CN109068292A - 车载终端及其智能网关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车载终端及其智能网关。该智能网关包括第一天线，用于收发蜂窝无线信号；蜂窝通信模块，与第一天线连接，用于蜂窝网络通信；CAN收发器，用于接收CAN总线上的数据和/或将数据发送到CAN总线上；微控制器，与蜂窝通信模块和CAN收发器分别连接，微控制器与蜂窝通信模块通过USB协议进行通信，微控制器用于控制蜂窝通信模块的动作，并且对CAN收发器与蜂窝通信模块之间交互的数据进行协议转换。本发明提供的一种车载终端及其智能网关，能提高微控制器和蜂窝通信模块间的数据传输速率，并且具有充分利用资源，减少占用空间，提高系统交互效率和可靠性，并大大降低整体成本等优势。

Description

车载终端及其智能网关

技术领域

本发明主要涉及汽车技术领域，尤其涉及一种车载终端及其智能网关。

背景技术

图1是现有的车载终端的基本框图。现有的车载终端包括主处理器及与主处理器连接的存储模块和电源管理模块等，还包括与主处理器连接的微控制器，微控制器主要用于根据点火信号等来对主处理器等部件的启动、关闭、或某些具体操作进行控制。电源模块用于对车载终端中的各部件提供电源。

车联网是一种借助信息和通信技术，实现车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台互通互联的新兴技术。为实现车联网技术中的这些互通互联，目前采用的技术通常是在车内设置智能网关来实现。图2是现有的智能网关的基本框图。参考图2所示，智能网关主要包括处理器，以及与处理器连接的蜂窝通信模块。在智能网关中，处理器与蜂窝通信模块通常采用UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)。

由于现有技术中的车载网关只需要将少数车身电子电器模块通过CAN总线交互，其交互和上传的数据量小，处理器和蜂窝通信模块间采用UART通信，尽管UART传输速率低，一般不超过20kbps(RS232),最高也不超过10Mbps(RS422)，但由于所需要交互的数据量小因而也能满足传输速率的需要。但随着汽车电子技术的发展，车内电子电器模块数量增多，尤其随着ADAS(Advanced Driver Assistance System，先进驾驶辅助系统)模块数量的增多，需要各电器模块相互交互的场景和应用也越来越多，网关处理和上传的数据量也急剧增大，以往处理器和蜂窝通信模块间的UART通信方式也逐渐不能满足传输速率的需要。

此外，现有技术中车载终端中的各部件与智能网关等都是安装在车上单独的模块产品，提供各自独立的功能，每个模块都有其CPU、电源电路、连接器等重复使用的部件。各产品间交互通过连接线束相连，交互效率低且可靠性低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种车载终端及其智能网关，能提高微控制器和蜂窝通信模块间的数据传输速率，并且具有充分利用资源，减少占用空间，提高系统交互效率和可靠性，并大大降低整体成本等优势。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能网关，包括：

第一天线，用于收发蜂窝无线信号；

蜂窝通信模块，与所述第一天线连接，用于蜂窝网络通信；

CAN收发器，用于接收CAN总线上的数据和/或将数据发送到CAN总线上；

微控制器，与所述蜂窝通信模块和所述CAN收发器分别连接，所述微控制器与所述蜂窝通信模块通过USB协议进行通信，所述微控制器用于控制所述蜂窝通信模块的动作，并且对所述CAN收发器与所述蜂窝通信模块之间交互的数据进行协议转换。

在本发明的一实施例中，还包括以太网交换机，用于收发符合以太网协议的数据包，所述以太网交换机与所述微控制器连接。

在本发明的一实施例中，还包括第二天线，与蜂窝通信模块连接，用于分集收发蜂窝无线信号。

在本发明的一实施例中，还包括无线局域网天线和无线局域网模块，无线局域网天线可以用于收发无线局域网信号，并通过所述无线局域网模块与所述蜂窝通信模块连接。

在本发明的一实施例中，还包括第一存储模块，其与蜂窝通信模块连接用于存储数据。

在本发明的一实施例中，还包括eSIM卡，与蜂窝通信模块连接用于存储用户识别信息。

本发明还提供了一种车载终端，包括：

前述的智能网关；

主处理器，与所述蜂窝通信模块和所述微控制器分别连接，所述微控制器还用于控制所述主处理器的动作。

在本发明的一实施例中，所述车载终端还包括内存，与所述主处理器连接，用于为所述主处理器将要处理的数据和/或指令提供临时存储空间。

在本发明的一实施例中，所述车载终端还包括第二存储模块，与所述主处理器连接，用于存储数据。

在本发明的一实施例中，所述车载终端还包括：

电源模块，用于为所述车载终端中各部件提供电源；和/或

电源管理模块，与所述主处理器连接，用于根据所述主处理器的指令对所述车载终端中的至少一部分的部件进行电源管理。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明是要将智能网关中微控制器和蜂窝通信模块的通信方式由低速的UART转换为高速的USB协议，传输速率大大提高，满足更大数据量的高速交互和上传。同时，将智能网关合并入车载终端，省去了具有重叠功能的处理器、电源模块和外围电路，具有充分利用资源、减少占用空间、提高系统交互效率和可靠性和降低整体成本等优势。

