CN110660210A - 一种基于can总线和无线通讯的数据采集系统及方法 - Google Patents

一种基于can总线和无线通讯的数据采集系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于数据采集技术领域，具体涉及一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统及方法。包括数据采集单元和移动终端，数据采集单元与移动终端连接；数据采集单元包括微处理器、与微处理器连接的转接单元以及无线通讯单元，数据采集单元对外部的CAN总线数据进行采集、编码和无线传输至移动终端；移动终端用于对接收的数据进行显示、解析和存储。用于解决传统有线CAN数据采集不方便，以及移动终端维护麻烦的问题，通过无线方式替代传统有线方式进行CAN数据采集，通过加载DBC的方式解决移动终端解析数据的问题。

Description

一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统及方法
技术领域
本发明属于数据采集技术领域，具体涉及一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统及方法。
背景技术
目前，汽车通信及相关行业内，使用的CAN总线数据的采集工具主要使用有VECTOR、ZLGCAN、KVASER等，其中即使是性价比较高的产品，价格也是少辄数千，多辄过万，同时，CAN数据采集和解析需要配套PC客户端软件，笔记本电脑也成为必要的测试工具之一。对于汽车领域企业来说，售后人员需要普遍具备报文采集和分析的能力，较高的设备成本和相配套软件的使用培训给企业带来了一定经济压力。
同时，部分具有CAN数据无线采集功能的产品，对于手机客户端解析数据的方案，一般需要进行定制化开发，需要根据用户CAN通讯协议，将解析内容写入手机客户端底层代码内，若CAN通讯协议更新，手机客户端同样需要更新，维护起来较为困难，亦会存在二次收费的现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统及方法，用于解决传统有线CAN数据采集不方便，以及移动终端维护麻烦的问题，通过无线方式替代传统有线方式进行CAN数据采集，通过加载DBC的方式解决移动终端解析数据的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，包括数据采集单元和移动终端，所述数据采集单元与所述移动终端连接；
所述数据采集单元包括微处理器、与所述微处理器连接的转接单元以及无线通讯单元，所述数据采集单元对外部的CAN总线数据进行采集、编码和无线传输至所述移动终端；
所述移动终端用于对接收的数据进行显示、解析和存储。
进一步地，所述数据采集单元通过所述无线通讯单元与所述移动终端无线连接。
进一步地，所述转接单元包括均与所述微处理器连接的CAN通讯单元、电压调理单元和串口通讯单元，所述CAN通讯单元与外部的CAN总线连接，所述电压调理单元与外部的电源连接，所述串口通讯单元连接所述无线通讯单元，且所述串口通讯单元用于将所述微处理器的编码数据传递至所述无线通讯单元。
进一步地，所述无线通讯单元包括无线WIFI模块和或蓝牙模块。
进一步地，所述数据采集单元还包括与所述微处理器连接的LED指示灯。
进一步地，所述LED指示灯包括电源指示灯、CAN通讯指示灯和故障指示灯，所述CAN通讯指示灯用于显示所述微处理器的负载率。
进一步地，所述移动终端为装有应用程序的手机移动终端，所述手机移动终端连接所述无线通讯单元。
进一步地，所述手机移动终端的应用程序用于对接收的无线通讯单元的数据进行解码显示，根据导入的DBC文件进行报文解析和实时数据存储。
基于上述一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，本发明还公开一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集方法，包括以下步骤：
S101：数据采集单元正常上电后进行初始化开启电源指示灯，自动侦测CAN总线的波特率，匹配正确的波特率，并开启无线热点或蓝牙；
S102：移动终端连接数据采集单元发出的无线热点或蓝牙，并进入S103；
S103：移动终端检测到用户运行请求，发送运行指令，否则进行循环判断；
S104：数据采集单元判断是否接收到运行指令，若接收到运行指令，进入S105，否则进行循环判断；
S105：数据采集单元接收到移动终端发出的运行指令后开始采集CAN数据，并进行数据编码，主要编码内容包括CAN通道、ID、数据、负载率、校验字节、帧起始、帧停止；
S106：数据采集单元根据实时计算的负载率，调节CAN指示灯的闪烁频率，指示灯闪烁频率随CAN数据量的增多而变快，若没有数据，则指示灯不亮；
S107：数据采集单元将编码数据通过无线通讯单元和TCP协议或蓝牙基带协议透传至移动终端；
