CN210111994U

CN210111994U - 一种支持etc功能的车联网终端

Info

Publication number: CN210111994U
Application number: CN201921425400.1U
Authority: CN
Inventors: 隋榕华; 林伟; 黄盖; 滕建财
Original assignee: Flaircomm Microelectronics Inc
Current assignee: Flaircomm Microelectronics Inc
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-02-21
Anticipated expiration: 2029-08-30

Abstract

本实用新型涉及一种支持ETC功能的车联网终端。包括微控制器及与该微控制器连接的用于实现车联网终端与车联网平台服务器通信的蜂窝通信模块、用于实现车联网终端与手机端通信的蓝牙模块、用于实现与路侧单元RSU通信的射频收发器、用于实现与车内CAN总线通信的CAN收发器、用于实现与车内LIN总线通信的LIN收发器。本实用新型将T‑BOX和OBU融合在车联网终端内，只需安装在一个位置，节约了车内安装空间，且采用车载蓄电池供电，省去了传统OBU的内置电池，避免了定期更换内置电池的麻烦。

Description

一种支持ETC功能的车联网终端

技术领域

本实用新型涉及一种支持ETC功能的车联网终端。

背景技术

近年来，随着车联网的不断发展，车载终端T-BOX（Telematics BOX）已成为车联网的重要组成部分。中国工信部在《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》中规定，自2017年7月1日起，新能源汽车生产企业应当建立新能源汽车产品运行安全状态监测平台，按照与新能源汽车产品用户的协议，对已销售的全部新能源汽车产品的运行安全状态进行监测，实现监测的关键电子控制单元即车载终端T-BOX。因此对于新能源汽车，车载终端T-BOX是必备的电子控制单元。

ETC( Electronic Toll Collection ) 不停车收费系统是目前世界上最常用的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的OBU(On board Unit，电子标签)与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车就能交纳路桥费的目的。

现有的T-BOX和OBU是分别作为单独的产品安装在车上，不但占用车内较多空间，而且OBU功能单一，车主要将车辆开至指定地点由专业人员进行OBU的安装和激活，还需用定期更换内置电池，给车主带来了较大的不便。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种支持ETC功能的车联网终端，将T-BOX和OBU融合在车联网终端内，只需安装在一个位置，节约了车内安装空间，且采用车载蓄电池供电，省去了传统OBU的内置电池，避免了定期更换内置电池的麻烦。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种支持ETC功能的车联网终端，包括微控制器及与该微控制器连接的用于实现车联网终端与车联网平台服务器通信的蜂窝通信模块、用于实现车联网终端与手机端通信的蓝牙模块、用于实现与路侧单元RSU通信的射频收发器、用于实现与车内CAN总线通信的CAN收发器、用于实现与车内LIN总线通信的LIN收发器。

在本实用新型一实施例中，所述微控制器与蜂窝通信模块之间通过电平转换芯片连接。

在本实用新型一实施例中，所述射频收发器为5.8GHz射频收发器；所述蓝牙模块为BLE5.0蓝牙模块。

在本实用新型一实施例中，所述微控制器采用S32K146芯片，所述蜂窝通信模块采用MCM63MAL1C芯片，所述蓝牙模块采用BTM023芯片，所述射频收发器采用SL1102S芯片，S32K146芯片的的PTD1/MISO引脚、PTD2/MOSI引脚、PTD3/CS引脚、PTD0/SPI_CLK引脚分别与SL1102S芯片的MISO引脚、MOSI引脚、SPI_CS引脚、SPI_CLK引脚连接，SL1102S芯片的ANT引脚经第一电容连接至第一板载天线，S32K146芯片的PTA9引脚、PTA8引脚分别与BTM023芯片的BT_RX引脚、BT_TX引脚连接，BTM023芯片的ANT引脚经第二电容连接至第二板载天线，S32K146芯片的PTB0/UART0_TX引脚、PTB0/UART0_RX引脚、PTD14/UART1_TX引脚、PTD13/UART1_RX引脚分别与电平转换芯片的B1引脚、B2引脚、B3引脚、B4引脚连接，电平转换芯片的A1引脚、A2引脚、A3引脚、A4引脚分别与MCM63MAL1C芯片的RXD1引脚、TXD1引脚、RXD2引脚、TXD2引脚连接，MCM63MAL1C芯片的Main ANT引脚、Diversity ANT引脚分别经第三电容、第四电容与第三板载天线、第四板载天线连接。

