CN114217597A - 一种can转4g物联网模块设备的远程测试系统及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工业物联网远程测控技术领域，公开了一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法。本发明通过远程CAN转4G设备的CAN通道接口，将末端传感器数据通过4G模块发送到花生壳服务器，花生壳服务器通过将云端IP与本地IP建立映射关系并把数据透传到本地IP的端口上。利用控制上位机对端口内的数据进行本地解析、本地储存、远程转发以及对远程CAN转4G设备实现精确定位。在特定情况下，本发明还可以通过设置控制上位机，将控制上位机等效变成一个远程CAN转4G设备。本发明克服了现有CAN转以太网的技术缺陷以及避免了现有CAN转4G网络传输介质复杂的问题。在工业物联网远程测控技术领域具有广泛地应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及工业互联网和工业物联网无线传输技术领域，具体而言，涉及一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法。
背景技术
随着工业4.0概念的提出，智能化的远程无线传输成了人们关注的热点。设备状况实时监控、设备运行数据统计、设备历史运行数据的存储、设备故障的远程诊断等用户需求促使远程数据采集系统诞生。传统的基于GPRS的远程数据传输系统性能比较单一，数据传输速率慢，实时性差，不能满足大数据量传输的需求。但随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，4G网络也因为其拥有的超高数据传输速度而被广泛应用。
另外CAN总线作为国际上应用最广泛的现场总线之一，CAN总线协议成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，具有突出的可靠性、实时性和灵活性。在汽车领域上的应用最为广泛，世界上一些著名的汽车制造厂商都采用CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通讯，同时，由于CAN总线本身的特点，其应用范围已不再局限于汽车行业，而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。
因此，为了满足当前工业生产发展的需求，4G网络与CAN总线相结合的优势愈发明显。但当前现有技术多数为CAN转以太网有线方式，不可移动，需要线缆连接入网，或现有的CAN转4G物联网模块传输介质复杂，组网不方便，适用场景少，数据传输覆盖率低，无法满足可靠组网和稳定通信的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，旨在解决现有CAN转以太网采用有线方式以及现有CAN转4G网络传输介质复杂，组网不方便，适用场景少，数据传输效率低等技术问题。
为实现上述目的，提供一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，所述的CAN转4G物联网模块设备的远程测控系统包括：末端传感器1、远程CAN转4G设备1、末端传感器2、远程CAN转4G设备2、花生壳远端IP、本地IP以及控制上位机；
所述的末端传感1与末端传感2，用于感知设备及产品状态信息，并不断向CAN转4G设备发送数据；
所述的远程CAN转4G设备1与远程CAN转4G设备2，用于将末端传感1与末端传感2的数据发送到花生壳远端IP的端口上；
所述的花生壳远端IP，根据花生壳服务器内部功能机制将远端IP与本地IP建立映射关系，并将端口数据透传到本地IP的端口上；
所述的本地IP，用于将本地IP端口内的数据传输给控制上位机；
所述的控制上位机，用于接收所述的远程目标设备所采集的传感器数据，并对该数据进行处理显示和储存。
可选地，所述的远程CAN转4G设备1或2还包括：USB转COM接口、电源模块、主控MCU、CAN配置模块、TCP配置模块、CAN0接口与CAN1接口以及4G模块；
所述的USB转COM接口，用于接收配置信息；
所述的电源模块，用于整个远程CAN转4G设备1或2的供电需求和主控MCU的供电需求；
所述的CAN配置模块，根据配置信息对CAN0接口和CAN1接口所涉及的内部工作模式进行初始化；
所述的CAN0接口和CAN1接口，用于采集所述的末端传感器1或2信息；
所述的TCP配置模块，根据配置信息对4G模块所涉及的内部工作模式进行初始化。
