CN214149340U - 一种存储单元控制电路和车载组合导航装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种存储单元控制电路和车载组合导航装置。所述存储单元控制电路包括存储单元、供电选择电路、通信接口、分解/复用单元和驱动芯片；其中：存储单元，用于存储数据；供电选择电路由二个二极管并联形成，供电选择电路一端与存储单元及分解/复用单元相连，另一端与电源模块的输出端相连，同时通过通信接口与外部上位机相连；分解/复用单元，一侧引脚与存储单元的接口相连，另一侧引脚与主控芯片的一侧引脚和驱动芯片的一侧引脚相连，其中主控芯片用于完成向存储单元的写入操作；驱动芯片，用于驱动通信接口从存储单元读取数据的操作，其中驱动芯片的另一侧引脚通过通信接口与上位机相连。

Description

一种存储单元控制电路和车载组合导航装置

技术领域

本申请实施例涉及导航定位技术领域，尤指一种存储单元控制电路和车载组合导航装置。

背景技术

车载导航技术随着汽车行业的蓬勃发展而不断发展，车辆用户对于实时了解当前车辆的位置等信息有很大需求。随着北斗导航卫星的发展，其与GLONASS、GPS、GALILEO等卫星导航系统共同组成了全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)。目前已广泛运用于室外的车辆导航定位技术，但由于其卫星信号易受干扰，且近年来社会的不断发展形成了复杂的城市地形环境，信号遮挡、多路径等因素导致GNSS定位效果不佳；而惯性导航系统完全自主导航的特性弥补了GNSS定位技术的不足，但较高精度的惯导系统造价较高，不适用于民用车辆。伴随着微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)不断发展，其成本低、体积小的特点逐渐成为民用车辆组合导航技术运用的重要因素，使其不断推进了车载组合导航的发展与应用。近年来，随着汽车无人驾驶技术的高速发展，多传感器融合技术成为无人驾驶发展的方向。

现有的车载组合导航产品，在运行过程中会产生状态诊断数据，而上述状态诊断数据在车载组合导航产品中并没有存储状态诊断数据。

实用新型内容

为了解决上述任一技术问题，本申请实施例提供了一种存储单元控制电路和车载组合导航装置。

为了达到本申请实施例目的，本申请实施例提供了一种存储单元控制电路，包括存储单元、供电选择电路、通信接口、分解/复用单元和驱动芯片；其中：

所述存储单元，用于存储数据；

所述供电选择电路由二个二极管并联形成，所述供电选择电路一端与所述存储单元及所述分解/复用单元相连，另一端与电源模块的输出端相连，同时通过通信接口与外部上位机相连；

所述分解/复用单元，一侧引脚与存储单元的接口相连，另一侧引脚与主控芯片的一侧引脚和所述驱动芯片的一侧引脚相连，其中所述主控芯片用于完成向存储单元的写入操作；

所述驱动芯片，用于驱动所述通信接口从所述存储单元读取数据的操作，其中所述驱动芯片的另一侧引脚通过通信接口与上位机相连。

一种车载组合导航装置，包括：

天线接口；

主控芯片；

上文所述的存储单元控制电路；

ARM核心板，与所述主控芯片相连；

卫星导航模块，与所述ARM核心板、所述天线接口和所述主控芯片相连；

惯性导航模块，与所述卫星导航模块和所述主控芯片相连；

电源模块，为所述天线接口、所述主控芯片、所述ARM核心板和所述卫星导航模块供电。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

将车载组合导航装置在运行过程中的状态诊断数据存储到存储单元中，并有读取电路读取到上位机进行数据分析。

本申请实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例的实施例一起用于解释本申请实施例的技术方案，并不构成对本申请实施例技术方案的限制。

图1为本申请实施例提供的存储单元控制电路的示意图；

图2为图1所示电路的结构图；

图3为本申请实施例提供的供电选择电路的示意图；

图4为本申请实施例提供的车载组合导航装置的示意图；

图5为图4所示装置的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请实施例的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1为本申请实施例提供的存储单元控制电路的结构图。如图1所示，所述存储单元控制电路包括：存储单元、供电选择电路、通信接口、分解/复用单元和驱动芯片；其中：