S108：移动终端接收到编码数据并进行解码；
S109：移动终端对解码过的数据进行界面显示，显示内容主要有接收数据时间、CAN通道、ID、数据，进入S110；
S110：判断存储标志是否打开，若打开则按照存储规则进行数据存储，数据存储后进入S111，若标志位未打开则直接进入S111；
S111：若移动终端检测到用户DBC解析请求，进入DBC解析界面，进入S112，否则进入S116；
S112：在进入DBC解析界面后，用户选择DBC解析文件后，将DBC文件中需要的解析信息导入动态数组中，进入S113；
S113：用户在解析界面选定需要解析的数据后，进入S114；
S114：根据DBC文件的内容进行数据解析，解析内容包括ID所对应名称、数据所对应信号、信号物理数值，信号数值表；
S115：移动终端在DBC解析界面检测到用户返回请求，返回S109，否则重复S113至S115；
S116：移动终端检测到用户存储请求，进入S117，否则进入S118；
S117：进入存储界面后，提示用户选择存储格式、存储名称及存储路径，打开存储标志位，进入S118；
S118：移动终端检测到用户停机请求，进入S119，否则返回S108；
S119：移动终端向数据采集单元发送停止指令；
S120：数据采集单元接收到停止指令，停止CAN数据采集并停止发送编码数据。
本发明的有益效果是：
1、利用手机移动终端通过无线方式采集CAN数据，相比于传统的PC端和有线采集方式提升了CAN总线数据采集的便捷性；
2、数据采集单元能够将12～24V的OBD接口电压转换成3.3V电压，解决乘用车和商用车OBD接口电压不同的问题；
3、数据采集单元能够自动侦测CAN通讯的波特率，对于不同的被测设备无需重新设置，即可完成通讯连接；
4、数据采集单元可以自行发出无线热点或通过蓝牙供手机移动终端连接，无需连接外部WIFI网络或手机热点，信号抗干扰能力强，数据传输可靠性强；
5、手机移动终端可以导入DBC解析文件，用于解析采集的CAN数据，同时提升系统兼容和拓展性，避免因通讯协议修改后需重新更新手机移动终端的不便；
6、手机移动终端将采集到的CAN数据进行实时存储，且可以将存储文件转换为不同格式，为多平台分析数据提供数据基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例所述的系统结构框图；
图2为本发明具体实施例所述的基本控制流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
如图1所示，本发明所提供的一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，包括数据采集单元和移动终端，其中移动终端为手机移动终端，数据采集单元与车辆OBD接口连接，采集CAN总线数据，进行编码上传，同时数据采集单元包括无线通讯单元，用于提供无线热点，供手机移动终端通过无线通讯单元连接数据采集单元，组成局域网络，手机移动终端连接无线热点后，对接收到的编码数据进行解码并显示存储，也可以根据所导入DBC文件进行数据解析。
其中，数据采集单元还包括微处理器以及与微处理器连接的转接单元和LED指示灯，转接单元包括均与微处理器连接的电压调理单元、CAN通讯单元、串口通讯单元，微处理器采用型号为STM32F103系列的单片机，其中，电压调理单元主要由LM2596芯片及其外围电路组成，与车辆OBD接口连接，用于将车辆的12-24V电压调理成3.3V电压做为微处理器和无线通讯单元的供电电源。其中，数据采集单元通过依次设置CAN总线的波特率，设置匹配成功后读取正确数据，并固定该设置，完成对CAN总线的波特率的自动侦测。
其中，CAN通讯单元采用型号为TJA1050芯片及其外围电路实现，CAN通讯单元与车辆OBD接口的CAN总线连接，用于实时传输CAN总线数据至微处理器，串口通讯单元采用型号为MAX232芯片实现微处理器与无线通讯单元的通讯，将微处理器编码后的数据传输给无线通讯单元。
本实施例中，LED指示灯包括电源指示灯、CAN通讯指示灯、故障指示灯，均通过I/O接口和微处理器相连，其中CAN通讯指示灯的闪烁频率用于指示微处理器的实时负载率。
本实施例中，无线通讯单元采用主芯片为ESP8266的无线芯片或者型号为HC-08的芯片搭建而成，具体用途为，通过串口通讯单元和AT指令规则和微处理器进行通讯，实现数据接收和反馈，上电初始化时，其中ESP8266芯片根据微处理器发送的建立热点请求建立无线热点，HC-08芯片根据微处理器发送请求建立蓝牙通讯连接实现蓝牙通讯，在接收到编码数据后透传至手机移动终端。
同时，手机移动终端为基于Android系统带有应用程序的手机客户端，具有显示、解析及存储的功能，连接无线通讯单元发出的热点，或者通过蓝牙连接上无线通讯单元后，可以接收其上传的CAN总线数据，并进行解码显示；