可选地，所述的USB转COM接口还配备有一套完整的配置上位机，用于对CAN0接口或CAN1接口设置波特率、帧格式、工作模式以及自定义波特率，还用于对TCP接口设置IP地址和端口。
可选地，所述的4G模块具备接入互联网功能，可以发送大型数据包，同时还具备GPS全球定位功能。
可选地，所述的控制上位机还包括：Server模块、数据发送/接收模块、Client模块、模式配置模块；
所述的Server模块，用于控制从所述的目标设备发送过来的数据，对数据进行解析得到CAN报文数据、GPS定位数据并把该数据以接收时间为标识存储到数据库；
所述的Server模块，还用于对得到的CAN报文数据以ID设备号、StdId标准标识符、ExtId扩展标识符、IDE消息类型标识符、RTR待传输消息的帧类型标识符、DLC待传输消息的帧长度标识符、Data数据长度以及Time时间进行显示；
所述的Server模块，还用于把得到的GPS定位数据嵌入百度在线地图API接口，实现对所述的远程CAN转4G设备1或2精确定位；
所述的Server模块，还用于控制内部设备数量列表选择模块，实现对所有连接的远程CAN转4G设备进行选择性数据转发；
所述的数据发送/接收模块，用于临时存放将要发送的数据和将要接收的数据；
所述的Client模块，用于等效成一个CAN转4G设备，可以连接到花生壳云端IP上并向该IP的端口发送数据；
所述的模式配置模块，用于将控制上位机配置成Server模式或者Client模式。
可选地，所述的Server模块还包括：控制模块、设备数量列表选择模块、数据缓冲区、卫星定位模块、CAN数据解析模块、数据库；
所述的控制模块，用于控制数据缓冲区缓冲的数据以及选择设备数量列表选择模块中所有连接的所述的远程CAN转4G设备数量；
所述的设备数量列表选择模块，用于显示已连接所述的远程CAN转4G设备数量；
所述的数据缓冲区，用于临时存放将要解析的原始数据；
所述的卫星定位模块，用于显示远程CAN转4G设备1或2的地理位置；
所述的CAN数据解析模块；用于显示解析后的CAN报文数据列表；
可选地，所述的Client模块还包括：控制模块、数据缓冲区、数据库；
所述的控制模块，用于控制数据缓冲区缓冲的数据；
所述的数据缓冲区，用于临时存放将要发送到数据发送/接收模块的数据；
所述的数据库，用于存放已经发送过的数据。
可选地，所述的设备数量列表选择模块，当设备列表中没有被选择任何已连接的所述的远程CAN转4G设备时，所述的Server模块只处理和显示数据，不负责转发数据。
进一步地，为实现上述目的本发明还提供两种测试方法，所述测试方法还用于CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统，所述系统包括：末端传感器1、远程CAN转4G设备1、末端传感器2、远程CAN转4G设备2、花生壳远端IP、本地IP以及控制上位机；所述的远程CAN转4G设备1或2还包括：USB转COM接口、电源模块、主控MCU、CAN配置模块、TCP配置模块、CAN0接口与CAN1接口以及4G模块；所述的控制上位机还包括：Server模块、数据发送/接收模块、Client模块、模式配置模块；所述的Server模块还包括：控制模块、设备数量列表选择模块、数据缓冲区、卫星定位模块、CAN数据解析模块、数据库；所述的Client模块还包括：控制模块、数据缓冲区、数据库。
测试方法1如下：
需要说明的是，该测试方法需要用到至少两项远程CAN转4G设备，才能完整的体现出该测试方法的效果。因此，所述的CAN转4G设备1和2必须有以下配置步骤：
S1.设备上电，通过所述的USB转COM接口向主控MCU写入CAN配置模块参数和TCP配置模块参数；
S2.设备断电；
S3.设备上电，设备主控MCU从内部储存单元读取CAN配置模块参数和TCP配置模块参数给所述的CAN配置模块和TCP配置模块；
S4.所述的CAN配置模块对CAN0接口和CAN1接口进行内部工作模式进行初始化；
S5.所述的TCP配置模块对4G模块内部工作模式进行初始化。
首先，根据所述控制上位机的模式配置模块，将控制上位机配置成Server模式；
进一步地，所述的末端传感器1，用于感知设备及产品状态信息并不断向CAN转4G设备1发送数据；
进一步地，将所述的远程CAN转4G设备1作为发送设备，发送设备用于向花生壳远端IP的端口发送末端传感器1的数据；
进一步地，将所述的远程CAN转4G设备2作为接收设备，接收设备用于从本地IP的端口读取数据；
进一步地，所述的花生壳远端IP，根据花生壳服务器内部功能机制将远端IP与本地IP建立映射关系，并将端口数据透传到本地IP的端口上；