所述存储单元，用于存储数据；

所述供电选择电路由二个二极管并联形成，所述供电选择电路一端与所述存储单元及所述分解/复用单元相连，另一端与电源模块的输出端相连，同时通过通信接口与外部上位机相连；

所述分解/复用单元，一侧引脚与存储单元的接口相连，另一侧引脚与主控芯片的一侧引脚和所述驱动芯片的一侧引脚相连，其中所述主控芯片用于完成向存储单元的写入操作；

所述驱动芯片，用于驱动通过所述通信接口从所述存储单元读取数据的操作，其中所述驱动芯片的另一侧引脚通过通信接口与上位机相连。

在一个示例性实施例中，在所述电路应用于车载组合导航装置时，所述存储单元存储的数据是诊断状态数据。

在上述电路中，存储单元通过分解/复用单元与主控芯片相连，通过主控芯片向存储单元写入数据，构成数据写入电路；同时，所述存储单元通过分解/复用单元依次与驱动芯片和通信接口相连，实现与外部上位机的通信，实现通过上位机从存储单元读取数据的目的，构成数据的读取电路，从而达到写入电路和读取电路完成对存储单元中数据的写入和读取操作。另外，利用上述供电选择电路和分解/复用单元达到当上位机和电源模块同时供电时，仅实现读取电路的目的。

在一个示例性实施例中，所述存储单元的接口为SDIO接口；

所述分解/复用单元包括第一分解/复用芯片和第二分解/复用芯片，其中所述第一分解/复用芯片和第二分解/复用芯片均具输入引脚和输出引脚；

其中，所述第一分解/复用芯片，一侧与所述SDIO接口相连，另一侧与所述主控芯片的输出端引脚相连，以及与所述驱动芯片的输入端引脚相连，

所述第二分解/复用芯片，一侧与所述SDIO接口相连，另一侧与所述主控芯片的输出端引脚相连，以及与所述驱动芯片的输入端引脚相连。

在上述示例性实施例中，所述存储单元可以为TF卡；TF卡的读取电路是指通过通信接口连接到上位机，从上位机读取TF卡内存储的数据；所以TF卡的写入电路是指通过主控芯片将诊断数据通过SDIO接口存储到TF卡中。

TF卡的通信是SDIO接口，一共有6根线，分别是DAT0、DAT1、DAT2、DAT3这4根数据线、1根CLK时钟线以及1根CMD命令线。由于TF卡不具备同时写入与读出的能力，所以利用具有1分2作用的分解/复用芯片把写入操作与读取操作分开。

在上述示例性实施例中所选择的分解/复用芯片为具有4个输入引脚和8个输出引脚的芯片。

由于每个分解/复用芯片具有4个输入引脚，因此，每个分解/复用芯片只能对4路信号起作用，而TF卡具有6个信号接口，且同一接口在某一时间点上仅能执行写入和读出中一种操作，所以6路信号需要2片型号为分解/复用芯片，将2片分解/复用芯片一侧的总计为8个的输入引脚中选择6个引脚与TF卡的SDIO接口相连。例如，可以将第一分解/复用芯片的4个输入引脚以及第二分解/复用芯片的2个输入引脚作为连接端，与SDIO接口相连。

由于每个分解/复用芯片具有8个输出引脚。因此，可以将2片分解/复用芯片的另一侧引脚形成6个数据的输出引脚和6个数据的输入引脚。其中6个输入引脚中的4个输入引脚与主控芯片相连，剩余2个输入引脚空余，实现数据的写入功能；其中6个输出引脚与驱动芯片相连，实现数据的读取功能。另外，利用供电选择电路完成对TF卡读写或写入的控制。

