CN112367232B - 一种道路试验车多路can数据采集终端及方法 - Google Patents

一种道路试验车多路can数据采集终端及方法 Download PDF

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Abstract

一种道路试验车多路CAN数据采集终端及方法，方法包括：步骤1，设置主机和从机具有相同的SPI采样频率和缓存；步骤2，使主机和从机的GPIO端口互连，设置从机GPIO端口为输出，初始化为高电平，设置主机GPIO端口为输入；步骤3，从机在接收第一帧CAN数据时开启毫秒计数器同时给主机发送开始计时通知，给每一帧CAN数据加上实时毫秒时间后打包放入缓存，当缓存满或到达预设时间时，设置自身GPIO端口电平为低；步骤4，当主机接收到开始计时通知时，记下当前的时间戳作为起始时间，当监控到从机的GPIO端口由高电平转换为低电平时，通过SPI总线读取从机缓存中的数据包，解包成每帧CAN数据，给CAN数据加上所述起始时间并存储每帧CAN数据到文件。

Description

一种道路试验车多路CAN数据采集终端及方法
技术领域
本发明涉及CAN数据采集处理领域，具体涉及一种道路试验车多路CAN数据采集终端及方法。
背景技术
道路试验车需要多路的CAN采集接口，需要数采设备支持多路的CAN采集接口，一般终端最多仅支持两路CAN采集模块，如果采集8路需要4个核心芯片才行，且CAN数据采集后还要进行分析存储，并将解析后的数据上传到平台，方便道路试验车人员查看分析重要的数据，因此必须要将所有CAN数据集合到一起，而终端采用的芯片数量越多则硬件、软件实现就越复杂，芯片之间采用SPI技术进行数据实时通信，也无法保证数据同步。
发明内容
鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种道路试验车多路CAN数据采集终端及方法，具体方案如下：
作为本发明的第一方面，提供一种道路试验车多路CAN数据采集终端，所述数据采集终端包括主机和从机，所述主机和从机采用SPI总线通信且相互之间的GPIO端口互连，所述主机和从机具有相同的SPI采样频率和相同大小的缓存；
所述从机用于从道路试验车接收多路CAN数据，并在接收到第一帧CAN数据时，开启毫秒计数器，同时给主机发送开始计时通知，将接收到的每一帧CAN数据加上实时毫秒时间后打包放入缓存，当缓存满或到达预设时间时，设置自身GPIO端口电平为低，并暂停接收CAN数据；
所述主机用于实时监控从机的GPIO端口电平状态，当接收到开始计时通知时，记下当前的年月日时分秒毫秒作为以后接收CAN数据的起始时间，当监控到从机的GPIO端口由高电平转换为低电平时，通过SPI总线读取从机缓存中的数据包，解包成每帧CAN数据，给CAN数据加上所述起始时间并存储每帧CAN数据到文件。
进一步地，所述主机还用于在读取完从机缓存中的数据包后，向从机发送SPI中断信号；所述从机还用于在接收到SPI中断信号后，清空自身缓存，设置自身GPIO端口为高电平，重置计数器，并再次开始接收CAN数据。
进一步地，所述主机采用IMX6Q芯片，通过GPS或者以太网获取当前实时时间，即当前的年月日时分秒毫秒；所述从机采用MPC5748芯片，通过内部毫秒计数器产生毫秒时间。
进一步地，所述主机通过SPI总线读取从机缓存中的数据包，解包成每帧CAN数据，给CAN数据加上所述起始时间并存储每帧CAN数据到文件具体为：
当主机通过SPI总线读取从机缓存中的数据包后，将数据包放入到缓存链表队列，存储线程从缓存链表队列中取出数据包，解包出每帧CAN数据，保存文件时在第一帧CAN数据中写入所述起始时间，并记载第一帧的毫秒时间。
进一步地，所述CAN数据包括帧标识符、命令字、数据长度、数据内容和校验位。
作为本发明的第二方面，提供一种道路试验车多路CAN数据采集方法，所述方法包括：