进一步地，所述的本地IP，将本地IP端口内的数据传输给控制上位机；
进一步地，所述的控制上位机，接收所述的远程目标设备所采集的传感器数据，并对该数据进行处理显示和储存。
可选地，所述的Server模块，通过所述的控制模块对所述的设备数量列表选择模块进行选择，实现对所有连接的远程CAN转4G设备进行选择性数据转发。
测试方法2如下：
需要说明的是，该测试方法是将控制上位机模拟成一个远程CAN转4G设备，因此在一个测试系统中，所述的控制上位机不能同时设置成Server模式和Client模式。实际测试时，可以同时打开多个控制上位机，但作为Server模式的控制上位机只能有一个，为了便于理解，这里以控制上位机i进行解释说明,其中i＝1,2,3,…N,N<128。
首先，根据所述控制上位机1的模式配置模块，将控制上位机1配置成Server模式；
进一步地，所述的花生壳远端IP，根据花生壳服务器内部功能机制将远端IP与本地IP建立映射关系，并将端口数据透传到本地IP的端口上；
进一步地，所述的本地IP，将本地IP端口内的数据传输给控制上位机1；
进一步地，根据所述控制上位机2的模式配置模块，将控制上位机2配置成Client模式；
进一步地，根据所述控制上位机3的模式配置模块，将控制上位机3配置成Client模式；
进一步地，根据所述控制上位机N的模式配置模块，将控制上位机N配置成Client模式；
可选地，所述控制上位机1的Server模块，通过所述的控制模块对所述的设备数量列表选择模块进行选择，实现对所有连接的远程Client设备进行选择性数据转发。
附图说明
图1为本发明一实施例的测试系统框图；
图2为本发明一实施例的CAN转4G设备配置框图；
图3为本发明一实施例的花生壳服务器配置过程图；
图4为本发明一实施例的控制上位机设备数量连接列表图；
图5为本发明一实施例的控制上位机CAN报文解析图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实例对本发明提出的一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法进行说明。根据权力要求说明书以及发明内容，本发明的优点和特征将更为清楚。需要说明的是，附图均采用简化，仅以清晰明了的方式来辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的主要目的在于提供一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，旨在解决现有CAN转以太网采用有线方式以及现有CAN转4G网络传输介质复杂，组网不方便，适用场景少，数据传输效率低等技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，所述的CAN转4G物联网模块设备的远程测控系统包括：末端传感器1、远程CAN转4G设备1、末端传感器2、远程CAN转4G设备2、花生壳远端IP、本地IP以及控制上位机；所述的远程CAN转4G设备1或2还包括：USB转COM接口、电源模块、主控MCU、CAN配置模块、TCP配置模块、CAN0接口与CAN1接口以及4G模块；所述的控制上位机还包括：Server模块、数据发送/接收模块、Client模块、模式配置模块；所述的Server模块还包括：控制模块、设备数量列表选择模块、数据缓冲区、卫星定位模块、CAN数据解析模块、数据库；所述的Client模块还包括：控制模块、数据缓冲区、数据库。
实施例1：
本实施例提供一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法,如图1所示，通过所述的远程CAN转4G设备的CAN0和CAN1通道接口，将末端传感器的数据通过4G模块发送到花生壳服务器，花生壳服务器将公网分配IP映射到内网IP并将数据透传到内网IP。实际测试时，通过设置控制上位机的模式配置模块为Server模式，Server模式侦听内网IP端口并将该端口的数据从数据接收模块放置到数据缓冲区域内，数据缓冲区内的数据经过解析后实现对远程CAN转4G设备的精确定位和CAN报文解析以及将数据存储到数据库。当需要数据转发时，通过设置所述的设备数量列表选择模块将内网IP端口数据转发给所有被选择的远程CAN转4G设备。
具体的，如图2所示，在所述的CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法中，CAN转4G设备需要有如下配置过程：
S1.设备上电，配置上位机通过所述的USB转COM接口向主控MCU写入CAN配置模块参数和TCP配置模块参数；
