CN1716333A

CN1716333A - 工程机械用的远程无线数据传输系统及方法

Info

Publication number: CN1716333A
Application number: CN 200510200195
Authority: CN
Inventors: 邵以东; 刘景宁; 朱斌强; 罗维
Original assignee: Guangxi Liugong Machinery Co Ltd
Current assignee: Guangxi Liugong Machinery Co Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-01-04

Abstract

一种工程机械用的远程无线数据传输系统及方法，其特点是具有微控制器(MCU)，该微控制器(MCU)从工程机械的通信接口对工程机械各子系统参数数据进行数据信号和符合特定协议的特定信息信号的发送和接收；并将特定信息信号转化为串行通信信号；具有无线数据传输模块，无线数据传输模块与微控制器(MCU)联接，接收微控制器(MCU)送入的通信信号，由无线数据传输模块将工程机械各子系统参数数据进行转发和接收远程无线监控。其优点是适用于工程机械内的恶劣环境、实时性好、容错性和可靠性高、易于扩展的工程机械用的远程无线数据传输方法和系统，可以方便地在工程机械外部对工程机械进行全方位的进行监控或测试。

Description

工程机械用的远程无线数据传输系统及方法

技术领域

本发明涉及一种无线数据传输方法和系统，更具体地说，本发明涉及一种工程机械用的远程无线数据传输系统及方法。

背景技术

目前在工程机械中，CAN(全称为总线控制器局部网Control area net work)总线技术的应用越来越广泛，通过CAN总线技术可以方便地对工程机械进行全方位的进行控制，但是，如何在工程机械外部对工程机械在工作中进行监控或测试，是一个比较复杂的问题，以往对工程机械进行监控或测试，均是在工程机械上进行，测试时，要在工程机械上加装各种测试仪器进行测试，因而非常不方便，也不利于现场工作，因此，如何在工程机械外部对工程机械进行监控或测试，就是急待解决的重要问题，

发明内容

与以往的工程机械用的各类方法和系统相比，本发明首次提出并实现了采用CAN现场总线技术、GPRS技术、无线数传技术的工程机械用的远程无线数据传输方法和系统。

本发明的目的在于提供一种适用于工程机械内的恶劣环境、实时性好、容错性和可靠性高、易于扩展的工程机械用的远程无线数据传输方法和系统，使两种无线数据传输方法发挥各自在传输距离方面和传输速度方面的优势，同时CAN总线面向了工程机械本身各种传感器和控制器，从而使CAN总线传输速度快、实时性好的优点得到充分的应用。

本发明的解决方案是这样的：本系统包括：

(1)、具有微控制器(MCU)，该微控制器(MCU)从工程机械的通信接口对工程机械各子系统参数数据进行数据信号和符合特定协议的特定信息信号的发送和接收；并将特定信息信号转化为串行通信信号；

(2)、具有无线数据传输模块，无线数据传输模块与微控制器(MCU)联接，接收微控制器(MCU)送入的通信信号，由无线数据传输模块将工程机械各子系统参数数据进行转发和接收远程无线监控。

在于微控制器与无线数据传输模块是采用RS-232串行通信接口联接。

所述的无线数据传输模块包括无线数传模块或GPRS IP MODEM无线通讯模块，无线数据模块与无线数传电台进行转发和接收远程无线监控，GPRS IP MODEM无线通讯模块与INTERNET相连的数据服务器进行转发和接收远程无线监控。

在本系统中采用的方法为：

用带有CAN控制器的微控制器执行放置于FLASH存储器中的系统程序，将各子系统投放CAN总线或RS485通信接口上的参数数据接收并放于扩展的静态随机存储器中，系统程序对接收到的数据进行初步分析后转化为串行通信信号；转发到串口，再经串口扩展芯片采用GPRS方式或无线数传方式发送到便携计算机或Internet上的数据服务器中。

由微控制器从CAN接口或RS485通信接口接收工程机械系统中CAN总线上各子系统投放的参数数据，存放在FLASH存储器中，系统程序对接收到的数据进行初步分析后转发到串口，再经串口扩展芯片采用GPRS方式或无线数传方式发送到便携计算机或INTERNET上的数据服务器中；便携计算机或INTERNET上的数据服务器发送的数据经GPRS IP MODEM无线通讯模块与INTERNET相连的数据服务器进行转发和接收远程无线监控。

本发明所采用的CAN(CONTROLLER AREA NETWORK)总线采用ISO/OSI七层模型中的物理层和数据链路层；CAN总线标准采用多主方式，网络上任何节点均可主动向其它节点发送信息，网络节点可按系统实时性要求分成不同的优先级；数据链路层采用短帧结构，每一帧为8个字节，易于纠错；发送期间丢失仲裁或出错的帧可自动重新发送，故障节点可自动脱离总线；CAN总线标准支持全双工通信，传输介质采用双绞线和光纤，传输速率可达1Mbps，节点数可达110个；其最大的特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码；其容错能力和抗干扰能力强，传输安全性高，能工作于各种恶劣的环境。