步骤1，设置主机和从机的SPI采样频率和缓存大小，使主机和从机具有相同的SPI采样频率和缓存；
步骤2，使主机和从机的GPIO端口互连，设置从机GPIO端口为输出，初始化为高电平，设置主机GPIO端口为输入；
步骤3，从机开始接收道路试验车的CAN数据，并在接收第一帧CAN数据时开启毫秒计数器同时给主机发送开始计时通知，给接收到的每一帧CAN数据加上实时毫秒时间后打包放入缓存，当缓存满或到达预设时间时，设置自身GPIO端口电平为低，并暂停接收CAN数据；
步骤4，主机实时监控从机的GPIO端口电平状态，当主机接收到开始计时通知时，记下当前的年月日时分秒毫秒作为以后接收CAN数据的起始时间，当监控到从机的GPIO端口由高电平转换为低电平时，通过SPI总线读取从机缓存中的数据包，解包成每帧CAN数据，给CAN数据加上所述起始时间并存储每帧CAN数据到文件。
进一步地，所述方法还包括：
当主机读取完从机的数据包后，向从机发送SPI中断信号；
当从机接收到SPI中断信号后，清空自身缓存，设置自身GPIO端口为高电平，重置计数器，并再次开始接收CAN数据。
进一步地，所述主机采用IMX6Q芯片，通过GPS或者以太网获取当前实时时间，即当前的年月日时分秒毫秒；所述从机采用MPC5748芯片，通过内部毫秒计数器产生毫秒时间。
进一步地，步骤4中，通过SPI总线读取从机缓存中的数据包，解包成每帧CAN数据，给CAN数据加上所述起始时间并存储每帧CAN数据到文件具体为：
当主机通过SPI总线读取从机缓存中的数据包后，将数据包放入到缓存链表队列，存储线程从缓存链表队列中取出数据包，解包出每帧CAN数据，保存文件时在第一帧CAN数据中写入所述起始时间，并记载第一帧的毫秒时间。
进一步地，所述CAN数据包括帧标识符、命令字、数据长度、数据内容和校验位。
本发明具有以下有益效果：
本发明提出的道路试验车多路CAN数据采集终端及方法，从机采集多路CAN数据后可以利用SPI总线传输到主机，不需要复杂的硬件设计电路及软件架构，简化了终端的软件及硬件集成度，解决了多路CAN数据采集后批量数据传输处理及数据同步问题，并降低了设计和研发的成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的道路试验车多路CAN数据采集终端的结构框图；
图2为本发明实施例提供的道路试验车多路CAN数据采集方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，作为本发明的第一实施例，提供一种道路试验车多路CAN数据采集终端，所述数据采集终端包括主机和从机，所述主机和从机采用SPI总线通信且相互之间的GPIO端口互连，所述主机和从机具有相同的SPI采样频率和相同大小的缓存；
所述从机用于从道路试验车接收多路CAN数据，并在接收到第一帧CAN数据时，开启毫秒计数器，同时给主机发送开始计时通知，将接收到的每一帧CAN数据加上实时毫秒时间后打包放入缓存，当缓存满或到达预设时间时，设置自身GPIO端口电平为低，并暂停接收CAN数据；
所述主机用于实时监控从机的GPIO端口电平状态，当接收到开始计时通知时，记下当前的年月日时分秒毫秒作为以后接收CAN数据的起始时间，当监控到从机的GPIO端口由高电平转换为低电平时，通过SPI总线读取从机缓存中的数据包，解包成每帧CAN数据，给CAN数据加上所述起始时间并存储每帧CAN数据到文件。
如图2所示，作为本发明的第二实施例，提供一种道路试验车多路CAN数据采集方法，所述方法包括：
步骤1，设置主机和从机的SPI采样频率和缓存大小，使主机和从机具有相同的SPI采样频率和缓存；
本实施例中，在采用SPI通信中，其主机采用IMX6Q芯片，带有LINUX终端，功能丰富，从机采用MPC5748芯片，不带有OS，MPC5748芯片为支持8路CAN采集接口的芯片，可进行8路CAN数据的采集，所述主机和从机都采用相同SPI采样频率和缓存，例如，SPI采样频率都是16Mbps的传输速率，缓存都为3K，即每次传输的实时数据有3K；数据包含帧标识符即帧头、命令字、数据长度、数据内容、校验位5部分组成，数据内容包含CAN数据个数、相对时间(毫秒)及多个CAN的信息和数据内容组合。