附图说明

图1是现有的车载终端的基本框图；

图2是现有的智能网关的基本框图；

图3是本发明的一个实施例的智能网关的基本框图；

图4是本发明的一个实施例的车载终端的基本框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

智能网关 300 第一天线301 301

蜂窝通信模块 302 CAN收发器 303

微控制器 304 以太网交换机 305

第二天线 306 无线局域网天线 307

无线局域网模块 308 第一存储模块 309

eSIM卡 310 USB端口311 311

数据端口 312

车载终端 400 主处理器 401

内存 402 第二存储模块 403

电源模块 404 电源管理模块 405

LVDS端口 406

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

遍及说明书和权利要求书使用了表示特定系统组件的某些术语。如本领域的技术人员将理解的，不同公司可能用不同的名称来表示一组件。本文不期望在名称不同但功能相同的组件之间进行区分。在说明书和权利要求书中，术语“包括”和“包含”按开放式的方式使用，且因此应被解释为“包括，但不限于...”。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

另外，以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征，然此并不意味着使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征，或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说，在实施为可能的前提下，本领域技术人员可依据本发明的公开内容，并视设计规范或实作需求，选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。

应当理解，当一个元件被称为“在另一个元件上”、“连接到另一个元件”、“耦合于另一个元件”或“接触另一个元件”时，它可以直接在该另一个元件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个元件，或者可以存在插入元件。相比之下，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个元件时，不存在插入元件。同样的，当第一个元件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个元件，在该第一元件和该第二元件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它元件，甚至在导电元件之间没有直接接触。

如背景技术部分所介绍，现有的车载终端和智能网关均是单独的模块产品，各自行使其相应功能。在这两个模块产品中均具有中央处理器(CPU)、电源电路、连接器等相同的部件。容易理解的，这两个模块产品中相同的部件是重复的，因此，会出现硬件成本浪费、占用更多空间、交互效率低下和可靠性低下等问题。又因为智能网关中的处理器和蜂窝通信模块间采用UART通信，不能满足日益增长的高速交互和上传数据的需要，为了克服这些问题，本发明提出了一种智能网关，其微控制器和蜂窝通信模块的通信方式采用USB协议，传输速率大大提高，满足更大数据量的高速交互和上传。同时，将智能网关合并入车载终端，省去了具有重叠功能的处理器、电源模块和外围电路，够充分利用资源，减少占用空间，提高系统交互效率和可靠性，并降低整体成本。

图3是本发明的一个实施例的智能网关的基本框图。参考图3所示，一种智能网关300包括第一天线301、蜂窝通信模块302、CAN收发器303和微控制器304。

其中，第一天线301可以用于收发蜂窝无线信号，以与蜂窝通信模块302相配合实现蜂窝网络通信。在一些实施例中，蜂窝网络可以是2G(例如GSM、IS-95、IS-136、IDEN、PDC等)、3G(例如W-CDMA、CDMA-2000、TD-SCDMA、WiMAX等)、4G(例如LTE FDD、LTE TDD)等制式的蜂窝网络，相应地，蜂窝无线信号也是符合2G、3G和4G等中的一种或多种制式的无线信号。可以理解，蜂窝网络通信可以例如包括语音通信、数据通信、短信(Short MessageService，SMS)通信，或其任意组合。

CAN收发器303用于接收CAN总线上的数据和/或将数据发送到CAN总线上。可以理解，CAN收发器303从CAN总线上收到来自各个车载电器的数据可以被发送至微控制器304，由微控制器304对接收到的数据进一步处理。例如进行协议转换等。微控制器304可以将其生成的符合CAN总线协议的数据发送给CAN收发器303，进而由CAN收发器303将数据发送到CAN总线上。虽然在图3所示的实施例中，仅具有一个CAN收发器303，但可以理解，在智能网关300300中可以包括多个CAN收发器303，并且这些CAN收发器303均分别与微控制器304连接。

微控制器304与蜂窝通信模块302和CAN收发器303分别连接。具体来说，微控制器304与蜂窝通信模块302通过USB协议进行通信。常规的，现有技术中采用UART RS232/RS422，其中UART RS232的传输速率一般不超过20kbps，UART RS422最高也不超过10Mbps。而USB协议包括2.0和3.0版本，USB2.0传输速率可达480Mbps，USB3.0最高可达4Gbps。采用USB协议来替换UART协议，使得微控制器304与蜂窝通信模块302之间的数据传输速率大大提高，能够满足日益增多的数据交互和上传的需要。

