CN202929443U - 手持式can总线数据分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的手持式CAN总线数据分析装置，包括：处理器、CAN总线接口模块、电源管理模块和蓄电池，其中，处理器与CAN总线接口模块和电源管理模块连接，蓄电池与电源管理模块连接。该装置通过CAN总线接口模块从外部CAN总线中采集信号并在处理器中进行处理，从而可以进行CAN总线通信；通过使用蓄电池，可以为整个手持式CAN总线数据分析装置进行供电，从而无需外接电源，从而不必局限于使用轨道车辆上的直流电源，从而便于现场调试；通过使用电源管理模块，可以对蓄电池输出的电压进行电压转换和控制，满足处理器的需要以及与处理器连接的其它功能模块的需要；另外，本实用新型的装置为手持式装置，其体积较小，携带方便。

Description

手持式CAN总线数据分析装置

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术，尤其涉及一种手持式CAN总线数据分析装置。

背景技术

随着轨道交通技术的快速发展，车辆总线在车辆中应用越来越广，CAN总线由于具有组网简单、成本低、可靠性高等优点，越来越受到轨道厂商的青睐。其应用中，基于CAN总线的数据分析装置是车辆网络调试过程中必不可少的装置。

目前，CAN总线数据分析装置使用以下两种设备：通用示波器与CAN总线分析仪。通用示波器，主要是市面上一些主流的示波器，这类设备的缺点是体积大，与CAN总线不相关的功能多，操作复杂，需要具备专业的硬件电路设计的相关背景知识，一般的现场调试与售后服务人员很难具备这种条件;CAN总线分析仪，这种设备必须配合笔记本使用，该CAN总线分析仪的一端通过物理通道连接到现场CAN总线中，另一端通过USB口连接到笔记本，在笔记本中设置相关参数，查看CAN总线数据。

现有CAN总线数据分析装置需要外供AC220V的电源，而轨道车辆中往往只有DC110V或DC24V的直流电源，所以很难在轨道车辆的现场调试中得到应用。而且现有CAN总线数据分析装置大多体积较大，在轨道车辆特殊的环境中，显得极为不便。

实用新型内容

本实用新型提供一种手持式CAN总线数据分析装置，以解决现有CAN总线数据分析装置难以在现场调试中应用以及体积较大的问题。

本实用新型提供的手持式CAN总线数据分析装置，包括：处理器、CAN总线接口模块、电源管理模块和蓄电池，其中，处理器与CAN总线接口模块和电源管理模块连接，蓄电池与电源管理模块连接。

进一步地，该装置，还包括：LCD显示屏，所述LCD显示屏与所述电源管理模块和所述处理器连接。

进一步地，该LCD显示屏，具体为触摸屏。

进一步地，该装置，还包括：内存模块，所述内存模块与所述电源管理模块和所述处理器连接。

进一步地，该内存模块，包括：同步动态随机存储器SDRAM和闪存。

进一步地，该装置，还包括：存储模块，所述存储模块与所述处理器连接。

进一步地，该内存模块，具体为SD存储器。

进一步地，该装置还包括：以太网接口模块，所述以太网接口模块与所述处理器连接。

本实用新型提供的手持式CAN总线数据分析装置，通过CAN总线接口模块从外部CAN总线中采集信号并在处理器中进行处理，从而可以进行CAN总线通信；通过使用蓄电池，可以为整个手持式CAN总线数据分析装置进行供电，从而无需外接电源，从而不必局限于使用轨道车辆上的直流电源，从而便于现场调试，而且，该蓄电池可以做成可更换的形式，从而使得该手持式CAN总线数据分析装置的续航能力得以延长；通过使用电源管理模块，可以对蓄电池输出的电压进行电压转换和控制，满足处理器的需要以及与处理器连接的其它功能模块的需要；另外，本实用新型的装置为手持式装置，其体积较小，携带方便。

附图说明

图1为本实用新型手持式CAN总线数据分析装置实施例一的结构示意图；

图2为图1所示实施例中电源管理模块中为获得3.3V电压的电路原理示意图；

图3为本实用新型手持式CAN总线数据分析装置实施例二的结构示意图；

图4为本实用新型手持式CAN总线数据分析装置实施例三的结构示意图。

附图标记说明：

11：处理器；

12：CAN总线接口模块；

13：电源管理模块；

14：蓄电池；

15：LCD显示屏；

16：内存模块；

17：存储模块；

18：以太网接口模块。

具体实施方式

图1为本实用新型手持式CAN总线数据分析装置实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例的装置可以包括：处理器11、CAN总线接口模块12、电源管理模块13和蓄电池14；其中，处理器11与CAN总线接口模块12和电源管理模块13连接，蓄电池14与电源管理模块13连接。