其中，手机客户端的数据解析功能，具体体现为：在导入DBC文件后，通过对手机客户端本地存储的DBC文件进行提取，将解析CAN所需的信息以一定的规则存放至动态数组中，以提高对指定CAN数据解析的检索速度，在用户选定需解析的CAN数据后，直接在动态数组中进行查找，并显示在手机客户端上。
其中，手机客户端的数据存储功能主要根据asc、csv、txt的文件存储规则对实时数据进行文件的写入。
基于上述一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，本发明还公开一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集方法，包括以下步骤：
S101：数据采集单元正常上电后进行初始化开启电源指示灯，自动侦测CAN总线的波特率，匹配正确的波特率，并开启无线热点或蓝牙；
S102：移动终端连接数据采集单元发出的无线热点或蓝牙，并进入S103；
S103：移动终端检测到用户运行请求，发送运行指令，否则进行循环判断；
S104：数据采集单元判断是否接收到运行指令，若接收到运行指令，进入S105，否则进行循环判断；
S105：数据采集单元接收到移动终端发出的运行指令后开始采集CAN数据，并进行数据编码，主要编码内容包括CAN通道、ID、数据、负载率、校验字节、帧起始、帧停止；
S106：数据采集单元根据实时计算的负载率，调节CAN指示灯的闪烁频率，指示灯闪烁频率随CAN数据量的增多而变快，若没有数据，则指示灯不亮；
S107：数据采集单元将编码数据通过无线通讯单元和TCP协议或蓝牙基带协议透传至移动终端；
S108：移动终端接收到编码数据并进行解码；
S109：移动终端对解码过的数据进行界面显示，显示内容主要有接收数据时间、CAN通道、ID、数据，进入S110；
S110：判断存储标志是否打开，若打开则按照存储规则进行数据存储，数据存储后进入S111，若标志位未打开则直接进入S111；
S111：若移动终端检测到用户DBC解析请求，进入DBC解析界面，进入S112，否则进入S116；
S112：在进入DBC解析界面后，用户选择DBC解析文件后，将DBC文件中需要的解析信息导入动态数组中，进入S113；
S113：用户在解析界面选定需要解析的数据后，进入S114；
S114：根据DBC文件的内容进行数据解析，解析内容包括ID所对应名称、数据所对应信号、信号物理数值，信号数值表；
S115：移动终端在DBC解析界面检测到用户返回请求，返回S109，否则重复S113至S115；
S116：移动终端检测到用户存储请求，进入S117，否则进入S118；
S117：进入存储界面后，提示用户选择存储格式、存储名称及存储路径，打开存储标志位，进入S118；
S118：移动终端检测到用户停机请求，进入S119，否则返回S108；
S119：移动终端向数据采集单元发送停止指令；
S120：数据采集单元接收到停止指令，停止CAN数据采集并停止发送编码数据。
具体工作原理，本实施例具体实施之前，需要将无线热点的名称，密码，IP、端口号及无线传输的协议固化到微处理器的程序中，待微处理器上电初始化时，通过AT指令控制无线通讯单元执行相应操作。
具体为首先将数据采集单元连接车辆OBD接口，利用OBD接口的12～24V电源，将经过电压调理单元转换后的3.3V电压作为数据采集单元中的微处理器和无线通讯单元的供电电源，初始化内容主要有待微处理器供电正常后开启电源指示灯，自动侦测并匹配OBD接口中的CAN总线的波特率，波特率配置成功后，通过AT指令对无线通讯单元进行初始设置，建立无线热点或蓝牙连接，等待手机客户端连接。用户手机连接无线热点或蓝牙后，打开手机客户端应用软件，自动根据数据采集单元的IP和端口号建立通讯连接，当检测到用户运行请求时，发送运行指令通过无线通讯单元和串口通讯单元传输到微处理器，微处理器接收到运行请求后，运行CAN数据采集任务，将采集到的CAN数据的ID、CAN数据的内容、CAN通道、校验字节、帧起始和帧结尾编码成一帧数据再通过串口通讯单元和无线通讯单元上传至手机客户端。手机客户端在接收到编码数据后根据规则进行解析，并显示在界面上，手机客户端检测到用户有数据解析的请求时，弹出数据解析界面，提示用户导入DBC解析文件，导入过程中手机客户端将DBC文件中CAN数据ID对应的名称、CAN数据信号对应的名称、CAN数据信号在整个CAN数据的起始位和长度、CAN数据信号的分辨率和偏移量、CAN数据信号的单位、CAN数据信号的格式、CAN数据信号的数值表等内容按照一定的规则存储在动态数组中，手机客户端检测到用户选定了需解析的CAN数据后，快速在动态数组中进行检索，根据解析规则进行数据解析，并显示在手机客户端的解析界面上，手机客户端检测到用户存储请求时，弹出存储界面，提示用户选择需要存储的格式、存储名称及存储路径，按照存储格式的规则，不断往存储文件中写入实时数据，手机客户端检测到用户停止请求时，通过无线通讯单元和串口通讯单元发送停止指令，数据采集单元检测到停止指令后，停止CAN数据的采集。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，其特征在于：包括数据采集单元和移动终端，所述数据采集单元与所述移动终端连接；