在本实用新型一实施例中，还包括与所述微控制器连接的用于实现身份认证及数据加密的ESAM模块。

在本实用新型一实施例中，还包括与所述蜂窝通信模块连接的用于为车机导航提供联网功能的USB2.0模块、用于存储用户识别信息的eSIM模块、用于实现车联网终端语音通信功能的音频模块。

在本实用新型一实施例中，还包括与所述微控制器连接的指示灯电路、蜂鸣器电路、防拆电路。

在本实用新型一实施例中，所述指示灯电路包括第一三极管、发光二极管、第一电阻，第一三极管的基极与所述微控制器连接，第一三极管的发射极连接至GND，第一三极管的集电极经发光二极管、第一电阻连接至电源端。

在本实用新型一实施例中，所述蜂鸣器电路包括第二三极管、蜂鸣器、第二电阻，第二三极管的基极与所述微控制器连接，第二三极管的发射极连接至GND，第二三极管的集电极经蜂鸣器、第二电阻连接至电源端。

在本实用新型一实施例中，所述防拆电路包括按键开关、第三电阻、第五电容，按键开关的一端连接至GND，按键开关的另一端分别经第三电阻、第五电容连接至电源端，按键开关的另一端还连接至所述微控制器，所述按键开关设于车联网终端与被安装车辆之间，正常情况下处于闭合状态。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1）T-BOX和OBU融合在车联网终端内，只需安装在一个位置，节约了车内安装空间；

2）该车联网终端使用车载蓄电池供电，省去了传统OBU的内置电池；

3）无需绑定高速公路联网收费专用缴费卡，可通过2G/3G/4G无线蜂窝网络，实现微信、支付宝、银行卡等多种代扣方式，安全、方便；

4）可通过2G/3G/4G无线蜂窝网络与ETC系统的服务器连接，可快速、便捷的完成激活流程。

附图说明

图1是本实用新型车联网终端原理框图。

图2是本实用新型微控制器与蜂窝通信模块、蓝牙模块、射频收发器及ESAM模块连接的电路原理图。

图3是本实用新型防拆电路原理图。

图4是本实用新型指示灯电路原理图。

图5是本实用新型蜂鸣器电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

本实用新型提供了一种支持ETC功能的车联网终端，包括微控制器及与该微控制器连接的用于实现车联网终端与车联网平台服务器通信的蜂窝通信模块、用于实现车联网终端与手机端通信的蓝牙模块、用于实现与路侧单元RSU通信的射频收发器、用于实现与车内CAN总线通信的CAN收发器、用于实现与车内LIN总线通信的LIN收发器。还包括与所述微控制器连接的用于实现身份认证及数据加密的ESAM模块。还包括与所述蜂窝通信模块连接的用于为车机导航提供联网功能的USB2.0模块、用于存储用户识别信息的eSIM模块、用于实现车联网终端语音通信功能的音频模块。

所述微控制器与蜂窝通信模块之间通过电平转换芯片连接。

所述射频收发器为5.8GHz射频收发器；所述蓝牙模块为BLE5.0蓝牙模块。

所述微控制器采用S32K146芯片，所述蜂窝通信模块采用MCM63MAL1C芯片，所述蓝牙模块采用BTM023芯片，所述射频收发器采用SL1102S芯片，S32K146芯片的的PTD1/MISO引脚、PTD2/MOSI引脚、PTD3/CS引脚、PTD0/SPI_CLK引脚分别与SL1102S芯片的MISO引脚、MOSI引脚、SPI_CS引脚、SPI_CLK引脚连接，SL1102S芯片的ANT引脚经第一电容连接至第一板载天线，S32K146芯片的PTA9引脚、PTA8引脚分别与BTM023芯片的BT_RX引脚、BT_TX引脚连接，BTM023芯片的ANT引脚经第二电容连接至第二板载天线，S32K146芯片的PTB0/UART0_TX引脚、PTB0/UART0_RX引脚、PTD14/UART1_TX引脚、PTD13/UART1_RX引脚分别与电平转换芯片的B1引脚、B2引脚、B3引脚、B4引脚连接，电平转换芯片的A1引脚、A2引脚、A3引脚、A4引脚分别与MCM63MAL1C芯片的RXD1引脚、TXD1引脚、RXD2引脚、TXD2引脚连接，MCM63MAL1C芯片的Main ANT引脚、Diversity ANT引脚分别经第三电容、第四电容与第三板载天线、第四板载天线连接。