S2.设备断电，主控MCU将配置参数存入内部储存单元；
S3.设备上电，主控MCU从内部储存单元读取CAN配置模块参数和TCP配置模块参数给所述的CAN配置模块和TCP配置模块；
S4.所述的CAN配置模块对CAN0接口和CAN1接口将自动设置波特率、帧格式、工作模式以及自定义波特率；
S5.所述的TCP配置模块将自动对4G模块进行IP地址和端口初始化设置。进一步的，如图3所示，所述的花生壳服务器需要有如下配置过程：
S11.用户在线登录花生壳网站注册账号和密码并登录花生壳Windows桌面应用程序；
S12.点击添加配置项目，应用程序弹出应用配置子界面；
S13.进入应用配置子界面后将有如下设置：
S131.点击设置应用名称，例如CAN-4G；
S132.点击选择应用类型，提供的应用程序类型有TCP、UDP、HTTP、HTTPS以及Socks5，这里选择TCP类型；
S133.选择映射模板，提供的有“不使用模板”、“Windows桌面应用”、“SSH服务”以及“SQL Server服务”，这里选择“不使用模板”；
S134.获取外网域名，例如：格式为2w3q825766.zicp.vip；
S135.获取外网端口，提供的是随机端口，例如：40337；
S136.设置内网IP，例如：192.168.0.100；
S137.设置内网端口，例如：16753；
S138.设置带宽，根据工业设备的传输需求，选择1Mbps；
S14.经过S131-S138步骤的应用配置后，点击保存配置；
S15.点击诊断，花生壳服务器远端IP与本地IP建立映射关系。
进一步的，如图4所示，在所述的CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法中，所述的设备数量列表选择模块包括：IP地址i:端口i，i＝1,2,3…N，N<128。这表明本实施例中可以同时在线小于128台的远程CAN转4G设备。可选地，通过所述的Server模式下的控制模块从设备数量列表选择模块中，去选择已经连接到控制上位机的所有设备。优选地，如果没有选择任何一台设备，所述的Server模块只负责接收并处理数据，不负责转发数据；如果有选择一台或多台设备，所述的Server模块将向已被选择的设备转发已收到的数据。
进一步的，为了方便理解，需要说明的是，图5仅是按顺序排列所有已连接到所述的控制上位机中的远程CAN转4G设备，并不代表实际测试中同样是按照设备号以顺序的形式进行解析，在实际测试时，设备号可能会任意排列但不会超过128个。
具体的，在所述的CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法中，所述的CAN数据解析模块显示经过解析后的CAN报文数据，解析格式包括：ID设备号、StdId标准标识符、ExtId扩展标识符、IDE消息类型标识符、RTR待传输消息的帧类型标识符、DLC待传输消息的帧长度标识符、Data数据长度以及Time时间。
综上，上述实施例对CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法进行详细说明，当然本发明包括但不局限于上述实施例中所列举的构型，任何在上述实施例所提供构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明进行范围限定，本发明领域的普通技术人员根据上述内容进行变更，均属于权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，其特征在于，所述的CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统包括：末端传感器1、远程CAN转4G设备1、末端传感器2、远程CAN转4G设备2、花生壳远端IP、本地IP以及控制上位机；
所述的末端传感1与末端传感2，用于感知设备及产品状态信息，并不断向CAN转4G设备发送数据；
所述的远程CAN转4G设备1与远程CAN转4G设备2，用于将末端传感1与末端传感2的数据发送到花生壳远端IP的端口上；
所述的花生壳远端IP，根据花生壳服务器内部功能机制将远端IP与本地IP建立映射关系，并将端口数据透传到本地IP的端口上；
所述的本地IP，用于将本地IP端口内的数据传输给控制上位机；
所述的控制上位机，用于接收所述的远程目标设备所采集的传感器数据，并对该数据进行处理显示和储存。
2.根据权利要求1所述的一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，其特征在于，所述的远程CAN转4G设备1或2还包括：USB转COM接口、电源模块、主控MCU、CAN配置模块、TCP配置模块、CAN0接口与CAN1接口以及4G模块；
