CN108919702A - 基于can和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统及方法。本发明基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统解决了整车测试时因传感器的线束较多，试验室走线复杂，费时费力，且安装成本较高的问题。本发明包括CAN总线数据采集控制单元、信息无线收发单元和上位机采集单元；分为CAN通讯和蓝牙通讯两条传输路径；CAN通讯传输路径为：CAN总线数据采集控制单元将采集的数据通过CAN总线传输给上位机采集单元；蓝牙通讯传输路径为：CAN总线数据采集控制单元将采集的数据传输给信息无线收发单元，信息无线收发单元再以蓝牙方式传输给上位机采集单元；上位机采集系统用于实现对数据的采集、历史数据的回放、采集信号的参数配置及采集通道的配置。

Description

基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于CAN通讯和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统及方法。
背景技术
目前，在现有的整车匹配开发中，需要采集整车的各部件数据进行性能测试，采集的数据包括整车自身提供的CAN数据和附加测试部件得到的数据，整车自身提供的CAN数据和多个传感器得到的数据通过数据线连接至测试台，最后由测试台处理参数、显示参数，实现测试台对零部件及整车气、电、水路的数据采集。
附加的传感器包括多个，每个传感器至少有三根连线连接至测试台，当传感器数量较多后，线束较多，试验室走线复杂，费时费力，且安装成本较高。
发明内容
为解决上述技术存在线束较多、试验室走线复杂、费时费力，且安装成本较高的问题，本发明提出一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统，大大减少了在进行整车测试时的线束数量，提高测试效率，节约安装成本。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统，其特殊之处在于，
包括CAN总线数据采集控制单元、信息无线收发单元和上位机采集单元；CAN总线数据采集控制单元的数量为多个；
基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统包括两条数据传输路径：CAN通讯传输路径和蓝牙通讯传输路径；
CAN通讯传输路径为：CAN总线数据采集控制单元将采集的数据通过CAN总线传输给上位机采集单元；
蓝牙通讯传输路径为：CAN总线数据采集控制单元将采集的数据传输给信息无线收发单元，信息无线收发单元再以蓝牙方式传输给上位机采集单元；
CAN总线数据采集控制单元包括硬件部分和软件部分；硬件部分包括：内建CAN控制器、多个捕获端口、位定时/计数器、模拟量输入模块；软件部分包括底层采集模块、第一应用层处理模块、底层发送与接收模块；
信息无线收发单元包括硬件部分和软件部分；硬件部分包括：16位高性能微控制器、蓝牙芯片、液晶屏驱动单元和液晶屏；软件部分包括：第二应用层数据处理模块、蓝牙底层通讯模块、第一CAN底层通讯协议模块；
上位机采集单元包括数据界面模块、交互模块、蓝牙底层通讯模块、第二CAN底层通讯协议模块；上位机采集单元用于实现对数据的采集、历史数据的回放、采集信号的参数配置及采集通道的配置。以上为本发明的基本结构，基于该基本结构，本发明还做出以下优化改进：
进一步地，上述CAN总线数据采集控制单元将加装在整车的传感器产生的电信号转换为CAN数据，具体转换方式为：模拟量输入模块先将电信号先转换为数字信号，底层采集模块、第一应用层处理模块再将数字信号转换为CAN数据。
进一步地，上述CAN总线数据采集控制单元的内建CAN控制器用于处理总线数据的接收与发送；多个捕获端口、模拟量输入模块用于对电信号进行处理；位定时/计数器用于进行定时控制，管理报文周期发送；
底层采集模块主要是用于采集加装在整车的传感器产生的电信号，底层采集模块包括A/D采样模块、RAM单元和存储单元，A/D采样模块控制采样过程，并将每一路12位采样数据分两次读入RAM单元和存储单元中；
第一应用层处理模块每10毫秒进行一次数据读取，对数据进行滤波处理后转发给底层；