所述车联网终端还包括与所述微控制器连接的指示灯电路、蜂鸣器电路、防拆电路。所述指示灯电路包括第一三极管、发光二极管、第一电阻，第一三极管的基极与所述微控制器连接，第一三极管的发射极连接至GND，第一三极管的集电极经发光二极管、第一电阻连接至电源端。所述蜂鸣器电路包括第二三极管、蜂鸣器、第二电阻，第二三极管的基极与所述微控制器连接，第二三极管的发射极连接至GND，第二三极管的集电极经蜂鸣器、第二电阻连接至电源端。所述防拆电路包括按键开关、第三电阻、第五电容，按键开关的一端连接至GND，按键开关的另一端分别经第三电阻、第五电容连接至电源端，按键开关的另一端还连接至所述微控制器，所述按键开关设于车联网终端与被安装车辆之间，正常情况下处于闭合状态。

以下为本实用新型的具体实现过程。

如图1所示，本实用新型的车联网终端包括电源管理模块，微控制器，CAN收发器，LIN收发器，ESAM，微波通信模块，蜂窝通信模块，USB2.0模块，eSIM，音频模块等；其中：

电源管理模块：连接车载蓄电池，给车联网终端各功能模块提供稳定的直流电源。

微控制器：采用高性能汽车级微控制器，来实现车联网终端内部各功能模块的管理和控制，例如NXP公司的S32K146汽车级芯片。

BLE5.0蓝牙模块：采用车规级的BLE5.0蓝牙模块，实现手机端和车联网终端通过蓝牙进行通信。例如慧翰微电子的BTM023蓝牙模块。

CAN收发器：采用面向汽车应用的高速CAN收发器，支持CAN FD，用于和车内CAN总线通讯，例如NXP公司的TJA1044汽车级芯片。

LIN收发器：采用面向汽车应用的LIN收发器，适用于低速、短距离的汽车应用，用于和车内LIN总线通讯，例如NXP公司的TJA1029汽车级芯片。

ESAM：（Embedded Secure Access Module，嵌入式安全控制模块）支持国密算法，用于身份认证，数据加密等，例如华大电子的ESAM芯片。

5.8GHz射频收发器：支持5.8GHz频段的射频收发器，符合中国专用短程通信DSRC标准，用于与路侧单元RSU进行通信，例如捷联微芯的SL1102S芯片。

蜂窝通信模块：采用车规级的蜂窝通信模块，实现车联网终端与车联网平台服务器的信息交互，例如慧翰微电子的MCM63MAL1C车规级通信模块。

USB2.0：USB2.0接口可连接到车机导航，进行数据交互，为车机导航提供联网功能。

eSIM卡：采用车规级的eSIM芯片，用于存储用户识别信息。

音频模块：包含麦克风，音频编解码模块，喇叭等，实现车联网终端的语音通话功能。

如图2所示，板载天线ANT1用来收发5.8GHz的射频信号，信号经过隔直电容C6发给5.8GHz射频收发器U5；5.8GHz射频收发器U5与微控制器U1之间为SPI（Serial PeripheralInterface-串行外设接口）接口连接，通过SPI总线来完成数据的交互；微控制器U1与ESAM模块U2连接，接口符合ISO7816的协议标准，ESAM模块支持国密算法，用于身份认证，数据加密等。微控制器U1与蜂窝通信模块U3之间通过两组UART（Universal AsynchronousReceiver/Transmitter通用异步收发传输接口）来交互数据。一组用于微控制器与蜂窝通信模块之间的DCPD协议的通信；另外一组用于微控制器与蜂窝通信模块之间AT指令的通信，以此来控制和管理远程通信模块和其他ECU部件之间的通信。由于微控制器U1的UART接口为3.3V的电压域，而蜂窝通信模块U3的UART接口为1.8V的电压域，因此通过电平转换芯片U4来进行电平转换。蜂窝通信模块U3连接主集天线J1和分集天线J2，通过2G/3G/4G蜂窝信号，车联网终端和车厂后台进行数据交互。主集天线和分集天线分别经过车规级的防静电管D1、D2，防静电管，防止静电对蜂窝通信模块以及隔直电容造成不可恢复的损坏。经过防静电管后，主集天线和分集天线通路上分别有一个电容（C2、C5），此电容的作用是用来隔离直流，防止直流对蜂窝通信模块造成不可恢复的损坏。U6是BLE5.0蓝牙模块，通过UART接口和微控制器U1连接。板载天线ANT2用来收发2.4GHz的蓝牙信号，信号经过隔直电容C8发给蓝牙模块。

