CN1317546C

CN1317546C - 基于嵌入式技术的汽车检测系统

Info

Publication number: CN1317546C
Application number: CNB2004100436784A
Authority: CN
Inventors: 陈宏军; 刘忠杰; 陈详立; 杨义伟
Original assignee: HARBIN YUANDA AUTOMATIC CONTROL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: HARBIN YUANDA AUTOMATIC CONTROL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: CN1595090A

Abstract

本发明公开一种基于嵌入式技术的汽车检测系统。是集设备控制、设备标定、数据采集、数据管理为一体的综合系统。控制模块支持RS232/RS485或以太网两种通讯方式。系统可处在两种工作状态，联网工作状态时，接收计算机的命令，嵌入式控制模块控制检测设备的运行，并将采集的数据上传给计算机；当系统处在单机(脱离工位机)工作状态时，嵌入式控制器独立控制设备的运行。本发明其系统组成包括，一个HUB集线器，一台作为数据管理中心的服务器，完成检测中车辆登录、检测结果评价、打印、信息查询、统计等；至少一个或一个以上由工位机、RS232/RS485与检测设备组成的串并行通讯的控制检测单元，其特征在于其系统组成还包括至少一个或一个以上的支持串并口通讯和以太网口通讯的控制检测单元，其组成包括嵌入式模块和检测设备。

Description

基于嵌入式技术的汽车检测系统

技术领域：

本发明涉及包括电子技术、计算机自动测试技术、计算机软件技术、自动控制技术、网络技术、汽车检测技术等。。

技术背景：

汽车检测技术是九十年代以来发展较快的高新技术；现在它已广泛地应用于汽车综合性能检测、汽车安全性能检测、汽车环保性能检测、汽车故障检测等领域，使传统的汽车检测发生了革命性的变化。汽车检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。在汽车发展的早期，人们主要是通过有经验的维修人员发现汽车的故障并做出有针对性的修理。即过去人们常讲的“望(眼看)”、“闻(耳听)”、“切(手摸)”方式。随着现代科学技术的进步，特别是计算机技术的发展，汽车检测技术也随之进入了计算机时代，全自动汽车检测技术逐渐取代了人工或半自动检测方式，使汽车检测行业有了长足的发展。

随着互联网应用的迅速发展，嵌入式微处理器的应用日益广泛，无处不在，从波音飞机到移动电话，都有嵌入式微处理器的存在。在嵌入式微处理器的应用开发中，嵌入式实时操作系统(简称RTOS)是核心软件，就像我们日常所用计算机的桌面系统中，微软公司的Windows一样重要。RTOS已经在全球形成了1个产业，据美国EMF(电子市场分析)报告，1999年全球RTOS市场产值达3.6亿美元，而相关的整个嵌入式开发工具(包括仿真器、逻辑分析仪、软件编译器和调试器)则高达9亿美元。近两年，国内嵌入式系统应用的呼声渐高，特别是随着手持PC、网络电视的出现以及消费电子设备智能化趋势的加强，嵌入式操作系统的开发和应用得到了迅速的发展。香港处于较高的应用水平，台湾应用水平也较好，内地仍处于起步阶段，应用水平较低，但具有跨越式发展的趋势，其发展前景仍很乐观。目前，嵌入式系统主要用于工业自动化、网络通信、航空航天、医疗仪器、自动收款机、核监控设备以及消费类电子产品等领域。早在几年前，国内就已经开始引进以嵌入式实时操作系统为核心的电网监控系统。随着半导体集成电路技术的不断发展，新型的嵌入式微处理器层出不穷，为用户的选择提供了广阔的空间。

传统的汽车检测系统原理如图1。从图1可以看出，各检测设备通过标准RS232或RS485与工位机联接，也就是说，检测设备和工位机之间进行串行通信，工位机通过固定的串口号(如COM1或COM2等)与设备进行数据交换。对于提供标准串口的检测设备，可直接通过工位机端自带串口或通过扩展卡(如1-4，1-8等)将信号接入计算机；而对于非标准信号(如传感器信号)就不能这样做，首先需要对信号进行前置放大，将非标准信号转换成标准信号，然后经过数模转换，再经过RS485到RS232通讯口转换，从而将信号输入计算机；对于DI/DO信号，做法是在工位机外部搭接硬件电路或直接在工位机内插接标准的板卡进行信号处理。这种系统的特点是：任务是通过外部中断调度执行的，系统必须通过工位机才能与外网连通，需要的辅助设备较多，由于联网厂家的不同，有些辅助设备是厂家自行搭建的(例如，数模转换电路等)，使整个检测行业的硬件联网非常的不规范，这给检测站的系统维护，系统升级带来很大的不便。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是：设计出一套同时支持标准串口、并口及以太网接口通讯的系统，改变以往汽车检测系统仅能通过串口、并口联网的状况。