步骤2，使主机和从机的GPIO端口互连，设置从机GPIO端口为输出，初始化为高电平，设置主机GPIO端口为输入；
本实施例中，由于SPI传输技术是主从关系，数据的传输由主机发起，多路CAN数据的采集是从机，主机要获取从机的实时数据，不能实时去获取，那要要么获取的实时数据多了有重复，要么获取的实时数据少了丢掉了。因此，必须要在从机刚好接收到满的3K数据后或者定时一段时间内通知主机来获取当前的实时数据才行，这样实现数据的同步，为了实现该目的，本发明通过设置从机GPIO端口的电平来通知主机，当主机和从机没有数据传输时，从机GPIO为高电平，从机数据采集完毕，有数据传输时将电平设置为低，通过电平转换通知主机读取数据，等待主机获取数据完毕的SPI中断信号，从机收到SPI中断信号后立即设置GPIO为高电平，完成一轮的实时数据传输；主机实时检测对应的GPIO端口电平，为高时不做任何处理，一段检测到为低，获取当前的SPI总线数据。
步骤3，从机开始接收道路试验车的CAN数据，并在接收第一帧CAN数据时开启毫秒计数器同时给主机发送开始计时通知，给接收到的每一帧CAN数据加上实时毫秒时间后打包放入从机缓存，当从机缓存满或到达预设时间时，设置自身GPIO端口电平为低，并暂停接收CAN数据。
本实施例中，所述方法主要被用在道路试验车上采集CAN及视频、传感器等数据，当从机接到试验车上时，会立即接收到试验车上的CAN数据，而CAN数据是由从机负责采集，当从机接收到第一帧CAN数据是，开启毫秒定时器，并同时通知主机CAN数据采集计时开始，在接收到每一帧CAN数据后，在CAN数据加上当前的毫秒计数器的毫秒时间作为一组数据放到先前申请的3K缓存中，直到缓存满或者毫秒计数器到达预设时间时，例如，预设时间为10秒，毫秒计数器达到10毫秒时，10毫秒内如果3K缓存仍然没有满也按照协议打包实时数据，从机准备好实时CAN数据后，设置GPIO端口为低电平，以此通知主机接收CAN数据。
步骤4，主机实时监控从机的GPIO端口电平状态，当主机接收到开始计时通知时，记下当前的年月日时分秒毫秒作为以后接收CAN数据的起始时间，当监控到从机的GPIO端口由高电平转换为低电平时，通过SPI总线读取从机缓存中的数据包，解包成每帧CAN数据，给CAN数据加上所述起始时间并存储每帧CAN数据到文件。
本实施例中，主机创建一接收线程，用于监测从机的GPIO端口，当监测从机的GPIO端口为高电平时，表示当前没有数据接收，当检测到从机GPIO端口电平为低时，开始接收数据，并分析每包数据，由于在接收到从机发送的开始计时通知，记下了当前的年月日时分秒毫秒作为以后CAN数据的起始时间，当主机接收到从机打包传输过来的数据包后，会放入到缓存链表队列，存储线程从缓存链表队列中取出打包数据，解包出每帧CAN数据，并在保存文件时写入所述起始时间，并记载第一帧的毫秒时间，由于每帧的CAN数据都是相对此起始时间，毫秒值的差值即为每帧CAN数据的相对时间，因此，只要知道数据的起始时间加上每帧CAN数据的毫秒时间即可知道实现每帧CAN数据的实际时间信息，从而实现多路(最多支持8路)CAN数据的接收。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种道路试验车多路CAN数据采集终端，其特征在于，所述数据采集终端包括主机和从机，所述主机和从机采用SPI总线通信且相互之间的GPIO端口互连，所述主机和从机具有相同的SPI采样频率和相同大小的缓存；
所述从机用于从道路试验车接收多路CAN数据，并在接收到第一帧CAN数据时，开启毫秒计数器，同时给主机发送开始计时通知，将接收到的每一帧CAN数据加上实时毫秒时间后打包放入缓存，当缓存满或到达预设时间时，设置自身GPIO端口电平为低，并暂停接收CAN数据；