进一步的，微控制器304还可以控制蜂窝通信模块302的动作。容易理解的，蜂窝通信模块302的动作可以是实现其所具有的功能中的一种或多种。例如，蜂窝通信模块302的动作可以是蜂窝通信模块302与第一天线301相配合实现蜂窝网络通信。

微控制器304还可以对CAN收发器303与蜂窝通信模块302之间交互的数据进行协议转换。具体来说，微控制器304可以将CAN收发器303接收到的符合CAN总线协议的数据转换成符合蜂窝网络通信协议的数据，微控制器304还可以将蜂窝通信模块302发送来的数据转换成符合CAN总线协议的数据。在一些实施例中，微控制器304可以例如包括ARM处理器、DSP处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备(PLD)、单片机、ASIC等，或其任意组合。

在一些实施例中，智能网关300还包括以太网交换机305。以太网交换机305与微控制器304连接，用于收发符合以太网协议的数据包。在智能网关300包括蜂窝通信模块302、CAN收发器303和以太网交换机305的实施例中，微控制器304还用于对CAN收发器303、蜂窝通信模块302和以太网交换机305中任意二者间交互的数据进行协议转换。虽然在图3所示出的实施例中，仅具有一个以太网交换机305，但可以理解，智能网关300可以包括多个以太网交换机305，并且这些以太网交换机305均分别连接至微控制器304。

在一些实施例中，智能网关300还包括第二天线306，与蜂窝通信模块302连接，用于分集收发蜂窝无线信号。可以理解，第二天线306可以和第一天线301一起接收蜂窝无线信号，在蜂窝通信模块302可以对第二天线306和第一天线301接收的蜂窝无线信号进行选择、合并，以减轻蜂窝无线信号衰落的影响，从而提升接收到的蜂窝无线信号的信噪比。在一些实施例中，第二天线306可以包括一根或多根天线，例如2根天线、4根天线。

在一些实施例中，智能网关300还包括无线局域网天线307和无线局域网模块308，无线局域网天线307可以用于收发无线局域网信号，通过无线局域网模块308与蜂窝通信模块302连接。参考图3，无线局域网模块308与无线局域网天线307和蜂窝通信模块302分别连接。无线局域网天线307可以用于收发无线局域网信号。无线局域网模块308和无线局域网模块308相互配合可以实现无线局域网通信。该无线局域网可以例如包括符合IEEE802.11系列标准的无线网、符合蓝牙标准的无线网、符合Zigbee标准的无线网，或其任意组合。在一些实施例中，蜂窝通信模块302和无线局域网模块308可以互相配合，实现将蜂窝网络转换为无线局域网，以使连接至该无线局域网的用户终端可以经由该蜂窝网络连接至因特网。

在一些实施例中，智能网关300还包括第一存储模块309，其与蜂窝通信模块302连接用于存储数据。第一存储模块309与蜂窝通信模块302连接，用于存储数据。在一些实施例中，第一存储模块309可以例如包括设置于车载终端内的eMMC存储器、flash存储芯片、SSD存储器等，或者其任意组合。第一存储模块309还可以是设置于车载终端所具有的卡槽内的TF卡、MMC卡、SD卡等，或其任意组合。在一些实施例中，第一存储模块309可以通过SDIO(Secure Digital Input/Output)接口与蜂窝通信模块302连接。

在一些实施例中，智能网关300还包括eSIM卡310，与蜂窝通信模块302连接用于存储用户识别信息。容易理解的，eSIM卡310所存储的用户识别信息可以被蜂窝网络运营商用于鉴别用户，以确定该智能网关300是否有权限访问该蜂窝网络、是否有权限进行蜂窝网络通信。在一些实施例中，eSIM卡310可以是能够存储用户识别信息芯片。

在一些实施例中，智能网关300还可以包括USB端口311。USB端口311与蜂窝通信模块302连接，用于实现蜂窝通信模块302与外部设备的数据交互。在一些实施例中，蜂窝通信模块302可以通过USB端口311与车机连接，以实现数据交互。

在一些实施例中，智能网关300还包括数据端口312。数据端口312与微控制器304连接，用于实现微控制器304与外部设备的数据交互。具体的，车辆的点火信号可以通过数据端口312传输给微控制器304，从而触发微控制器304开始工作。

本发明还提供了一种车载终端。图4是本发明的一个实施例的车载终端的基本框图。如图所示，车载终端400可以包括前述的智能网关300及主处理器401。其中，主处理器401分别与蜂窝通信模块302和微控制器304连接，微控制器304还可用于控制主处理器401的动作。