GPRS(General Packet Radio Service)是移动通信网中的一种新技术，完成了无线Internet接入，这种技术在数据传输时，将数据封装进每个分组，网络容量仅在需要时才分配，一旦分组完成发送任务，信道容量立即释放，所以提供了即时连接和高效传输，实现了实时在线的功能，它是一种经济高效的分组数据技术。因此，GPRS作为一种分组交换系统，具有实时在线，按量计费，快捷登录、高速传输等特点。这种方式传输数据实时性好，传输速率高，不受传输距离的限制，可以达到理论上的无限距离通信，按数据流量计费，平均费率低，适合大规模应用。

无线数传技术可用于点对点或点对多点的工作环境，提供标准接口，可直接与计算机、微控制器、可编程逻辑控制器等连接，实现透明传输，传输速率为1200-19.2K，频点间隙为25K，采用ISM频段，接收灵敏度较高，技术成熟，但传输距离有限且超短波受电台数量的限制，适合小规模应用。

本发明的优点是适用于工程机械内的恶劣环境、实时性好、容错性和可靠性高、易于扩展的工程机械用的远程无线数据传输方法和系统，可以方便地在工程机械外部对工程机械进行全方位的进行监控或测试。

附图说明

附图是本发明的实施例。

附图1是为本发明的系统硬件结构框图。

附图2为本发明的系统软件结构框图。

附图3是本发明的一种具体电路原理图。

具体实施方式

本实施例中，所述的系统包括：

下面以从CAN(总线)通信接口连接方式进行说明：

微控制器(MCU)是从工程机械中的CAN(总线)通信接口对工程机械各子系统参数数据进行数据信号和符合特定协议的特定信息信号的发送和接收。

所述的无线数据传输模块包括无线数传模块或GPRS IP MODEM无线通讯模块，无线数据模块与无线数传电台进行转发和接收远程无线监控，GPRS IP MODEM无线通讯模块与INTERNET相连的数据服务器进行转发和接收远程无线监控。可以单独安装无线数传模块或GPRS IP MODEM无线通讯模块，也可以同时安装上述两种模块。

系统由CAN控制器驱动模块、数据解包模块、GPRS数据通信模块、无线数传通信模块以及CAN接口和串口的初始化模块构成。

微控制器的ALE引脚与地址锁存器的LE引脚以及看门狗芯片的STB引脚相连；微控制器的PSEN引脚与FLASH存储器的OE引脚相连；微控制器的RD和WR引脚分别与静态随机存储器的OE和WE引脚相连；串口扩展芯片的母串口与微控制器的串口相连，两个子串口分别与无线数传模块和GPRS IP MODEM相连；128K FLASH存储器和32K静态随机存储器的低8位地址经地址锁存器与微控制器的P0口相连；FLASH存储器和静态随机存储器的高8位地址与微控制器的P2口相连；FLASH存储器和静态随机存储器的8位数据线与微控制器的P0口相连，其中看门狗芯片还执行系统复位功能；串口扩展芯片的母串口与微控制器的串口相连，两个子串口分别与无线数传模块和GPRS IP MODEM相连；串口扩展芯片和微控制器所采用的晶振频率分别为20MHz和11.0592MHz，其中系统程序由CAN控制器驱动模块、数据解包模块、GPRS数据通信模块、无线数传通信模块以及CAN接口和串口的初始化模块构成，如图2所示。

本实施例采用CAN接口的控制方法为：

采用了CAN总线联结了工程机械上各传感器和控制器，遵循CAN2.0B通讯协议。CAN总线采用ISO/OSI七层模型中的物理层和数据链路层；CAN总线标准采用多主方式，网络上任何节点均可主动向其它节点发送信息，网络节点可按系统实时性要求分成不同的优先级；数据链路层采用短帧结构，每一帧为8个字节。

本实施例的主要功能：实现将CAN总线上的机器参数数据实时远程传输到数据库服务器和便携计算机中；远程通信方式分为GPRS上网和无线数传两种。

本实施例的性能指标：

传输参数个数24(分连续量和开关量)

最长采集时间/参数/次120s

CAN总线数据传输速率5kbps-1Mbps

GPRS IP MODEM模块数据传输速率300-57600bit/s

数传模块数据传输速率300-57600bit/s

简单传输实例：

本装置接收CAN总线发来的发动机数据帧，帧的格式如下：传输发动机参数

发动机组的参数标识：65283

数据域：字节号位号

1 参数组数据总长度(25)