本发明目的是公开一种基于嵌入式技术的汽车检测系统。是集设备控制、设备标定、数据采集、数据管理为一体的综合系统。控制模块支持这两种通讯方式。一是基于串口的RS-232通讯，一是基于TCP/IP协议的网络通讯。系统可处在两种工作状态，联网工作状态时，接收计算机命令，控制检测设备的运行，并将采集的数据上传给计算机；当系统处在单机(脱离工位机)工作状态时，独立控制设备的运行。

本发明其系统组成包括，一个HUB集线器，是检测系统的联网枢纽；一个作为数据管理中心的服务器，完成检测中车辆登录、检测结果评价、打印、信息查询、统计；至少一个由工位机、RS232/RS485与检测设备组成的串并行通讯的控制检测单元，其特征在于其系统组成还包括至少一个支持串并口通讯和以太网口通讯的控制检测单元，其组成包括嵌入式模块和检测设备，嵌入式模块是一个控制器，支持μC/OS-II实时操作系统，支持串口、并口，以太网口通讯可与系统联网，接收计算机命令，控制检测设备，系统在单机状态时，独立控制检测设备。

所述的嵌入式模块采用Rabbit2000嵌入式微处理器、模块分为电源板、CPU板、译码电路、RS-485接口电路、键盘和LCD扩展接口，看门狗电路和ISA接口电路、编成口电路、Modem和I/O板。

附图说明

图1为传统的汽车检测系统原理图1。

图2为本发明实施例的联网原理图；

图3为本发明实施例的嵌入式实时操作系统图；

具体实施方式：

本本发明所采用的各项技术涉及到很多方面的知识。例如：TCP/IP，单片机等；对这些理论进行研究，主要的目的是能够有效实现这种基于嵌入式系统的产品，同时便于在设计阶段就能够发现一些问题，修改设计方案使结构的设计更加趋于合理。所以，在汽车检测系统的开发过程中采用理论研究和实际应用并重的技术路线，在理论研究的基础上，注重实际应用，使理论研究与实际应用互为补充，相互促进，不断提高该检测系统的应用水平。图2显示了应用本发明后汽车检测系统的联网原理图，下面针对该图进行详细的说明。

图2中，“HUB”是集线器，是工位机、服务器、嵌入式模块的联网枢纽。“服务器”是数据管理中心。车辆登录、检测结果评价、打印报告单、车辆信息查询、统计都由该中心完成。“工位机”是控制中心。当系统处在联网工作状态时，工位机向嵌入式模块或检测设备发出检测指令，并接收模块或设备返回的检测数据，同时将该数据上传到服务器，并在本工位所有的项目检测完毕后，将工位机设定为“等待检测命令”状态。“嵌入式模块，如图3是控制器，支持μC/OS-II实时操作系统，支持串口，并口、以太网口通讯。当系统处在联网工作状态时，接收计算机的命令，控制检测设备的运行，并将采集的数据上传给计算机；当系统处在单机(脱离工位机)工作状态时，独立控制设备的运行。该模块接收标准串口信号，I/O模拟量或脉冲信号，输出I/O模拟量或脉冲信号及数字信号。

图2中，“RS232/RS485”某些支持标准串口的设备可直接与控制机连机通讯。“检测设备”是检测站的硬件设施，包括速度台，烟度计，废气分析仪，制动台等检测车辆性能的硬件设备。“打印机”是输出设备。打印检测报告单。

图3中，嵌入式实时操作系统μC/OS-II是采用的可剥夺型实时多任务内核。可剥夺型的实时内核在任何时候都运行就绪了的最高优先级的任务。系统中，每个任务被赋予了不同级别的优先级，当μC/OS-II初始化时，最低优先级总是被赋给空闲任务IdleTask。每一个任务都有独立的堆栈空间，并有一个称为任务控制块TCB(Task Control Block)数据结构，其中第一个成员变量就是保存的任务堆栈指针。任务调度模块首先用变量OSTCBHighRdy记录当前最高级就绪任务的TCB地址，然后调用OS_TASK_SW()函数来进行任务切换。