在一个示例性实施例中，所述通信接口为USB接口；

所述第一分解/复用芯片和所述第二分解/复用芯片中的至少一个为NXP公司型号为74CBTLV3257的芯片；

所述供电选择电路的二极管为Rohm公司型号为RB051LAM-40的肖特基二极管。

USB接口有4根信号，分别是VBUS、GND、D+、D-，来自于上位机的USB信号中的VBUS信号作为读写控制开关信号。

图3为本申请实施例提供的供电选择电路的示意图。如图3所示，当检测到USB接口连接到上位机时，VBUS信号为高电平，此时供电选择电路中数据读出供电的支路上的二极管导通，作为读取控制信号，执行读取操作。当检测到USB接口未连接到上位机时，VBUS信号为低电平，此时供电选择电路中数据写入供电的支路上的二极管导通，作为写入控制信号，执行写入操作。

基于USB接口的读取电路中利用NXP公司型号为74CBTLV3257的芯片中PMOS-3V3管脚作为读写控制操作的开关，直流3.3V的电源作为写入电路的开关，利用型号为74CBTLV3257的芯片中的低导通电压值的肖特基二极管达到分开控制TF卡写入与读出电路的功能。

在一个示例性实施例中，如图2所示，所述驱动芯片为型号为GL838T的芯片。采用型号为GL838T的芯片实现对USB和TF卡的驱动，且方便连接USB接口。

在一个示例性实施例中，如图2所示，所述驱动芯片由所述通信接口连接的上位机供电。利用外部上位机进行供电，可以无需为驱动芯片进行电源线的布局，简化线路的布局。

在一个示例性实施例中，所述主控芯片为型号为STM32F767的芯片。

在存储单元为TF卡时，STM32F767具备和TF直接通信的SDIO接口，方便连接和组装。

图4为本申请实施例提供的车载组合导航装置的示意图。如图4所示，所示车载组合导航装置包括：

天线接口；

主控芯片；

上文任一所述的存储单元控制电路；

ARM核心板，与所述主控芯片相连；

卫星导航模块，与所述ARM核心板、所述天线接口和所述主控芯片相连；

惯性导航模块，与所述卫星导航模块和所述主控芯片相连；

电源模块，为所述天线接口、所述主控芯片、所述ARM核心板和所述卫星导航模块供电。

在上述电路中，卫星定位模块、惯性测量单元以及ARM核心板分别与主控芯片进行电连接，其中ARM核心板和惯性导航单元分别与卫星定位模块进行电连接。

下面对本装置内的各个器件进行说明：

电源模块，由1个由电容和电感组成的π型滤波器。第一路通过1个DCDC芯片TPS54360将电压固定在3.3V。第二路通过1个相同的芯片将电压固定在5.25V，再通过一个LDO芯片将电压固定在5V。其中，3.3V电压用于系统中大部分电路的供电，而5V电压主要用于射频部分供电。地线分为三部分，一是数字地DGND，二是电源入口处地GND-IN，三是数字接口地GND-CON。三种地通过2个磁珠分别连接在一起。

该ARM核心板是基于Cortex-A7内核的ARM核心板。该核心板是一个高性能、超高效处理器子系列，最高主频为528MHz，主要用于卫星导航数据与惯性导航数据的融合。算法上采用卡尔曼滤波，实现松组合导航解算。具体过程是把卫星导航和惯性导航的位置和速度信息进行加权平均，用位置速度组合，以及用卫星导航和惯性导航输出的位置和速度信息的差值作为观测值，经组合卡尔曼滤波，估计惯导系统的误差，然后对惯导系统进行校正。该核心板采用2个板对板连接器和4个M2.5螺钉紧固连接到主板上，牢固可靠。

主控芯片主要用于对外通信协议格式的处理加工、对外的网络通信、TF卡的写入。ARM核心板将处理后的组合导航数据发送给主控芯片，主控芯片可针对不同的客户需求，对外通信协议格式进行处理加工。

卫星定位模块具有多系统多频高精度的特点。另外，在卫星定位模块与惯性导航单元电连接时，如果惯性导航单元也有组合导航数据融合的能力，则卫星定位模块的导航数据(主要用其中的经、纬度数据)可以传输给惯性导航单元，由惯性导航单元进行组合导航数据的融合；在卫星定位模块与主控芯片电连接时，可以将卫星导航模块的导航数据中的时间数据发送给主控芯片，用以做时间同步使用。