具体来说，处理器11为该装置的中央处理器，该装置可以包含一操作系统，例如是嵌入式的Linux操作系统，以实现数据处理和对该装置中其他模块的控制和管理；CAN总线接口模块12的功能是进行CAN总线通信，主要是从外部CAN总线中采集信号，将这些信号作为源数据传到处理器11中进行处理和分析；蓄电池14可以采用例如DC5V的蓄电池，其作用是为整个装置供电；电源管理模块13的功能是对蓄电池14输出的电压进行电压转换和控制，满足处理器的需要以及与处理器连接的其它功能模块的需要。

在具体实现时，本实施例使用的处理器11可以采用S3C2440A，这是Samsung公司设计的一款低成本、高可靠性的处理器，基于ARM920T内核设计，主要是为手持设备提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。

由于该处理器11所用的S3C2440处理器没有内置CAN总线控制器，因此，本实施例的CAN总线接口模块12可以由CAN总线控制器、CAN收发器和CAN连接器组成。在具体实现时，CAN总线控制器可以使用飞利浦公司的SJA100，以实现处理器11对CAN总线接口模块12的控制；CAN收发器可以使用芯片TJA1040，以实现CAN总线信号的电平耦合，以匹配处理器的电平；CAN连接器可以使用连接器D-SUB9，作为CAN总线通信提供外部接口。基于上述CAN总线接口模块12的举例，在具体实现时，CAN总线控制器SJA100相应的引脚可以与处理器11相应的引脚以及电源管理模块13的5V输出端连接，CAN总线控制器SJA100的相应引脚可以与CAN收发器TJA1040相应的引脚连接，CAN收发器TJA1040还与电源管理模块13的5V输出端连接，CAN收发器TJA1040的相应引脚可以与CAN连接器D-SUB9连接。

关于电源管理模块13，在本实施例中，处理器11需要的电压例如可以为3.3V，电源管理模块13可以主要通过电压转化电路实现将蓄电池的DC5V电压转化为处理器11所需要的3.3V。图2为图1所示实施例中电源管理模块中为获得3.3V电压的电路原理示意图，电源管理模块13中，可以采用可带载1.5A的低压差线性稳压源AS2815AR-3.3IC芯片稳压，以实现DC5V到DC3.3V的电压转化。需要说明的是，本实施例中，电源管理模块13例如可以输出的电压为DC3.3V和DC5V两种。

本实施例，通过CAN总线接口模块从外部CAN总线中采集信号并在处理器中进行处理，从而可以进行CAN总线通信；通过使用蓄电池，可以为整个手持式CAN总线数据分析装置进行供电，从而无需外接电源，从而不必局限于使用轨道车辆上的直流电源，从而便于现场调试，而且，该蓄电池可以做成可更换的形式，从而使得该手持式CAN总线数据分析装置的续航能力得以延长；通过使用电源管理模块，可以对蓄电池输出的电压进行电压转换和控制，满足处理器的需要以及与处理器连接的其它功能模块的需要；另外，本实施例的装置为手持式装置，其体积较小，携带方便。

图3为本实用新型手持式CAN总线数据分析装置实施例二的结构示意图，如图3所示，本实施例的装置在图1所示装置结构的基础上，进一步地，还包括：LCD显示屏15和内存模块16，其中，该LCD显示屏15与电源管理模块13和处理器11连接；内存模块16与电源管理模块13和处理器11连接。

具体来说，本实施例的LCD显示屏15可以为触摸式LCD显示屏，作为人机交互界面，该LCD显示屏15便于实现现场调试人员对本实施例的装置的直接操作，该直接操作可以包括设置需要分析的ID报文等参数、选择要加载的配置文件、选择要加载的历史数据、实时显示每个信号的值，以及显示历史数据的变换趋势等现场调试常用的功能。本实施例可以选用SAMSUNG3.5"LTV350QV-F03作为LCD显示屏，分辨率为240×320的TFT真彩液晶屏，自带触摸屏，采用DC3.3V供电。由于处理器S3C2440内部集成了直接存储访问（Direct Memory Access，以下简称：DMA）的LCD控制器，所以外部电路非常简单，只要把LCD显示屏15的相关引脚与处理器11的引脚相连，以及把电源引脚与电源管理模块13的3.3V电压的输出端相连即可。