可以理解，主处理器401例如可以包括微控制器304、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、专用指令集处理器(ASIP)、中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、物理处理器(PPU)、单片机、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、先进精简指令集系统(ARM)、可编程逻辑设备(PLD)、能够执行至少一个功能的任何电路或处理器等，或其任何组合。

请继续参考图4，在一些实施例中，请继续参考图4，在一些实施例中，车载终端400还可以包括内存402。内存402与主处理器401连接，用于为主处理器401将要处理的数据和/或指令提供临时存储空间。例如，内存402可以包括动态RAM(DRAM)、双倍数据传输率同步动态RAM(DDR SDRAM)、静态RAM(SRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)、零电容RAM(Z-RAM)等，或其任意组合。

在一些实施例中，车载终端400还可以包括第二存储模块403。第二存储模块403与主处理器401连接，用于存储数据。例如，第二存储模块403可以例如包括设置于车载终端400内的eMMC存储器、flash存储芯片、SSD存储器等，或者其任意组合。第二存储模块403还可以是设置于车载终端400所具有的卡槽内的TF卡、MMC卡、SD卡等，或其任意组合。在一些实施例中，第二存储模块403可以通过SDIO(Secure Digital Input/Output)接口与主处理器401连接。

在一些实施例中，车载终端400还可以包括电源模块404和/或电源管理模块405。电源模块404与汽车的电池相连接，在对电池电压进行转换之后，为车载终端400中的各部件提供电源。电源管理模块405与主处理器401连接，用于根据主处理器401的指令对整个车载终端400中的至少一部分的部件进行电源管理。所述的部件可以是蜂窝通信模块302、主处理器401、无线局域网模块308、第一存储模块309、第二存储模块403、微控制器304等。

在一些实施例中，车载终端400还可以包括低电压差分讯号(Low-VoltageDifferential Signaling，LVDS)端口406。LVDS端口406与主处理器401连接，用于实现主处理器401与外部设备的数据交互。在一些实施例中，主处理器401可以通过LVDS端口406与车机连接，以实现数据交互。

需要说明的是，微控制器304用于控制主处理器的动作，其中主处理器的动作可以是实现其具有的功能中的一种或多种。例如，主处理器的动作可以是对内存402、第二存储模块403的读取和写入。

如上所述，本发明的智能网关，其微控制器和蜂窝通信模块的通信方式由低速的UART转变为高速的USB协议，传输速率大大提高，满足更大数据量的高速交互和上传。本发明的车载终端与智能网关相结合，省去了具有重叠功能的主处理器、微控制器、电源模块和外围电路，具有充分利用资源、减少占用空间、提高系统交互效率和可靠性、和降低整体成本等优势。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。本领域技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种智能网关，包括：

第一天线，用于收发蜂窝无线信号；

蜂窝通信模块，与所述第一天线连接，用于蜂窝网络通信；

CAN收发器，用于接收CAN总线上的数据和/或将数据发送到CAN总线上；

微控制器，与所述蜂窝通信模块和所述CAN收发器分别连接，所述微控制器与所述蜂窝通信模块通过USB协议进行通信，所述微控制器用于控制所述蜂窝通信模块的动作，并且对所述CAN收发器与所述蜂窝通信模块之间交互的数据进行协议转换。

2.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，还包括以太网交换机，用于收发符合以太网协议的数据包，所述以太网交换机与所述微控制器连接。

3.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，还包括第二天线，与蜂窝通信模块连接，用于分集收发蜂窝无线信号。

4.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，还包括无线局域网天线和无线局域网模块，无线局域网天线可以用于收发无线局域网信号，并通过所述无线局域网模块与所述蜂窝通信模块连接。

5.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，还包括第一存储模块，其与蜂窝通信模块连接用于存储数据。

6.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，还包括eSIM卡，与蜂窝通信模块连接用于存储用户识别信息。

7.一种车载终端，其特征在于，包括：

权利要求1至6任一所述的智能网关；

主处理器，与所述蜂窝通信模块和所述微控制器分别连接，所述微控制器还用于控制所述主处理器的动作。

8.根据权利要求7所述的车载终端，其特征在于，所述车载终端还包括内存，与所述主处理器连接，用于为所述主处理器将要处理的数据和/或指令提供临时存储空间。

9.根据权利要求7所述的车载终端，其特征在于，所述车载终端还包括第二存储模块，与所述主处理器连接，用于存储数据。

10.根据权利要求7所述的车载终端，其特征在于，所述车载终端还包括：

电源模块，用于为所述车载终端中各部件提供电源；和/或

电源管理模块，与所述主处理器连接，用于根据所述主处理器的指令对所述车载终端中的至少一部分的部件进行电源管理。