RU137751U1 - Модуль шины can системы тревожной сигнализации транспортного средства - Google Patents

Abstract

1. Модуль шины CAN системы тревожной сигнализации транспортного средства (СТСТС), содержащий бескорпусную печатную плату с электронной схемой, включающей управляющий микроконтроллер и соединенный с ней один или два драйвера шины CAN, а также контакты разъемов для соединения с печатной платой СТСТС, отличающийся тем, что каждый контакт выполнен в виде участка металлизации на боковой стороне платы с возможностью соединения с печатной платой СТСТС с помощью пайки.2. Модуль по п. 1 отличающийся тем, что электронная схема дополнительно включает соединенную с управляющим микроконтроллером флэш-память с зашифрованной базой данных, содержащей данные о структуре пакетов шины CAN и командах управления всего поддерживаемого модельного ряда транспортных средств.3. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что электронная схема включает, по меньшей мере, одну последовательную шину данных для передачи данных от управляющего микроконтроллера модуля на управляющий микроконтроллер СТСТС и для получения команд от последнего.4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что электронная схема включает параллельную шину данных для передачи данных от управляющего микроконтроллера модуля на управляющий микроконтроллер СТСТС и для получения команд от последнего.5. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что размер и форма его печатной платы и расположение контактов разъемов совпадают с соответствующими параметрами стандартного корпуса панели микросхемы PLCC20, или PLCC32, или PLCC44.6. Модуль по п. 3, отличающийся тем, что электронная схема включает последовательную шину USB, соединенную с двумя контактами разъемов, предназначенных для передачи сигналов USB.7. Модуль по п.

Description

Область техники

Полезная модель относится к электрооборудованию транспортных средств, а именно к средствам подключения охранной сигнализации (системы тревожной сигнализации транспортных средств (СТСТС)) к автомобильной шине CAN транспортного средства (ТС), для согласования с ней на программно-аппаратном уровне и передачи данных, организованных на стандартизованном протоколе CAN.

Заявленный модуль шины CAN СТСТС предназначен для подключения дополнительных систем к бортовым сетям автомобиля без нарушения их целостности и работоспособности, позволяет получать из автомобильных сетей необходимые сигналы в цифровом виде, преобразовывать их в формат, пригодный для регистрации СТСТС, а также, при необходимости, формировать и подавать в автомобильные сети команды от СТСТС, направленные на активацию автомобильных узлов (аварийная сигнализация, центральный замок и т.п.).

Уровень техники

Наиболее распространенным вариантом подключения СТСТС к автомобильной шине CAN является использование внешних модулей CAN, выполненных в отдельном корпусе (например, адаптер цифровой шины автомобиля FALCON CAN-03 компании «Мега-Ф Столица» (см. Адаптер CAN-шины FALCON CAN-03, страница интернет http://www.meaa-f.ru/ru/product/service device/can/can-03/. распечатано 26.08.2013), адаптеры серии CANTEC ООО "ТЭК электронике" (см. CAN модули CANTEC, страница интернет http://www.tec-electronics.ru/paqe.html?p=3&id=493, распечатано 26.08.2013). Данные решения обладают общеизвестным недостатком -необходимостью большого числа соединений проводов СТСТС и модуля.

Известно решение для адаптации СТСТС для работы с шиной CAN транспортного средства, содержащее CAN-модуль в корпусе для подсоединения к СТСТС, предназначенный для установки внутрь корпуса СТСТС, где указанный корпус CAN-модуля представляет собой корпус съемного модуля памяти, выполненный либо в корпусе Compact Flash (CF) с аналоговыми выходами либо Secure Digital (SD) со стандартизованным открытым последовательным протоколом (RU 90746 U, RU 2415766 C,). В качестве основных недостатков этого решения можно отметить необходимость установки в СТСТС специализированного разъема для подключения модуля и наличие механического контакта в разъеме, что увеличивает риски ухудшения или пропадания электрического контакта.

Наиболее близким к предложенному является модуль шины CAN, выпускаемый ООО "СтарЛайн" (RU 116107 U, опубликовано 13.02.2012), содержащий бескорпусную печатную плату с электронной схемой, включающей управляющий микроконтроллер, драйвер шины CAN и разъемы подключения в виде штырьковых соединителей для установки на штатные разъемы платы системы охранной сигнализации, причем печатная плата выполнена с односторонним расположением электронной схемы и разъемов подключения с обеспечением возможности ее установки на плату системы охранной сигнализации со стороны электронной схемы. Основными недостатками такого решения являются:

- невозможность автоматического монтажа при производстве СТСТС, обусловленная конструкцией модуля. Модуль данной конструкции изначально не предназначен для запайки в плату, а установка штырьковых разъемов в колодку (ответный разъем) возможна либо вручную, либо на специализированной роботизированной линии;

- возможность повреждения штыревых контактов модуля при монтаже;

- значительные габариты, обусловленные наличием штыревых контактов и увеличивающие размер СТСТС, что негативно отражается на возможности ее скрытой установки в автомобиль;

- необходимость демонтажа модуля из СТСТС для замены ПО, что, в свою очередь, увеличивает вероятность выхода модуля из строя;

- наличие механического контакта в разъеме, что увеличивает риски ухудшения или пропадания электрического контакта.