所述数据采集单元包括微处理器、与所述微处理器连接的转接单元以及无线通讯单元，所述数据采集单元对外部的CAN总线数据进行采集、编码和无线传输至所述移动终端；
所述移动终端用于对接收的数据进行显示、解析和存储。
2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，其特征在于：所述数据采集单元通过所述无线通讯单元与所述移动终端无线连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，其特征在于：所述转接单元包括均与所述微处理器连接的CAN通讯单元、电压调理单元和串口通讯单元，所述CAN通讯单元与外部的CAN总线连接，所述电压调理单元与外部的电源连接，所述串口通讯单元连接所述无线通讯单元，且所述串口通讯单元用于将所述微处理器的编码数据传递至所述无线通讯单元。
4.根据权利要求3所述的一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，其特征在于：所述无线通讯单元包括无线WIFI模块和或蓝牙模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，其特征在于：所述数据采集单元还包括与所述微处理器连接的LED指示灯。
6.根据权利要求5所述的一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，其特征在于：所述LED指示灯包括电源指示灯、CAN通讯指示灯和故障指示灯，所述CAN通讯指示灯用于显示所述微处理器的负载率。
7.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，其特征在于：所述移动终端为装有应用程序的手机移动终端，所述手机移动终端连接所述无线通讯单元。
8.根据权利要求7所述的一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统，其特征在于：所述手机移动终端的应用程序用于对接收的无线通讯单元的数据进行解码显示，根据导入的DBC文件进行报文解析和实时数据存储。
9.一种基于上述权利要求1-8任一所述的一种基于CAN总线和无线通讯的数据采集系统的采集方法，其特征在于：包括以下步骤：
S101：数据采集单元正常上电后进行初始化开启电源指示灯，自动侦测CAN总线的波特率，匹配正确的波特率，并开启无线热点或蓝牙；
S102：移动终端连接数据采集单元发出的无线热点或蓝牙，并进入S103；
S103：移动终端检测到用户运行请求，发送运行指令，否则进行循环判断；
S104：数据采集单元判断是否接收到运行指令，若接收到运行指令，进入S105，否则进行循环判断；
S105：数据采集单元接收到移动终端发出的运行指令后开始采集CAN数据，并进行数据编码，主要编码内容包括CAN通道、ID、数据、负载率、校验字节、帧起始、帧停止；
S106：数据采集单元根据实时计算的负载率，调节CAN指示灯的闪烁频率，指示灯闪烁频率随CAN数据量的增多而变快，若没有数据，则指示灯不亮；
S107：数据采集单元将编码数据通过无线通讯单元和TCP协议或蓝牙基带协议透传至移动终端；
S108：移动终端接收到编码数据并进行解码；
S109：移动终端对解码过的数据进行界面显示，显示内容主要有接收数据时间、CAN通道、ID、数据，进入S110；
S110：判断存储标志是否打开，若打开则按照存储规则进行数据存储，数据存储后进入S111，若标志位未打开则直接进入S111；
S111：若移动终端检测到用户DBC解析请求，进入DBC解析界面，进入S112，否则进入S116；
S112：在进入DBC解析界面后，用户选择DBC解析文件后，将DBC文件中需要的解析信息导入动态数组中，进入S113；
S113：用户在解析界面选定需要解析的数据后，进入S114；
S114：根据DBC文件的内容进行数据解析，解析内容包括ID所对应名称、数据所对应信号、信号物理数值，信号数值表；
S115：移动终端在DBC解析界面检测到用户返回请求，返回S109，否则重复S113至S115；
S116：移动终端检测到用户存储请求，进入S117，否则进入S118；
S117：进入存储界面后，提示用户选择存储格式、存储名称及存储路径，打开存储标志位，进入S118；
S118：移动终端检测到用户停机请求，进入S119，否则返回S108；
S119：移动终端向数据采集单元发送停止指令；
S120：数据采集单元接收到停止指令，停止CAN数据采集并停止发送编码数据。
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