底层发送与接收模块主要实现与上位机采集单元、信息无线收发单元的数据通信，接收上位机采集单元的配置信息，发送CAN数据，本系统设计为每隔100毫秒将数据分组发送到上位机采集单元。
本系统处理的CAN程序模块有：CAN初始化子程序、CAN中断程序和CAN数据收发子程序。
进一步地，上述信息无线收发单元的16位高性能微控制器用于运行程序，蓝牙芯片用于接收和发送蓝牙数据；液晶屏驱动单元用于驱动显示液晶屏；第二应用层数据处理模块用于将CAN数据转换成蓝牙数据，蓝牙底层通讯模块用于将从上位机接收到的无线数据转换成第二应用层数据处理模块所需数据；第一CAN底层通讯协议模块用于将标准的和自定义的数据转换为第二应用层数据处理模块所需数据。
进一步地，上述上位机采集单元的数据界面模块用于观察数据、对CAN总线数据采集控制单元、信息无线收发单元进行操作；蓝牙底层通讯模块用于将从信息无线收发单元接收到的无线数据转换成交互模块所需数据；第二CAN底层通讯协议模块将从CAN总线模块收到的CAN数据转换成交互模块所需数据。
另外，本发明还提供了一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)信号产生：
整车自身产生一部分CAN数据；在整车的各部件加装的传感器，各传感器产生检测电信号；
2)信号采集：
各CAN总线数据采集控制单元采集对应的整车自身的CAN数据和各传感器将电信号；
3)信号转换：
各CAN总线数据采集控制单元对电信号转换为CAN数据；
4)信号传输：
若无电磁干扰，切换至和蓝牙通讯传输路径：各CAN总线数据采集控制单元将全部CAN数据传输给信息无线收发单元，信息无线收发单元通过蓝牙方式将CAN数据传输到上位机采集单元；
若存在电磁干扰，切换至CAN通讯传输路径：各CAN总线数据采集控制单元通过CAN总线将CAN数据传输到上位机采集单元。
进一步地，上述步骤3)中，各CAN总线数据采集控制单元对电信号转换为CAN数据的具体方式为：模拟量输入模块先将电信号先转换为数字信号，底层采集模块、第一应用层处理模块再将数字信号转换为CAN数据。
本发明的优点：
1、本发明基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统，大大减少了在在进行整车测试时的线束数量，提高测试效率，节约安装成本。
2、本发明基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统，具有CAN通讯和蓝牙通讯两条数据传输路径，通常使用的是蓝牙通讯传输路径，无需使用CAN总线，试验室不必考虑走线问题，当有干涉蓝牙工作的部件时，采用CAN通讯传输路径。
附图说明
图1是本发明系统框架图；
图2是本发明在整车测试过程中的连接图。
具体实施方式
下面结合附图给出的实施例对本发明进行详述：
参见图1，一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统，包括CAN总线数据采集控制单元、信息无线收发单元、上位机采集单元三部分；CAN总线数据采集控制单元的数量为多个，每个CAN总线数据采集控制单元采集多个传感器的数据。
基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统包括两条数据传输路径：CAN通讯传输路径和蓝牙通讯传输路径。
其中，CAN通讯传输路径为：CAN总线数据采集控制单元将采集的数据通过CAN总线传输给上位机采集单元；蓝牙通讯传输路径为：CAN总线数据采集控制单元将采集的数据传输给信息无线收发单元，信息无线收发单元再以蓝牙方式传输给上位机采集单元。
CAN总线数据采集控制单元包括硬件部分和软件部分；硬件部分包括：内建CAN控制器、多个捕获端口、位定时/计数器、模拟量输入模块；软件部分包括底层采集模块、第一应用层处理模块、底层发送与接收模块，
信息无线收发单元包括硬件部分和软件部分；硬件部分包括：16位高性能微控制器、蓝牙芯片、液晶屏驱动单元和液晶屏；软件部分包括：第二应用层数据处理模块、蓝牙底层通讯模块、第一CAN底层通讯协议模块。
上位机采集单元包括数据界面模块、交互模块、蓝牙底层通讯模块、第二CAN底层通讯协议模块；上位机采集系统用于实现对数据的采集、历史数据的回放、采集信号的参数配置及采集通道的配置。