2，3 发动机转速传感器

4，5 发动机水温传感器

6，7 燃油油位传感器

8，9 发动机机油压力传感器

10，11 整车电源电压

当装置接受到数据帧后，判别参数标识是65283后，对数据进行解帧后，存入内存，通过gprs网关向指定的服务器请求数据传输，服务器通过解帧后协存入数据库，接收数据可用于远程监控或诊断。

上述实施例是采用CAN(总线)的方式，此外采用相同的构思，也可以采用RS485通信接口的方式实现本发明，即对采用微控制器(MCU)是从工程机械中的RS485通信接口对工程机械各子系统参数数据进行数据信号和符合特定协议的特定信息信号的发送和接收，其系统和方法与采用CAN总线的基本相同，只是在总线控制器驱动模块中及系统芯片及接口方式不同

本发明中，无线通讯的方式由客户端选择，当便携式计算机等设备发起就近通讯请求时，自动选择无线数传方式进行通信；当Internet数据库服务器发起通讯请求时，自动选择GPRS方式通信。通讯方式也可以由工程机械数据采集系统控制器发起，例如，突发故障时候，主动呼叫Internet数据库服务器或者就近的监视设备，例如便携式计算机等。

Claims

1.一种工程机械用的远程无线数据传输系统，其特征在于包括：

、具有微控制器(MCU)，该微控制器(MCU)从工程机械的通信接口对工程机械各子系统参数数据进行数据信号和符合特定协议的传输数据信号的发送和接收；并将传输数据转化为串行通信信号；

2.根据权利要求1所述的工程机械用的远程无线数据传输系统，其特征在于微控制器(MCU)是从工程机械中的CAN(总线)通信接口对工程机械各子系统参数数据进行数据信号和符合特定协议的特定信息信号的发送和接收。

3.根据权利要求1所述的工程机械用的远程无线数据传输系统，其特征在于微控制器(MCU)是从工程机械中的RS485通信接口对工程机械各子系统参数数据进行数据信号和符合特定协议的特定信息信号的发送和接收。

4.根据权利要求2或3所述的工程机械用的远程无线数据传输系统，其特征在于微控制器与无线数据传输模块是采用RS-232串行通信接口联接。

5.根据权利要求4所述的工程机械用的远程无线数据传输系统，其特征在于所述的无线数据传输模块包括无线数传模块或GPRS IP MODEM无线通讯模块，无线数据模块与无线数传电台进行转发和接收远程无线监控，GPRS IP MODEM无线通讯模块与INTERNET相连的数据服务器进行转发和接收远程无线监控。

6.根据权利要求5所述的工程机械用的远程无线数据传输系统，其特征在于系统由CAN控制器驱动模块、数据解包模块、GPRS数据通信模块、无线数传通信模块以及CAN接口和串口的初始化模块构成。

7.根据权利要求6所述的工程机械用的远程无线数据传输系统，其特征在于微控制器的ALE引脚与地址锁存器的LE引脚以及看门狗芯片的STB引脚相连；微控制器的PSEN引脚与FLASH存储器的OE引脚相连；微控制器的RD和WR引脚分别与静态随机存储器的OE和WE引脚相连；串口扩展芯片的母串口与微控制器的串口相连，两个子串口分别与无线数传模块和GPRS IP MODEM相连；128K FLASH存储器和32K静态随机存储器的低8位地址经地址锁存器与微控制器的P0口相连；FLASH存储器和静态随机存储器的高8位地址与微控制器的P2口相连；FLASH存储器和静态随机存储器的8位数据线与微控制器的P0口相连。

8.一种工程机械用的远程无线数据传输方法，其特征在于用带有CAN控制器的微控制器执行放置于FLASH存储器中的系统程序，将各子系统投放CAN总线或RS485通信接口上的参数数据接收并放于扩展的静态随机存储器中，系统程序对接收到的数据进行初步分析后转化为串行通信信号；转发到串口，再经串口扩展芯片采用GPRS方式或无线数传方式发送到便携计算机或Internet上的数据服务器中。

9.根据权利要求8所述的工程机械用的远程无线数据传输方法，其特征在于由微控制器从CAN接口或RS485通信接口接收工程机械系统中CAN总线上各子系统投放的参数数据，存放在FLASH存储器中，系统程序对接收到的数据进行初步分析后转发到串口，再经串口扩展芯片采用GPRS方式或无线数传方式发送到便携计算机或INTERNET上的数据服务器中；便携计算机或INTERNET上的数据服务器发送的数据经GPRS方式或无线数传方式接收后，从微控制器的串口送入，将传入数据存入CPU中进行数据处理或执行控制命令。

10.根据权利要求9所述的工程机械用的远程无线数据传输方法，其特征在于CAN总线采用ISO/OSI七层模型中的物理层和数据链路层；CAN总线标准采用多主方式，网络上任何节点均可主动向其它节点发送信息，网络节点可按系统实时性要求分成不同的优先级；数据链路层采用短帧结构，每一帧为8个字节。