示，主处理器采用MTK的MT7628NN处理器，支持4路以太网接口，支持WIFI通信，可实现WIFI热点覆盖，通过USB连接远程通信模块，实现4G无线路由器功能。

参阅图9所示，远程通信模块105采用EC20(4G通信模块)，支持全网通，支持GPS/GLONASS/BeiDou/Galileo/QZSS定位，可实现短信，语音，数据通信。

远程通信模块105也可以采用2G通信模块、3G通信模块、NB-IOT通信模块、eMTC通信模块以及其他能进行远程通信的通信模块。

参阅图10所示，以太网模块107采用MT7628NN处理器内置的接口，外接RJ45实现。WiFi模块106采用MT7628NN处理器内置的接口，外接天线实现。

结合图4所示，要实现智能车载网关的低功耗，主要是解决主处理器104的功耗问题，本发明提出了一种智能车载网关的低功耗实现方法，主要步骤如下：

第一步：协处理器102通过主处理器104和远程服务器通信，实现车载低速设备(有线或无线车载低速设备)和远程服务器的数据交互。

第二步：协处理器102判断是否要进入低功耗模式，判断条件是车辆熄火并且车门关闭(也可以根据其他依据进行判断)，如果是则进入第三步，如果否则进入第一步。

第三步：主处理器104进入低功耗模式，降低功耗。

第四步：协处理器102关闭和主处理器104的通信端口，打开和远程通信模块105的通信端口。

第五步：协处理器102通过远程通信模块105和远程服务器通信，实现车载低速设备(有线或无线车载低速设备)和远程服务器的数据交互。

第六步：协处理器102判断是否要退出低功耗模式，判断条件是车辆点火或车门被打开(也可以根据其他依据进行判断)，如果是则进入第七步，如果否则进入第五步。

第七步：协处理器102唤醒主处理器104，关闭和远程通信模块105的通信端口，打开和主处理器104的通信端口，进入第一步。

通过本实施实例的实施，能够实现车辆状态的统一监管，管理方便，运维成本低，能够实现智能车载网关的低功耗，在车载电源电量不足的情况下，通过关闭主处理器，在不影响车载低速设备远程在线的情况下，达到低功耗的效果。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能车载网关，其特征在于，包括低速有线通信模块、协处理器、低速无线通信模块、主处理器、远程通信模块、WiFi模块和以太网模块，所述低速有线通信模块用于连接有线车载低速设备和协处理器，所述低速无线通信模块用于连接无线车载低速设备和协处理器，所述协处理器与主处理器连接，所述远程通信模块与协处理器、主处理器均连接，所述WiFi模块用于连接无线车载高速设备和主处理器，所述以太网模块用于连接有线车载高速设备和主处理器。

2.根据权利要求1所述的智能车载网关，其特征在于，还包括与低速有线通信模块连接的车门状态监测装置。

3.根据权利要求1所述的智能车载网关，其特征在于，还包括与低速无线通信模块连接的点火熄火监测装置。

4.根据权利要求1所述的智能车载网关，其特征在于，所述远程通信模块通过USB与主处理器连接，所述远程通信模块通过串口与协处理器连接。

5.根据权利要求1所述的智能车载网关，其特征在于，所述低速有线通信模块采用CAN总线通信模块。

6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的智能车载网关的低功耗实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、协处理器通过主处理器和远程服务器通信，实现车载低速设备和远程服务器的数据交互；

S2、协处理器判断是否要进入低功耗模式，如果是则进入步骤S3，否则进入步骤S1；

S3、主处理器进入低功耗模式，降低功耗；

S4、协处理器关闭和主处理器的通信端口，打开和远程通信模块的通信端口；

S5、协处理器通过远程通信模块和远程服务器通信，实现车载低速设备和远程服务器的数据交互；

S6、协处理器判断是否要退出低功耗模式，如果是则进入步骤S7，如果否则进入步骤S5；

S7、协处理器唤醒主处理器，关闭和远程通信模块的通信端口，打开和主处理器的通信端口，进入步骤S1。