專利名稱：一種混合動力汽車車輛信息記錄儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于汽車電子應用技術領域，涉及汽車的總線通信、數(shù)據(jù)采集、存儲以及故障 檢測技術，具體涉及到一種混合動力汽車車輛行駛狀態(tài)、汽車各電控單元狀態(tài)記錄和顯示。 特別適合于混合動力汽車開發(fā)過程或行駛過程中的需要采集大量試驗數(shù)據(jù)，并需要作后期 處理的場合。
背景技術：
隨著汽車的越來越普及，而石油資源卻日益枯竭以及環(huán)境污染的日益嚴重，開發(fā)新的 節(jié)能環(huán)保型的汽車成為大家研究的焦點。混合動力汽車就是具有這種功能的新型汽車，它 是汽車界的新寵，技術還處于不斷發(fā)展的階段，車上所用的模塊技術并不成熟，特別是動 力電池這個關鍵的部件，它的好壞直接影響到汽車的動力性、經(jīng)濟性、排放甚至整車的安 全。對混合動力汽車動力整車和一些電控單元的數(shù)據(jù)采集，有利于開發(fā)人員的了解混合動 力汽車和其電控單元在不同工況下的運行狀況，根據(jù)對采集信息的后期分析可采取相應的應對策略。目前，現(xiàn)有的行車記錄儀存在著諸多問題，存儲器一般采用板嵌的EEPROM或 FLASH,數(shù)據(jù)的存儲容量小，記錄周期短。采用RS232串口傳輸數(shù)據(jù)時，速度慢，采用 USB傳輸時速度雖然快，在提取數(shù)據(jù)時，他們都離不開PC機的參與，操作起來不是很方 便，實現(xiàn)成本高。采集的信號的種類不多，都沒有包括故障信息的采集。專門的故障檢測 儀器只能是定期的進行檢測，也不能采集相關模塊的運行數(shù)據(jù)，滿足不了開發(fā)時的數(shù)據(jù)需 求。而國外的車載信息記錄記錄系統(tǒng)，不但價格昂貴，而且有些功能不能滿足自己的需求。 國內還沒有專門針對混合動力汽車進行CAN總線和K線上的數(shù)據(jù)采集，并進行優(yōu)盤海量 存儲和顯示的車載網(wǎng)絡化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在系統(tǒng)中采用USB通訊技術等，使整個系統(tǒng)在 整車實際工作中操作更為方便。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是為克服已有技術的不足之處，設計出一種混合動力汽車用的數(shù)據(jù)采集 記錄儀，擴充了數(shù)據(jù)記錄儀的功能，能夠在記錄一般數(shù)據(jù)時也能夠采集故障信息。本系統(tǒng)還與液晶顯示模塊留有串口通信接口。能夠把采集來的數(shù)據(jù)直接和PC機相連傳輸數(shù)據(jù)，更 能夠通過HOSTUSB接口把數(shù)據(jù)海量存儲到優(yōu)盤或者是移動硬盤。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的簡便化。 本發(fā)明的技術方案如下一種混合動力汽車車輛信息記錄儀，該混合動力汽車車輛信息記錄儀包括CAN通信 模塊、K通信模塊、串口通信模塊、CPU處理模塊和USB通信模塊，CAN通信模塊、K 線通信模塊、串口通信模塊、USB數(shù)據(jù)存儲模塊均與CPU處理模塊相連，其中CAN通 信模塊和K線通信模塊是該記錄儀與混合動力汽車的數(shù)據(jù)采集的接口模塊，分別與混合動 力汽車的CAN總線和K線連接，混合動力汽車CAN總線以及K線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過CAN 通信模塊、K通信模塊后，經(jīng)由CPU處理模塊處理后再通過USB通信模塊把數(shù)據(jù)海量存 儲到優(yōu)盤或者是移動硬盤中去，或通過USB通信模塊把數(shù)據(jù)上傳給PC機，串口通信模塊 把相應的數(shù)據(jù)信息傳送給液晶顯示模塊進行車輛信息數(shù)據(jù)的顯示。