Раскрытие полезной модели

Задачей полезной модели является разработка конструкции модуля CAN, позволяющего повысить технологичность производства СТСТС при одновременном снижении стоимости производства, уменьшении ручного труда и увеличении надежности за счет исключения механического контакта.

Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в обеспечении возможности автоматического монтажа модуля на плате СТСТС за счет исключения штыревых разъемов, в снижении габаритов модуля и повышение надежности соединения с контактами платы СТСТС.

Технический результат достигается тем, что в модуле шины CAN системы тревожной сигнализации транспортного средства (СТСТС), содержащем бескорпусную печатную плату с электронной схемой, включающей управляющий микроконтроллер и соединенный с ней один или два драйвера шины CAN, а также контакты разъемов для соединения с печатной платой СТСТС, согласно полезной модели каждый контакт выполнен в виде участка металлизации на боковой стороне платы с возможностью соединения с печатной платой СТСТС с помощью пайки.

Кроме того, электронная схема может дополнительно включать соединенную с управляющим микроконтроллером флэш-память с зашифрованной базой данных, содержащей данные о структуре пакетов шины CAN и командах управления всего поддерживаемого модельного ряда транспортных средств.

Кроме того, электронная схема может включать, по меньшей мере, одну последовательную шину данных для передачи данных от управляющего микроконтроллера модуля на управляющий микроконтроллер СТСТС и для получения команд от последнего.

В другом варианте электронная схема может включать параллельную шину данных для передачи данных от управляющего микроконтроллера модуля на управляющий микроконтроллер СТСТС и для получения команд от последнего.

Целесообразно, чтобы размер и форма его печатной платы и расположение контактов разъемов совпадали с соответствующими параметрами стандартного корпуса панели микросхемы PLCC20, или PLCC32, или PLCC44.

Кроме того, электронная схема включает последовательную шину USB, соединенную с двумя контактами разъемов предназначенных для передачи сигналов USB независимо от передачи сигналов с выходов других шин данных.

Кроме того, управляющий микроконтроллер может быть выполнен с возможностью обновления программного обеспечения по шине CAN, и/или по последовательной шине данных через управляющий микроконтроллер СТСТС, и/или по последовательной шине данных USB непосредственно с персонального компьютера.

Согласно предложенной полезной модели используют модуль шины CAN в бескорпусном исполнении, пригодном для автоматического монтажа на плату СТСТС в стандартном технологическом цикле SMT монтажа. При этом особенность предложенной полезной модели заключается в том, что поскольку она не имеет штыревых разъемов, а имеющиеся контакты выполнены в виде металлизации под припой на боковых стенках платы, то в отличие от имеющихся аналогов она имеет возможность устанавливаться на плату СТСТС в момент ее монтажа на автоматической линии с помощью стандартного оборудования. Кроме того, модуль конструктивно выполнен в бескорпусном исполнении, известном как LCC (leadless chip carrier) - безвыводной кристаллодержатель, в габаритах стандартных корпусов панелей микросхем PLCC20, PLCC32 или PLCC44, что позволяет для его тестирования и записи стартового ПО использовать стандартные колодки типа ZIF.

Краткое описание чертежей

Полезная модель поясняется иллюстрациями, где:

на фиг. 1 показан общий вид предложенного модуля с одной шиной CAN со стороны монтажа электронной схемы;

на фиг.2 - структурная схема типичной конструкции предложенного модуля с двумя шинами CAN.

Прилагаемые иллюстрации и приведенные ниже примеры иллюстрируют только наиболее предпочтительные варианты выполнения полезной модели и поэтому не могут рассматриваться в качестве ограничений содержания полезной модели, которое включает другие варианты исполнения.