所述主机用于实时监控从机的GPIO端口电平状态，当接收到开始计时通知时，记下当前的年月日时分秒毫秒作为以后接收CAN数据的起始时间，当监控到从机的GPIO端口由高电平转换为低电平时，通过SPI总线读取从机缓存中的数据包，解包成每帧CAN数据，给CAN数据加上所述起始时间并存储每帧CAN数据到文件。
2.根据权利要求1所述的道路试验车多路CAN数据采集终端，其特征在于：
所述主机还用于在读取完从机缓存中的数据包后，向从机发送SPI中断信号；
所述从机还用于在接收到SPI中断信号后，设置GPIO端口为高电平，重置计数器，并再次开始接收CAN数据。
3.根据权利要求1所述的道路试验车多路CAN数据采集终端，其特征在于，所述主机采用IMX6Q芯片，通过GPS或者以太网获取当前实时时间，即当前的年月日时分秒毫秒；所述从机采用MPC5748芯片，通过内部毫秒计数器产生毫秒时间。
4.根据权利要求1所述的道路试验车多路CAN数据采集终端，其特征在于，所述主机通过SPI总线读取从机缓存中的数据包，解包成每帧CAN数据，给CAN数据加上所述起始时间并存储每帧CAN数据到文件具体为：
当主机通过SPI总线读取从机缓存中的数据包后，将数据包放入到缓存链表队列，存储线程从缓存链表队列中取出数据包，解包出每帧CAN数据并保存文件，保存文件时写入所述起始时间，并记载第一帧的毫秒时间。
5.根据权利要求1所述的道路试验车多路CAN数据采集终端，其特征在于，所述CAN数据包括帧标识符、命令字、数据长度、数据内容和校验位。
6.一种道路试验车多路CAN数据采集方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，设置主机和从机的SPI采样频率和缓存大小，使主机和从机具有相同的SPI采样频率和缓存；
步骤2，使主机和从机的GPIO端口互连，设置从机GPIO端口为输出，初始化为高电平，设置主机GPIO端口为输入；
步骤3，从机开始接收道路试验车的CAN数据，并在接收第一帧CAN数据时开启毫秒计数器同时给主机发送开始计时通知，给接收到的每一帧CAN数据加上实时毫秒时间后打包放入缓存，当缓存满或到达预设时间时，设置自身GPIO端口电平为低，并暂停接收CAN数据；
步骤4，主机实时监控从机的GPIO端口电平状态，当主机接收到开始计时通知时，记下当前的年月日时分秒毫秒作为以后接收CAN数据的起始时间，当监控到从机的GPIO端口由高电平转换为低电平时，通过SPI总线读取从机缓存中的数据包，解包成每帧CAN数据，给CAN数据加上所述起始时间并存储每帧CAN数据到文件。
7.根据权利要求6所述的道路试验车多路CAN数据采集方法，其特征在于，所述方法还包括：
当主机读取完从机的数据包后，向从机发送SPI中断信号；
当从机接收到SPI中断信号后，设置GPIO端口为高电平，重置计数器，并再次开始接收CAN数据。
8.根据权利要求6所述的道路试验车多路CAN数据采集方法，其特征在于，所述主机采用IMX6Q芯片，通过GPS或者以太网获取当前实时时间，即当前的年月日时分秒毫秒；所述从机采用MPC5748芯片，通过内部毫秒计数器产生毫秒时间。
9.根据权利要求6所述的道路试验车多路CAN数据采集方法，其特征在于，步骤4中，通过SPI总线读取从机缓存中的数据包，解包成每帧CAN数据，给CAN数据加上所述起始时间并存储每帧CAN数据到文件具体为：
当主机通过SPI总线读取从机缓存中的数据包后，将数据包放入到缓存链表队列，存储线程从缓存链表队列中取出数据包，解包出每帧CAN数据并保存文件，保存文件时写入所述起始时间，并记载第一帧的毫秒时间。
10.根据权利要求6所述的道路试验车多路CAN数据采集方法，其特征在于，所述CAN数据包括帧标识符、命令字、数据长度、数据内容和校验位。
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