本發(fā)明所提出的混合動 力汽車車輛信息記錄儀，提供一種通過CAN總線和K線連接整車采集數(shù)據(jù)，通過優(yōu)盤海 量存儲采集的數(shù)據(jù)以及專門的液晶顯示模塊進行顯示相應的故障和整車信息的記錄儀器。 這樣，我們在采集數(shù)據(jù)的時候就能夠直接提取大量的數(shù)據(jù)，方便快捷，不需要計算機或者 是其他的設備的參與，滿足大量實驗數(shù)據(jù)采集的需求。系統(tǒng)不但能夠采集一般總線上傳輸 的信息，也結合了故障檢測功能，能夠采集混合動力汽車上各電控單元的故障信息，通過 專用的液晶顯示模塊對其故障信息合整車狀態(tài)信息的顯示，可以及時的發(fā)現(xiàn)故障，并且能 夠在發(fā)現(xiàn)故障后的第一時刻有針對性的對出現(xiàn)故障時采集的數(shù)據(jù)進行分析，大大減少了工 作強調，提高了工作效率。


圖1為一種混合動力汽車車輛信息記錄儀的整體結構框圖；圖2為一種混合動力汽車車輛信息記錄儀的CAN通信接口電路框圖；圖3為一種混合動力汽車車輛信息記錄儀的K通信接口電路框圖；圖4為一種混合動力汽車車輛信息記錄儀的串口通信接口電路框圖；圖5為一種混合動力汽車車輛信息記錄儀的USB接口電路圖；圖6為一種混合動力汽車車輛信息記錄儀的電路原理圖。
具體實施方式
下面根據(jù)說明書附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細闡述。為了實現(xiàn)以上功能，本記錄儀由以下模塊組成CAN通信模塊4， K通訊模塊，CPU 模塊，電源模塊，串口通信模塊，晶振模塊，復位模塊，USB通訊模塊，液晶顯示模塊， 具體的結構框圖如圖1所示。CAN通信模塊和K通訊模塊負責數(shù)據(jù)的采集，他們分別與 汽車上的CAN總線和K線相連。CPU模塊負責數(shù)據(jù)的接收、處理和傳送，與系統(tǒng)的各個 功能單元相連。電源模塊給記錄儀供電，與記錄儀中的需要供電的芯片電源引腳相連。串 口通信模塊負責將CPU中處理后的數(shù)據(jù)傳送給液晶顯示，與液晶顯示模塊相連。晶振模塊 與CPU相連，作用是為CPU提供外部時鐘信號源。復位模塊與CPU相連，作用是當CPU 中的程序跑飛或運行不正常時讓系統(tǒng)復位重新運行。USB接口模塊負責把處理了的傳送給 優(yōu)盤或PC機，與外部存儲器相連。液晶顯示模塊負責顯示從串口傳來的要顯示的信息。CAN通信模塊中采用Philips公司生產(chǎn)的TJA1050[1]總線收發(fā)器驅動，該總線收發(fā)器 與CAN接口和DSP相連。相應的CANH、 CANL對應相連。在CANH和CANL之間還 必需接上一個120歐的終端電阻，相應的接收、發(fā)送端與DSP2812相應的CAN接收和發(fā) 送引腳相連，如圖2所示。K線通訊模塊采用Motorola公司專門為車輛診斷而開發(fā)的雙向、 半雙工通訊接口芯片MC33290 [2]，可以實現(xiàn)串口與K線的電平轉換，轉換后的接收、發(fā) 送端與DSP2812相應的串口通信接口 A (SCIA)的接收和發(fā)送引腳相連，汽車上的K線 接口與控制芯片MC332卯[3]的ISO引腳相連如圖3所示。記錄儀另外的一個串口通信模 塊3采用MAXIM公司的MAX3232電平轉換芯片實現(xiàn)與液晶顯示模塊通訊，其相應的接 收、發(fā)送端與DSP2812相應的串口通信接口 B (SCIB)的接收和發(fā)送引腳相連。