Осуществление полезной модели

Как видно из фиг.1, модуль шины CAN конструктивно выполнен в бескорпусном исполнении, известном как LCC (leadless chip carrier) - безвыводной кристаллодержатель. Данная технология широко применяется для создания микросборок, таких как ГЛОНАСС модули, GSM модули и др. Модуль CAN-шины конструктивно выполнен с односторонним расположением электронной схемы и с контактами 1 краевых разъемов. Электронная схема выполнена на основе управляющего микроконтроллера 2, соединенного посредством монтажной схемы печатной платы с флеш-памятью 4 (как вариант), питание которых поддерживается с помощью блока 8 питания и одной или двумя микросхемами 5 и 6 драйверов физического уровня шины CAN.

Контакты 1 краевого разъема выполнены в виде участков вертикальной металлизации на всю толщину платы на ее боковых сторонах, что обеспечивает качественную пайку как на автоматической линии, так и вручную. Контакты 1 разъема расположены по стандартной схеме, принятой для корпусов панелей микросхем PLCC20, или PLCC32, или PLCC44.

Контакты 1 имеют в общем случае следующее соединение и назначение:

1. Стабилизированное питание 5 В - для микросхем 5, 6 драйверов шины CAN и блока 8 питания.

2. Нестабилизированное входное питание CTCTC от автомобильной сети 12 В - для питания каскадов 7 вывода шины CAN из режима «сна», соединенных с управляющим микроконтроллером 2.

3. Последовательная шина 3 данных, соединенная с управляющим микроконтроллером 2, (одна или несколько, в зависимости от исполнения модуля, выбранные из ряда UART, LIN, SPI, I2C или USB) - предназначена для передачи данных из шины CAN в CTCTC и получения от CTCTC команд для передачи их в шину CAN. Второе назначение - загрузка в управляющий микроконтроллер 2 нового программного обеспечения (ПО). В зависимости от конкретной ситуации может использоваться как одна, так и несколько шин одновременно. При наличии последовательной шины данных USB последняя имеет выход на пару контактов 1 краевых разъемов, предназначенных для передачи сигналов USB независимо от передачи сигналов с выходов других шин данных, как параллельных, так и последовательных, для обновления программного обеспечения и настройки режимов работы непосредственно с персонального компьютера.

4. Шины 10,11 CAN - для связи модуля с шинами CAN транспортного средства.

5. Технологическая шина 9 данных, соединенная с управляющим микроконтроллером 2, - не подключается к цепям СТСТС и предназначена для записи стартового ПО при производстве модуля.

Особенностью данной полезной модели также является то, что его размер, форма и расположение контактов совпадают со стандартными корпусами панелей микросхем PLCC20, PLCC32 или PLCC44, что позволяет использовать стандартные колодки типа ZIF в производственном цикле модулей для их тестирования и прошивки программного обеспечения.

Предложенная конструкция позволяет добиться следующих существенных преимуществ:

1. Монтаж модуля на плату СТСТС возможен на автоматической линии, что существенно облегчает сборку и повышает ее качество.

2. Отсутствие механического контакта в разъеме - модуль припаивается на специализированном производстве, что гарантирует качественный и долговечный контакт.

3. Модуль может быть установлен в стандартные колодки типа ZIF в производственном цикле модулей для их тестирования и прошивки стартового программного обеспечения (ПО), что существенно ускоряет и облегчает производство.

Управляющий микроконтроллер 2 предназначен для обработки информационных пакетов шины CAN (одной или двух) и преобразования полученной информации в упрощенную стандартизованную форму, не зависящую от особенностей конкретного ТС. Точно также микроконтроллер преобразовывает стандартизованные команды СТСТС в команды шины CAN конкретного автомобиля. В качестве управляющего микроконтроллера 2 может применяться любой микроконтроллер, поддерживающий одну или две шины CAN и необходимые последовательные шины, например, STM32F103RBH6 (производитель - ST Microelectronics).

Микросхема флэш-памяти 4 предназначена для хранения протоколов обмена шины CAN для различных ТС (автомобилей) в зашифрованном виде. Применение внешней микросхемы обусловлено значительным объемом данных, который, в общем случае, нецелесообразно хранить в памяти микроконтроллера 2. В качестве флэш-памяти 4 может использоваться любая энергонезависимая микросхема памяти достаточного объема, например, M45PE80-VMP6 (производитель - Numonyx). При наличии достаточного объема памяти в микроконтроллере микросхема флэш-памяти 4 может в конструкции модуля отсутствовать.

Последовательная (или параллельная, в зависимости от исполнения) шина 3 данных одна или несколько, выполняет две функции: связь модуля с СТСТС и замена ПО. Связь модуля с СТСТС осуществляется по последовательному протоколу, который не зависит от конкретного автомобиля. Таким образом, достигается главное назначение модуля - адаптация СТСТС к любому автомобиля с шиной CAN (из списка автомобилей, поддерживаемых ПО модуля). Применение последовательного протокола значительно расширяет область применения модуля в сравнении с модулями, имеющими параллельный обмен данными, как, например, в патенте RUI 16107, однако в ряде случаев параллельный протокол обмена может быть более предпочтительным в силу особенностей конкретной СТСТС.