另外，该组合导航内置有一块高精度微机械IMU。该IMU能输出3个角速度和3个加速度，具有较大的动态测量范围，较高的带宽和可靠性，较低的零偏和零偏稳定性。有2路UART、1路SPI和1路CAN进行数据输入输出。由于GPS的更新频率低(10Hz)，在车辆快速行驶时很难给出精准的实时定位。这时可以靠IMU数据进行处理后得出车辆的位移与转动信息。但是惯性传感器的致命缺点是它的误差会随着时间的推进而增加，所以只能在很短的时间内依赖惯性传感器进行定位。而通过使用基于卡尔曼滤波的传感器融合技术，就可以融合GPS与惯性传感器数据，各取所长，以达到较好的定位效果。该IMU具有较低的功耗，并且依靠其航铝外壳可以更好的进行散热。该IMU模块结构尺寸紧凑，有4个固定螺孔，可以通过螺钉螺母牢固固定在主板上。

在一个示例性实施例中，所述天线接口包括主天线接口和从天线接口。

本申请实施例提供的卫星定位模块还实现双天线静态对准。常规的对于精度级别较低的IMU，实现IMU和卫导部分的对准要求载体大于一定的速度且载体多次变向，甚至绕8字运动，这种对准要求对于很多正常路面作业的车辆载体来说难度很大。与此不同的是，本申请实施例提供的天线接口为双天线，借助双天线静态对准功能大大简化了对准流程，而且在作业过程中如果载体长时间静止，双天线解算的精准航向角还会对IMU的航向角纠偏，有助于提高姿态精度。另外，该模块结构尺寸紧凑，能牢固焊接在主板上。

本申请的组合导航对外包含多路接口：2路RS232用来输出用户数据、1路RS232用来进行卫星导航模块调试、1路RS232用来进行ARM核心板调试、2路CAN用来输出用户数据、1路网口用来输出用户数据。

在一个示例性实施例中，所述装置还包括：

所述ARM核心板通过RMII接口与网络PHY芯片相连，并经过网络变压器连接到内置的RJ45连接器。

所述主控芯片通过RMII接口与网络PHY芯片相连，并经过网络变压器连接到外部的RJ45连接器。

该装置包括2路网络模块，其中1路与ARM核心板进行电连接，另1路与控制芯片进行电连接，其中一路为ARM核心板的网口调试模块，用于进行组合导航算法的数据调试；另一路为接口面板的用户数据网口输出模块，用于向用户输出导航数据。

图5为图4所示装置的示意图。如图4所示，所述车载组合导航装置包括如下功能模块：

卫星导航模块，采用双天线模式，其中2路天线同时接入卫星导航模块。导航模块采用北斗星通公司的UM482模块。该模块集成了射频前端处理、基带数字信号处理及定位导航运算部分，核心供电和逻辑供电电压为3.3V。该导航模块含有3路UART接口、1路I2C接口、1路SPI接口。2路射频天线经过射频天线限流电路进行限流以防短路风险，然后接入导航模块。

惯性导航模块采用国产MEMS形式的IMU。该IMU含有2路UART接口、1路SPI接口。电源采用3.3V供电。由于该IMU内部采用特殊的冗余器件设计和调试，可以在较低成本下达到较高的精度。

ARM核心板采用以NXP的MCIMX6G2CVM芯片为核心的处理器板。该核心板基于单核ARM Cortex-A7为内核，最高主频为528MHz。该核心板的主要功能是进行组合导航数据算法融合，将组合导航解算数据、IMU数据和车速数据传送给STM32处理器。

STM32处理器采用STM32F767VGT6型号，可以较高速度和较多接口进行数据处理和传输。该STM32处理器主要用于对外通信协议格式的处理加工、对外的网络通信、TF卡的写入。ARM核心板将处理后的组合导航数据发送给该STM32处理器，针对不同的客户需求，需要进行对外通信协议格式的处理加工。其外围电路中，晶振采用25MHz的高精度有源晶振，供STM32系统中大多数总线及时序的时钟。EEPROM芯片采用AT24C128C-SSHM-T信号，通信方式为I2C，容量为128Kb，主要用于系统补偿数据及版本等信息的存储；