串口 B 用于液晶顯示模塊的連接，構成一個人機交互系統(tǒng)，串口通信接口電路如圖4所示。本記 錄儀中的液晶顯示模塊是單獨的一個系統(tǒng)，也可以包括鍵盤操作單元。CPU采用的是TI 公司的DSP2812[4]，它具有很強的接口能力和嵌入能力，由于內部有很大的存儲器，不需 要外擴程序存儲器；又因為USB采用的是并行接口傳輸方式以及采用的USB控制芯片功 能的特殊性，也不需要外擴數(shù)據(jù)存儲器。電源模塊用于各模塊的供電。我們采用汽車上的 12V電源，經(jīng)過12V轉5V的DC/DC[5]開關電源芯片將電壓轉換為5V，然后再通過DSP2812 的專用電源芯片TPS767D318將5V電壓轉換為3.3V和1.8V，這樣就可以滿足DSP2812 供電電壓3.3V和內核電壓1.8V的特殊要求，USB和液晶顯示模塊都采用單獨5V供電， USB接口為優(yōu)盤提供電源。復位模塊就是指復位電路是系統(tǒng)不可缺少的一部分，它與DSP 的復位引腳相連接，當程序跑飛或不正常運行時我們可以讓系統(tǒng)復位重新運行。晶振模塊 利用外部時鐘源為芯片提供時鐘信號，選擇外部無源晶振與DSP的X1/XCLKIN引腳和 X2引腳相連，再通過DSP鎖相環(huán)PLL電路進行倍頻。USB通訊模塊是讓數(shù)據(jù)直接存儲到優(yōu)盤的硬件基礎，這里是采用簡單的硬件電路加上復雜的軟件來實現(xiàn)USB優(yōu)盤存儲。USB 接口電路采用南京沁恒電子有限公司性的一款高價比嵌入式USB主/從控制器芯片 CH375SV[7]，其接口電路圖如圖5所示。CH375SV的8位雙向數(shù)據(jù)接口引腳D0-D7與 DSP的相應的XD0-XD7相連；讀選通輸入引腳RD#、寫選通輸入引腳WR#、復位引腳 RST弁分別連接到DSP的讀選通引腳、寫選通引腳以及復位輸入引腳；片選輸入引腳CS# 由DSP的CS2控制；地址輸入引腳AO分別與DSP的一個I/O 口引腳IOF0相連；中斷引 腳和DSP的一個中斷引腳相連。USB接口的VDD、 GND引腳為優(yōu)盤提供電源，通過 CH375SV的DATA+和DATA-給優(yōu)盤或者PC機傳輸數(shù)據(jù)。其中USB_HOST接口 Jl和 USB_DEVICE接口 J2連接見圖5， USB_DEVICE接口的電源由PC機提供，當此接口連 上PC機時，會給DSP—個連上PC機的狀態(tài)信號，讓DSP的模式轉入從模式工作狀態(tài)， 此信號引腳與DSP的I/O 口引腳IOF1相連。此外，CH375SV需要單獨的外部晶振為其提 供時鐘信號，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性采用12MHz的有源晶振與CLK/X1相連接。系統(tǒng)與汽車的CAN總線和K線的專門接口接通后，接上電源、USB接口插入優(yōu)盤， 優(yōu)盤的指示燈變亮，處于就緒狀態(tài)，并將人機交互系統(tǒng)通過串口通信連起，液晶顯示模塊 也處于就緒狀態(tài)， 一旦系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)，通過DSP的處理后，系統(tǒng)就將數(shù)據(jù)源源不斷的 傳給優(yōu)盤，并將要顯示的故障等信息送給人機交互模塊，通過液晶顯示單元顯示。系統(tǒng)的 電路圖如圖6所示。
權利要求