图3中，“数据采集输入任务”完成采集检测设备数据的任务；“控制输入和输出任务”完成DI/DO等任务；“键盘监视任务”响应控制器的键盘；“LCD输出任务”实现人机对话；“监视通讯口任务”实现与上层控制机的联网功能。

本发明实施例中

(1)硬件搭接

根据此次设计核心部分的要求，控制模块选用了美国Z-World公司专为面向Internet应用而设计的嵌入式微处理器-Rabbit 2000。整个模块分成五个部分：电源板，用以实现对整个系统的供电，为系统的模拟电路和数字电路部分提供隔离的电源；CPU板，集成了CPU最小系统、译码电路、RS-232和RS-485接口电路、键盘和LCD扩展接口、看门狗电路和ISA接口电路、编程口电路；Modem，用以将来可能遇到的拨号连接情况；I/O板，包括了各种I/O数据采集和输出控制电路。

(2)软件的开发

软件开发包括两部分。一部分是控制模块软件的开发，另一部分是上位控制软件的升级。重点是第一部分，是该项目的核心。在整个系统的规划中，针对汽车检测行业所需解决的共性问题，制定详细的开发流程和注意事项，同时为这些问题找到了很好的解决办法。

(3)远程通讯远程通讯分两种方式：一是基于串口的RS-232通讯，一是基于TCP/IP协议的网络通讯。以往，工位机和检测设备之间基本都是通过RS-232进行通讯。这种通讯方式相对于网络通讯方式要复杂的多。我公司设计的控制模块支持这两种通讯方式。

(4)结构模型的建立

建立正确有效的结构分析模型需要有比较好的理论基础和实际设计经验及汽车检测控制软件高水平的应用技术。在软件开发的过程中，首先注重理论的正确运用和建立整体结构分析模型遇到的具体技术问题的解决，综合应用理论、技术、经验及软件的功能，实现快速，正确的运用软件的各项技术，建立符合汽车检测实际工作状态的结构分析模型。

(5)结构的优化设计

在局部改动的情况下，结构整体性能又要发生变化，这种变化有时会影响到整体结构的效应。对于某些参数的控制是结构局部改动的关键问题，为了使局部能够得到修改，又不至于影响整体结构的工作效应，使结构在满足设计要求的前提下得到合理的结构型式，这就需要应用优化设计的理论和技术。

对这些参数进行控制。在不破坏整体结构工作特性的技术条件下对局部结构进行修改达到设计要求；这样能够充分发挥材料和结构的潜力使结构的设计更加趋于合理。

系统的优点

采用本发明的系统具有以下优点：

1)合理的网络构架，采用C/S结构，性能稳定，易于维护，易于升级；

2)采用RTOS系统，极大提高了系统的实时性，有效提高了检测精度；

3)提供RS232、RS485、RJ45接口；

4)多车同时上线检测，最大程度提高企业效益；

5)支持多轴车的检测，提高检测站的利用效率，增加检测站的效益；

6)各工位既可独立工作也可联网检测，满足用户的不同需求；

7)自动故障诊断，报警功能，方便用户的使用，增加系统的稳定性；

8)检测项目任意选择，自动打印，降低不必要的项目检测的浪费；

9)全面的数据管理。例如，统计，查询，修改等；

10)完善的环境设置。例如，车型，辖区，发动机功率，油耗等。

Claims

1.一种基于嵌入式技术的汽车检测系统，其系统组成包括，一个集线器，是检测系统的联网枢纽；一台作为数据管理中心的服务器，完成检测中车辆登录、检测结果评价、打印、信息查询、统计；至少一个由工位机、RS232/RS485与检测设备组成的串并行通讯的控制检测单元，其特征在于其系统组成还包括至少一个支持串并口通讯和以太网口通讯的控制检测单元，其组成包括嵌入式模块和检测设备，嵌入式模块是一个控制器，支持μC/OS-II实时操作系统，支持串口、并口，以太网口通讯可与系统联网，接收计算机命令，控制检测设备，系统在单机状态时，独立控制检测设备。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式技术的汽车检测系统，其特征在于：所述的嵌入式模块采用Rabbit2000嵌入式微处理器、模块分为电源板、CPU板、译码电路、RS-485接口电路、键盘和LCD扩展接口，看门狗电路和ISA接口电路、编成口电路、Modem和I/O板。