如图3所示，R1、C7、KEY组成防拆电路。当该车联网终端安装在车上时，按键顶在支架上，处于闭合状态，SW_IRQ输出低电平给微控制器；当拆下该车联网终端时，按键脱离支架，处于开启状态，SW_IRQ输出高电平给微控制器。微控制器通过SW_IRQ的高、低电平来判断该设备是否被拆除，达到防拆的目的。

如图4所示，R2、D3、Q1组成指示灯电路。微控制器通过输出LED_CTR的高低电平来控制LED的亮灭状态，用于指示车联网终端和RSU通信时的工作状态。

如图5所示，R3、LS1、Q2组成蜂鸣器电路。LS1是蜂鸣器，当车联网终端完成相关业务时，可以通过蜂鸣器发出声音来提醒车主。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种支持ETC功能的车联网终端，其特征在于，包括微控制器及与该微控制器连接的用于实现车联网终端与车联网平台服务器通信的蜂窝通信模块、用于实现车联网终端与手机端通信的蓝牙模块、用于实现与路侧单元RSU通信的射频收发器、用于实现与车内CAN总线通信的CAN收发器、用于实现与车内LIN总线通信的LIN收发器。

2.根据权利要求1所述的一种支持ETC功能的车联网终端，其特征在于，所述微控制器与蜂窝通信模块之间通过电平转换芯片连接。

3.根据权利要求1所述的一种支持ETC功能的车联网终端，其特征在于，所述射频收发器为5.8GHz射频收发器；所述蓝牙模块为BLE5.0蓝牙模块。

4.根据权利要求2所述的一种支持ETC功能的车联网终端，其特征在于，所述微控制器采用S32K146芯片，所述蜂窝通信模块采用MCM63MAL1C芯片，所述蓝牙模块采用BTM023芯片，所述射频收发器采用SL1102S芯片，S32K146芯片的PTD1/MISO引脚、PTD2/MOSI引脚、PTD3/CS引脚、PTD0/SPI_CLK引脚分别与SL1102S芯片的MISO引脚、MOSI引脚、SPI_CS引脚、SPI_CLK引脚连接，SL1102S芯片的ANT引脚经第一电容连接至第一板载天线，S32K146芯片的PTA9引脚、PTA8引脚分别与BTM023芯片的BT_RX引脚、BT_TX引脚连接，BTM023芯片的ANT引脚经第二电容连接至第二板载天线，S32K146芯片的PTB0/UART0_TX引脚、PTB0/UART0_RX引脚、PTD14/UART1_TX引脚、PTD13/UART1_RX引脚分别与电平转换芯片的B1引脚、B2引脚、B3引脚、B4引脚连接，电平转换芯片的A1引脚、A2引脚、A3引脚、A4引脚分别与MCM63MAL1C芯片的RXD1引脚、TXD1引脚、RXD2引脚、TXD2引脚连接，MCM63MAL1C芯片的Main ANT引脚、Diversity ANT引脚分别经第三电容、第四电容与第三板载天线、第四板载天线连接。

5.根据权利要求1所述的一种支持ETC功能的车联网终端，其特征在于，还包括与所述微控制器连接的用于实现身份认证及数据加密的ESAM模块。

6.根据权利要求1所述的一种支持ETC功能的车联网终端，其特征在于，还包括与所述蜂窝通信模块连接的用于为车机导航提供联网功能的USB2.0模块、用于存储用户识别信息的eSIM模块、用于实现车联网终端语音通信功能的音频模块。

7.根据权利要求1所述的一种支持ETC功能的车联网终端，其特征在于，还包括与所述微控制器连接的指示灯电路、蜂鸣器电路、防拆电路。

8.根据权利要求7所述的一种支持ETC功能的车联网终端，其特征在于，所述指示灯电路包括第一三极管、发光二极管、第一电阻，第一三极管的基极与所述微控制器连接，第一三极管的发射极连接至GND，第一三极管的集电极经发光二极管、第一电阻连接至电源端。

9.根据权利要求7所述的一种支持ETC功能的车联网终端，其特征在于，所述蜂鸣器电路包括第二三极管、蜂鸣器、第二电阻，第二三极管的基极与所述微控制器连接，第二三极管的发射极连接至GND，第二三极管的集电极经蜂鸣器、第二电阻连接至电源端。

10.根据权利要求7所述的一种支持ETC功能的车联网终端，其特征在于，所述防拆电路包括按键开关、第三电阻、第五电容，按键开关的一端连接至GND，按键开关的另一端分别经第三电阻、第五电容连接至电源端，按键开关的另一端还连接至所述微控制器，所述按键开关设于车联网终端与被安装车辆之间，正常情况下处于闭合状态。