UART串口信号通过芯片MAX13235EEUP转换为RS232电平信号进行输出；CAN总线信号通过芯片TJA1051T/3转换为CANH和CANL电平信号进行输出；网络芯片采用KSZ8081和LAN87210，网络变压器采用HX0068ANL，可以高效率进行数据的传输。

TF卡读写电路，解复用芯片采用2片NXP的74CBTLV3257型号，写入与读出电源控制部分采用2个Rohm公司的低压差二极管RB051LAM-40，选通数据读出供电与数据写入供电，进而对后面逻辑电路进行控制。USB-TF卡驱动芯片采用GL838T型号。

ESD保护芯片中，RS232电路采用LCDA15C-6TB型号，其余电平均采用RClamp0534N.TCT型号。

主天线和从天线采用防水SMA插座；37针主接口采用防水J30J-37ZK插座；指示灯采用防水导光柱。

本申请实施例提供的车载组合导航装置，通过模块化合理选型和紧凑布局，达到小型化的效果。增加了产品的市场竞争力；另外，通过增加TF卡数据读写模块，扩充了该组合导航产品的功能，提高了产品的实用性。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。

Claims (10)

1.一种存储单元控制电路，其特征在于，包括存储单元、供电选择电路、通信接口、分解/复用单元和驱动芯片；其中：

所述存储单元，用于存储数据；

所述供电选择电路由二个二极管并联形成，所述供电选择电路一端与所述存储单元及所述分解/复用单元相连，另一端与电源模块的输出端相连，同时通过通信接口与外部上位机相连；

所述分解/复用单元，一侧引脚与存储单元的接口相连，另一侧引脚与主控芯片的一侧引脚和所述驱动芯片的一侧引脚相连，其中所述主控芯片用于完成向存储单元的写入操作；

所述驱动芯片，用于驱动通过所述通信接口从所述存储单元读取数据的操作，其中所述驱动芯片的另一侧引脚通过通信接口与上位机相连。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述存储单元的接口为SDIO接口；

所述分解/复用单元包括第一分解/复用芯片和第二分解/复用芯片，其中所述第一分解/复用芯片和第二分解/复用芯片均具输入引脚和输出引脚；

其中，所述第一分解/复用芯片，一侧与所述SDIO接口相连，另一侧与所述主控芯片的输出端引脚相连，以及与所述驱动芯片的输入端引脚相连，

所述第二分解/复用芯片，一侧与所述SDIO接口相连，另一侧与所述主控芯片的输出端引脚相连，以及与所述驱动芯片的输入端引脚相连。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于：

所述通信接口为USB接口；

所述第一分解/复用芯片和所述第二分解/复用芯片中的至少一个为NXP公司型号为74CBTLV3257的芯片；

所述供电选择电路的二极管为Rohm公司型号为RB051LAM-40的肖特基二极管。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：

所述驱动芯片为型号为GL838T的芯片。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述驱动芯片由所述通信接口连接的上位机供电。

6.根据权利要求1至5任一所述的电路，其特征在于：

所述主控芯片为型号为STM32F767的芯片。

7.一种车载组合导航装置，其特征在于，包括：

天线接口；

主控芯片；

如权利要求1至6任一所述的存储单元控制电路；

ARM核心板，与所述主控芯片相连；

卫星导航模块，与所述ARM核心板、所述天线接口和所述主控芯片相连；

惯性导航模块，与所述卫星导航模块和所述主控芯片相连；

电源模块，为所述天线接口、所述主控芯片、所述ARM核心板和所述卫星导航模块供电。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述天线接口包括主天线接口和从天线接口。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述ARM核心板通过RMII接口与网络PHY芯片相连，并经过网络变压器连接到内置的RJ45连接器。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述主控芯片通过RMII接口与网络PHY芯片相连，并经过网络变压器连接到外部的RJ45连接器。

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