对于内存模块16来说，本实施例可以使用同步动态随机存储器（Synchronous Dynamic Random Access Memory，以下简称：SDRAM）和闪存（以下简称：Flash）作为内存模块16，以扩大处理器的存储能力，可以理解是，SDRAM和Flash可以同时使用。SDRAM主要用来存放执行代码和变量，是系统启动之后主要进行存取操作的存储器。本实施例可以使用两片三星的HY57V561620芯片构建32位的SDRAM存储器系统。每片HY57V561620的存储容量为16组X16M位（32M字节），工作电压是3.3V，常见的封装为54脚TSOP，兼容LVTTL接口，支持自动刷新（以下简称：Auto-Refresh）和自刷新（以下简称：Self-Refresh），其数据宽度为16位数据宽度。处理器11所选用的S3C2440处理器在片内具有独立的SDRAM刷新控制逻辑，可以方便地与SDRAM接口，在具体实现时，只需将该SDRAM的相关引脚与处理器11的相关引脚相连，以及把电源引脚与电源管理模块13的3.3V电压的输出端相连。Flash是一种可在系统进行电擦写、掉电后信息不丢失的存储器。它具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区在系统烧写擦除等特点。并且可由内部嵌入的算法完成对芯片的操作。作为一种非易失性存储器，在本实施例中使用的Flash在系统中用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。与非门（以下简称：NAND）结构的Flash能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度都很快，所以在本实用新型实施例中使用了AMD公司的AM29LV160D型号的NAND Flash。由于处理器11所选用的S3C2440处理器在片内具有独立的NAND Flash控制器，所以电路非常简单，在具体实现时，只需将该Flash的相关引脚与处理器11的相关引脚相连，以及把电源引脚与电源管理模块13的3.3V电压的输出端相连。

本实施例在图1所示装置实施例的基础上，进一步地，通过选用触摸式的LCD显示屏，实现了人机交互，使用户可以方便地进行指令输入、数据观察等操作；通过使用内存模块，扩大了内存能力，确保了Linux操作系统能够稳定运行。

图4为本实用新型手持式CAN总线数据分析装置实施例三的结构示意图，如图4所示，本实施例的装置在图3所示装置结构的基础上，进一步地，还包括：存储模块17和以太网接口模块18，其中，存储模块17与处理器11连接，以太网接口模块18也与处理器11连接。本实施例中的内存模块16可以采用SDRAM和Flash。

具体来说，存储模块17用于存储本实施例的装置记录的数据，在具体实现时，该存储模块17可以采用SD存储器。处理器11所用的S3C2440处理器内部集成了SD卡控制器，因此，在本实施例中，存储模块17可以仅包括SD卡槽和SD卡，在具体实现时，只需将SD卡槽的引脚与处理器11相应的引脚连接，以及与电源管理模块13的3.3V输出端连接；SD卡可以直接插入SD卡槽。

以太网接口模块18用于实现本实施例的装置与笔记本电脑的交互，由于处理器11所用的S3C2440处理器没有内置以太网控制器，因此，本实施例的以太网接口模块18可以由以太网控制器、网络变压器和以太网接口组成。在具体实现时，以太网控制器可以使用台湾DAVICOM公司的网络芯片DM9000AE，以实现处理器11对以太网接口模块18的控制；网络变压器可以使用H16106SN，以实现以太网与处理器11的电压耦合；以太网接口可以使用标准的网络接口，例如是RJ45阴型接口，以实现本装置与网线的连接。基于上述以太网接口模块18的举例，在具体实现时，将以太网控制器DM9000AE相应的引脚可以与处理器相应的引脚连接，以太网控制器DM9000AE的相应引脚还与网络变压器H16106SN相应的引脚连接，网络变压器H16106SN的相应引脚可以与以太网接口连接，以太网控制器DM9000AE和网络变压器H16106SN均通过各自相应的引脚与电源管理模块13中的5V输出端连接。

基于上述的装置结构，处理器11可以采用如下控制方法控制各模块的运行：

1、系统上电后，处理器11对各模块进行设备初始化，执行顺序可以为：

内存模块16、CAN总线接口模块12、以太网接口模块18、存储模块17、LCD显示屏15。

2、处理器11启动对各个模块的监控任务，具体为：

监控存储模块17、监控以太网接口模块18、监控LCD显示屏15、监控电源管理模块13等多个任务。（本实施例由于内嵌了Linux操作系统，可以实现多任务管理，以上多个任务并行执行。）