CAN总线数据采集控制单元的内建CAN控制器用于处理总线数据的接收与发送；多个捕获端口、模拟量输入模块用于对电信号进行处理；位定时/计数器用于进行定时控制，管理报文周期发送；底层采集模块主要是用于采集加装在整车的传感器产生的电信号。底层采集模块包括A/D采样模块、RAM单元和存储单元，A/D采样模块控制采样过程，并将每一路12位采样数据分两次读入RAM单元和存储单元中。第一应用层处理模块每10毫秒进行一次数据读取，对数据进行滤波处理后转发给底层。底层发送与接收模块主要实现与上位机采集单元、无线信息收发模块的数据通信，接收上位机采集单元的配置信息，发送所需的信号，本系统设计为每隔100毫秒将数据分组发送到上位机采集单元。
本系统处理的CAN程序模块有：CAN初始化子程序、CAN中断程序和CAN数据收发子程序。
信息无线收发单元的16位高性能微控制器用于运行程序，蓝牙芯片用于接收和发送蓝牙数据；液晶屏驱动单元用于驱动显示液晶屏；第二应用层数据处理模块用于将CAN数据转换成蓝牙数据，蓝牙底层通讯模块用于将从上位机接收到的无线数据转换成第二应用层数据处理模块所需数据；第一CAN底层通讯协议模块用于将标准的和自定义的数据转换为第二应用层数据处理模块所需数据。
上位机采集单元的数据界面模块用于观察数据、对设备进行操作；蓝牙底层通讯模块用于将从信息无线收发单元接收到的无线数据转换成交互模块所需数据；第二CAN底层通讯协议模块将从CAN总线模块收到的CAN数据转换成交互模块所需数据。
参见图2，整车自身的CAN数据传输给CAN总线数据采集控制单元，整车的各部件加装的传感器也将信号传输给对应的CAN总线数据采集控制单元，传感器发出的信号是电信号，CAN总线数据采集控制单元对电信号转换为CAN数据，具体转换方式为：模拟量输入模块先将电信号先转换为数字信号，底层采集模块、应用层处理模块再将数字信号转换为CAN数据。一般情况下，不需要使用CAN总线，只需CAN总线数据采集控制单元将CAN数据传输给信息无线收发单元，信息无线收发单元通过蓝牙方式将CAN数据传输到上位机采集单元；当有干涉蓝牙工作的测试件时，例如会产生电磁干扰的测试件，需要用CAN总线数据采集控制单元通过CAN总线将CAN数据传输到上位机采集单元。
本发明软硬件相结合，既能满足现有被测产品台架道路数据采集需要，又能用于执行器驱动的需要，结合上位机采集单元可分析匹配整车的水路、气路系统是否符合匹配要求、被测产品的性能是否符合设计要求，达到产品整车匹配性能验证的目标。
一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控方法，包括以下步骤：
1)信号产生：
整车自身产生一部分CAN数据；在整车的各部件加装的传感器，各传感器产生检测电信号；
2)信号采集：
各CAN总线数据采集控制单元采集对应的整车自身的CAN数据和各传感器将电信号；
3)信号转换：
各CAN总线数据采集控制单元对电信号转换为CAN数据；
4)信号传输：
人为判断试验室是否存在电磁干扰，若无电磁干扰，切换至蓝牙通讯传输路径：各CAN总线数据采集控制单元将全部CAN数据传输给信息无线收发单元，信息无线收发单元通过蓝牙方式将CAN数据传输到上位机采集单元；
若有电磁干扰，切换至CAN通讯传输路径：各CAN总线数据采集控制单元通过CAN总线将CAN数据传输到上位机采集单元。
其中，步骤3)中，各CAN总线数据采集控制单元对电信号转换为CAN数据的具体方式为：模拟量输入模块先将电信号先转换为数字信号，底层采集模块、第一应用层处理模块再将数字信号转换为CAN数据。

Claims (7)

1.一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统，其特征在于：包括CAN总线数据采集控制单元、信息无线收发单元和上位机采集单元；CAN总线数据采集控制单元的数量为多个；
基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统包括两条数据传输路径：CAN通讯传输路径和蓝牙通讯传输路径；
CAN通讯传输路径为：CAN总线数据采集控制单元将采集的数据通过CAN总线传输给上位机采集单元；