1. 一種混合動力汽車車輛信息記錄儀，其特征在于該混合動力汽車車輛信息記錄儀包括CAN通信模塊、K線通信模塊、串口通信模塊、CPU處理模塊和USB通信模塊，CAN通信模塊、K通信模塊、串口通信模塊、USB數(shù)據(jù)存儲模塊均與CPU處理模塊相連，其中CAN通信模塊和K線通信模塊是該記錄儀與混合動力汽車的數(shù)據(jù)采集的接口模塊，分別與混合動力汽車的CAN總線和K線連接，混合動力汽車CAN總線以及K線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分別經(jīng)過CAN通信模塊、K線通信模塊后，經(jīng)由CPU處理模塊處理后再通過USB通信模塊把數(shù)據(jù)海量存儲到優(yōu)盤或者是移動硬盤中去，或通過USB通信模塊把數(shù)據(jù)上傳給PC機，串口通信模塊把相應的數(shù)據(jù)信息傳送給液晶顯示模塊進行車輛信息數(shù)據(jù)的顯示。
2、 根據(jù)權利要求1所述的混合動力汽車車輛信息記錄儀，其特征在于采用CAN通 信和K線通信進行數(shù)據(jù)的采集，從通信總線上采集的數(shù)據(jù)包括混合動力汽車的各電控單 元的狀態(tài)參數(shù)和故障信息，以及整車的狀態(tài)參數(shù)信息。
3、 根據(jù)權利要求1所述的混合動力汽車車輛信息記錄儀，其特征在于數(shù)據(jù)采集后 是通過USB通信模塊上傳數(shù)據(jù)，存儲的方式有兩種，即通過HOST USB接口把數(shù)據(jù)存儲 到優(yōu)盤或者是移動硬盤，或通過DEVICE USB接口把數(shù)據(jù)上傳給PC機，并且實現(xiàn)數(shù)據(jù)的 海量存儲和基于故障的信息存儲。
4、 根據(jù)權利要求1所述的混合動力汽車車輛信息記錄儀，其特征在于利用串口通 信可以把想要顯示的信息傳給液晶顯示模塊進行相應的實時顯示，實時檢測整車以及相應 的電控單元。
5、 根據(jù)權利要求卜4任一項權利要求所述的混合動力汽車車輛信息記錄儀，其特征 在于所述CPU處理模塊中CPU采用TI公司的DSP2812。
6、 根據(jù)權利要求1所述的混合動力汽車車輛信息記錄儀，其特征在于該混合動力 汽車車輛信息記錄儀還包括晶振模塊和復位模塊，分別與CPU處理模塊相連，所述晶振模塊利用外部時鐘源為芯片提供時鐘信號，所述復位模塊用于當程序跑飛或不正常運行時，讓系統(tǒng)復位重新運行。
全文摘要
本發(fā)明提出一種混合動力汽車車輛信息記錄儀，主要是由通訊模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、海量數(shù)據(jù)存儲模塊組成。通訊模塊是指CAN通訊和K通訊以及串口通信三個模塊，CAN通訊和K通訊完成與整車相應的總線連接，采集總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，串口通信與液晶顯示模塊相連接，顯示汽車各模塊電控單元的故障信息和車速等汽車狀態(tài)信息，本發(fā)明采用故障診斷K線和流行的CAN線相結合，及時地采集和發(fā)現(xiàn)故障；采用USB接口直接將數(shù)據(jù)存儲到優(yōu)盤可以脫離PC機，記錄儀也可以實現(xiàn)與PC機的連接。按照實際的需要，可以實現(xiàn)當有故障出現(xiàn)時，存儲故障前后一段時間里的數(shù)據(jù)，也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全部長時間存儲。本系統(tǒng)設計簡單，成本低，投資少，使用方便，值得推廣和應用。
文檔編號G07C5/08GK101256684SQ20081006952
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權日2008年3月31日
發(fā)明者勇 任, 周安健, 俊 李, 楊亞聯(lián), 秦大同, 嶺 蘇, 趙川林, 錢三平 申請人:重慶大學;重慶長安汽車股份有限公司