Микросхемы 5,6 драйвера шины CAN предназначены для согласования логических уровней управляющего микроконтроллера 2 с логическими уровнями шины CAN. Наличие этих микросхем в конструкции модуля обусловлено требованиями стандартов по подключению узлов к шине CAN. Для соответствия наиболее распространенным в настоящее время стандартам HS-CAN (ISO 11898-2 и ISO 11898-5) и SW-CAN (SAE 2411) может использоваться, например, трансивер TJA1042T (производитель - NXP). Отдельные исполнения модуля могут предусматривать замену ПО по шине CAN.

Каскады 7 для вывода шины CAN из режима «сна» используются для работы в режиме SW-CAN и позволяют осуществить корректное пробуждение шины CAN, работающей в однопроводном режиме.

Блок 8 питания предназначен для формирования питающего напряжения 3,3 В из напряжения 5 В. Поскольку драйверы 5,6 шины CAN требуют для своей работы напряжение питания 5 В, то, целесообразно, подавать на модуль от СТСТС именно его, а напряжение 3,3 В для управляющего микроконтроллера 2 и флэш-памяти 4 получать с помощью понижающего стабилизатора блока 8 питания. Тем не менее, возможна конструкция модуля, в которой напряжение 3,3 В (наравне с 5 В) формируется СТСТС и подается на модуль, при этом блок 8 питания в конструкции модуля отсутствует.

Технологическая шина 9 данных используется только при производстве модуля и предназначена для записи стартового ПО в управляющий микроконтроллер. Наличие отдельной технологической шины обусловлено особенностями записи ПО большинства современных микроконтроллеров.

Модуль шины CAN СТСТС, как это предусмотрено полезной моделью, работает следующим образом.

Модуль устанавливается на печатную плату СТСТС в производственном цикле и является несъемным.

СТСТС подключается к автомобилю, в том числе к шинам CAN (одной или двум, в зависимости от конструкции модуля и автомобиля), согласно документации на СТСТС. При подаче питания на СТСТС питание автоматически подается и на модуль, который, получив информацию из шины CAN автомобиля, выбирает необходимый алгоритм работы и, при необходимости, загружает требуемую программу из флэш-памяти 4.

Программа для загрузки может быть выбрана принудительно через компьютер, подключенный к модулю через один из последовательных интерфейсов, в том числе, для отдельных исполнений, через согласующее устройство CAN-USB.

Claims (9)

1. Модуль шины CAN системы тревожной сигнализации транспортного средства (СТСТС), содержащий бескорпусную печатную плату с электронной схемой, включающей управляющий микроконтроллер и соединенный с ней один или два драйвера шины CAN, а также контакты разъемов для соединения с печатной платой СТСТС, отличающийся тем, что каждый контакт выполнен в виде участка металлизации на боковой стороне платы с возможностью соединения с печатной платой СТСТС с помощью пайки.

2. Модуль по п. 1 отличающийся тем, что электронная схема дополнительно включает соединенную с управляющим микроконтроллером флэш-память с зашифрованной базой данных, содержащей данные о структуре пакетов шины CAN и командах управления всего поддерживаемого модельного ряда транспортных средств.

3. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что электронная схема включает, по меньшей мере, одну последовательную шину данных для передачи данных от управляющего микроконтроллера модуля на управляющий микроконтроллер СТСТС и для получения команд от последнего.

4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что электронная схема включает параллельную шину данных для передачи данных от управляющего микроконтроллера модуля на управляющий микроконтроллер СТСТС и для получения команд от последнего.

5. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что размер и форма его печатной платы и расположение контактов разъемов совпадают с соответствующими параметрами стандартного корпуса панели микросхемы PLCC20, или PLCC32, или PLCC44.

6. Модуль по п. 3, отличающийся тем, что электронная схема включает последовательную шину USB, соединенную с двумя контактами разъемов, предназначенных для передачи сигналов USB.

7. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что управляющий микроконтроллер выполнен с возможностью обновления программного обеспечения по шине CAN.

8. Модуль по п. 3, отличающийся тем, что управляющий микроконтроллер выполнен с возможностью обновления программного обеспечения по последовательной шине данных через управляющий микроконтроллер СТСТС.

9. Модуль по п. 6, отличающийся тем, что управляющий микроконтроллер выполнен с возможностью обновления программного обеспечения по последовательной шине данных USB непосредственно с персонального компьютера.

Images