蓝牙通讯传输路径为：CAN总线数据采集控制单元将采集的数据传输给信息无线收发单元，信息无线收发单元再以蓝牙方式传输给上位机采集单元；
CAN总线数据采集控制单元包括硬件部分和软件部分；硬件部分包括：内建CAN控制器、多个捕获端口、位定时/计数器、模拟量输入模块；软件部分包括底层采集模块、第一应用层处理模块、底层发送与接收模块；
信息无线收发单元包括硬件部分和软件部分；硬件部分包括：16位高性能微控制器、蓝牙芯片、液晶屏驱动单元和液晶屏；软件部分包括：第二应用层数据处理模块、蓝牙底层通讯模块、第一CAN底层通讯协议模块；
上位机采集单元包括数据界面模块、交互模块、蓝牙底层通讯模块、第二CAN底层通讯协议模块；上位机采集单元用于实现对数据的采集、历史数据的回放、采集信号的参数配置及采集通道的配置。
2.根据权利要求1所述的一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统，其特征在于：CAN总线数据采集控制单元对加装在整车的传感器产生的电信号转换为CAN数据，具体转换方式为：模拟量输入模块及多个捕获端口模块先将电信号先转换为数字信号，底层采集模块、第一应用层处理模块再将数字信号转换为CAN数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统，其特征在于：
CAN总线数据采集控制单元的内建CAN控制器用于处理总线数据的接收与发送；多个捕获端口、模拟量输入模块用于对电信号进行处理；位定时/计数器用于进行定时控制，管理报文周期发送；
底层采集模块主要是用于采集加装在整车的传感器产生的电信号；
底层采集模块包括A/D采样模块、RAM单元和存储单元，A/D采样模块控制采样过程，并将每一路12位采样数据分两次读入RAM单元和存储单元中；
第一应用层处理模块每10毫秒进行一次数据读取，对数据进行滤波处理后转发给底层；
底层发送与接收模块主要实现与上位机采集单元、信息无线收发单元的数据通信，接收上位机采集单元的配置信息，发送CAN数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统，其特征在于：
信息无线收发单元的16位高性能微控制器用于运行程序，蓝牙芯片用于接收和发送蓝牙数据；液晶屏驱动单元用于驱动显示液晶屏；第二应用层数据处理模块用于将CAN数据转换成蓝牙数据，蓝牙底层通讯模块用于将从上位机采集单元接收到的无线数据转换成第二应用层数据处理模块所需数据；第一CAN底层通讯协议模块用于将标准的和自定义的数据转换为第二应用层数据处理模块所需数据。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控系统，其特征在于：
上位机采集单元的数据界面模块用于观察数据、对CAN总线数据采集控制单元、信息无线收发单元进行操作；蓝牙底层通讯模块用于将从信息无线收发单元接收到的无线数据转换成交互模块所需数据；第二CAN底层通讯协议模块将从CAN总线模块收到的CAN数据转换成交互模块所需数据。
6.一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)信号产生：
整车自身产生一部分CAN数据；在整车的各部件加装的传感器，各传感器产生检测电信号；
2)信号采集：
各CAN总线数据采集控制单元采集对应的整车自身的CAN数据和各传感器将电信号；
3)信号转换：
各CAN总线数据采集控制单元对电信号转换为CAN数据；
4)信号传输：
若无电磁干扰，切换至和蓝牙通讯传输路径：各CAN总线数据采集控制单元将全部CAN数据传输给信息无线收发单元，信息无线收发单元通过蓝牙方式将CAN数据传输到上位机采集单元；
若存在电磁干扰，切换至CAN通讯传输路径：各CAN总线数据采集控制单元通过CAN总线将CAN数据传输到上位机采集单元。
7.根据权利要求6所述的一种基于CAN和蓝牙通讯的整车数据采集与监控方法，其特征在于：步骤3)中，各CAN总线数据采集控制单元对电信号转换为CAN数据的具体方式为：模拟量输入模块先将电信号先转换为数字信号，底层采集模块、第一应用层处理模块再将数字信号转换为CAN数据。
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