所述的USB转COM接口，用于接收配置信息；
所述的电源模块，用于整个远程CAN转4G设备1或2的供电需求和主控MCU的供电需求；
所述的CAN配置模块，根据配置信息对CAN0接口和CAN1接口所涉及的内部工作模式进行初始化；
所述的CAN0接口和CAN1接口，用于采集所述的末端传感器1或2信息；
所述的TCP配置模块，根据配置信息对4G模块所涉及的内部工作模式进行初始化。
3.根据权利要求2所述的一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，其特征在于，所述的USB转COM接口还配备有一套完整的配置上位机，用于对CAN0接口或CAN1接口设置波特率、帧格式、工作模式以及自定义波特率，还用于对TCP接口设置IP地址和端口。
4.根据权利要求2所述的一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，其特征在于，所述的4G模块具备接入互联网功能，可以发送大型数据包，同时还具备GPS全球定位功能。
5.根据权利要求1所述的一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，其特征在于，所述的控制上位机还包括：Server模块、数据发送/接收模块、Client模块、模式配置模块；
所述的Server模块，用于控制从所述的目标设备发送过来的数据，对数据进行解析得到CAN报文数据、GPS定位数据并把该数据以接收时间为标识存储到数据库；
所述的Server模块，还用于对得到的CAN报文数据以ID设备号、StdId标准标识符、ExtId扩展标识符、IDE消息类型标识符、RTR待传输消息的帧类型标识符、DLC待传输消息的帧长度标识符、Data数据长度以及Time时间进行显示；
所述的Server模块，还用于把得到的GPS定位数据嵌入百度在线地图API接口，实现对所述的远程CAN转4G设备1或2精确定位；
所述的Server模块，还用于控制内部设备数量列表选择模块，实现对所有连接的远程CAN转4G设备进行选择性数据转发；
所述的数据发送/接收模块，用于临时存放将要发送的数据和将要接收的数据；
所述的Client模块，用于等效成一个CAN转4G设备，可以连接到花生壳云端IP上并向该IP的端口发送数据；
所述的模式配置模块，用于将控制上位机配置成Server模式或者Client模式。
6.根据权利要求5所述的一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，其特征在于，所述的Server模块还包括：控制模块、设备数量列表选择模块、数据缓冲区、卫星定位模块、CAN数据解析模块、数据库；
所述的控制模块，用于控制数据缓冲区缓冲的数据以及选择设备数量列表选择模块中所有连接的所述的远程CAN转4G设备数量；
所述的设备数量列表选择模块，用于显示已连接所述的远程CAN转4G设备数量；
所述的数据缓冲区，用于临时存放将要解析的原始数据；
所述的卫星定位模块，用于显示远程CAN转4G设备1或2的地理位置；
所述的CAN数据解析模块；用于显示解析后的CAN报文数据列表；
所述的数据库，用于存放解析过后的实时数据。
7.根据权利要求5所述的一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，其特征在于，所述的Client模块还包括：控制模块、数据缓冲区、数据库；
所述的控制模块，用于控制数据缓冲区缓冲的数据；
所述的数据缓冲区，用于临时存放将要发送到数据发送/接收模块的数据；
所述的数据库，用于存放已经发送过的数据。
8.根据权利要求6所述的一种CAN转4G物联网模块设备的远程测试系统及测试方法，其特征在于，所述的设备数量列表选择模块，当设备列表中没有被选择任何已连接的所述的远程CAN转4G设备时，所述的Server模块只处理和显示数据，不负责转发数据。
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- 2021-12-16 CN CN202111545361.0A patent/CN114217597B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114217597B (zh) | 2024-04-12 |
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