监控存储模块17：该存储器模块17例如采用SD存储器，当处理器11检测到有SD卡插入SD卡槽中时，则处理器11配合内存模块16，将SD卡加载到操作系统中，为对SD卡的读写操作做好准备；当处理器11检测到SD卡被取出SD卡槽，则处理器11配合内存模块16，从操作系统中卸载SD卡，并通过LCD显示屏15提醒用户“缺少SD卡”。

监控以太网接口模块18：当处理器11通过以太网接口模块18检测到以太网信号时，处理器11首先判断信号功能，如果该信号例如是要求上传配置文件，则处理器11启动文件接收程序，将配置文件存放到内存模块16的Flash中；如果该信号例如是要求下载数据，则处理器11启动数据传输功能，将存储模块17中记录的数据通过以太网接口模块18发送到网络中的指定地址。

监控LCD显示屏15：

如果处理器11检测到用户通过LCD显示屏15修改了某一参数，例如是CAN通信波特率，则以新的参数，例如是CAN通信波特率复位CAN通信，该功能的使用场景是用户由一个CAN总线更换到另一个CAN总线工作，此时需要用相应的新的参数来配置CAN总线接口模块12，以实现对该新的CAN总线进行通信；

如果处理器11检测到用户通过LCD显示屏15输入要监控的CAN报文ID，则处理器11通过CAN总线接口模块12接收该ID的报文，并屏蔽其他ID的报文，并将该ID的报文数据记录在存储模块17中；

如果处理器11检测到用户通过LCD显示屏15输入加载报文配置文件的指令，则在处理器11通过在LCD显示屏15上显示新的对话框，要求用户选择需要加载的配置文件，然后将该配置文件加载到操作系统中，配置文件的作用是解析CAN报文信号，将报文信号转化为例如电压、电流、车辆速度等具有物理意义的数据，便于用户查看和分析；

如果处理器11检测到用户通过LCD显示屏15输入加载历史数据指令，则处理器11通过在LCD显示屏15上显示新对话框，要求用户选择需要加载的历史文件，然后将调用存储模块17中的该历史文件，并将该历史文件以曲线的形式显示在LCD显示屏15上；

如果处理器11检测到用户通过LCD显示屏15输入动态显示指令，则处理器11将CAN总线接口模块12当前接收到的报文或信号按照操作系统中已加载的配置文件的格式实时显示在在LCD显示屏15上；

如果处理器11检测到用户通过LCD显示屏15输入发送报文指令，则将用户在LCD显示屏15输入的报文数据通过CAN总线接口模块12发送到CAN总线中指定的ID，以实现对CAN总线的控制；

如果处理器11检测到用户通过LCD显示屏15输入CAN总线统计指令，则处理器计算例如CAN总线负载、指定ID的CAN报文刷新时间、CAN总线误码率等信息，并将这些信息显示在LCD显示屏15上。

监控电源管理模块13和蓄电池14：

如果处理器11检测到用户长时间没有操作LCD显示屏15，则处理器11关闭LCD显示屏15，并停止电源管理模块13对LCD显示屏15的供电，以节省电量；

如果处理器检测到该装置在未执行CAN总线分析功能的情况下，用户较长时间没有操作本装置，则将处理器11将自身置于待机模式，并减小电源管理模块13对处理器11以及其他模块的供电，以降低功耗。

如果处理器检测到蓄电池的电量较低，例如低于总电量的10%，则处理器11通过LCD显示屏15提醒用户“电量低”。

本实施例在图1所示装置实施例的基础上，进一步地，通过存储模块，实现本实施例的装置的数据存储能力的扩大，并方便用户将数据转储至其他设备中；通过以太网接口模块，实现与笔记本电脑的交互，一方面可以通过以太网将记录的数据下载到笔记本，另一方面也可以通过笔记本实现对该手持式CAN总线分析装置的配置功能，从而提高了本实用新型提供的手持式CAN总线数据分析装置的灵活性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种手持式CAN总线数据分析装置，其特征在于，包括：处理器、CAN总线接口模块、电源管理模块和蓄电池；其中，所述处理器与所述CAN总线接口模块和所述电源管理模块连接，所述蓄电池与所述电源管理模块连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：LCD显示屏，所述LCD显示屏与所述电源管理模块和所述处理器连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述LCD显示屏为触摸屏。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：内存模块，所述内存模块与所述电源管理模块和所述处理器连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述内存模块，包括：SDRAM和闪存。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：存储模块，所述存储模块与所述处理器连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述存储模块，为SD存储器。

8.根据权利要求1~7中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：以太网接口模块，所述以太网接口模块与所述处理器连接。

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