CN201177836Y - 混合动力汽车车辆信息记录仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种混合动力汽车车辆信息记录仪，主要是由通讯模块、数据处理模块、海量数据存储模块组成。通讯模块是指CAN通讯和K通讯以及串口通信三个模块，CAN通讯和K通讯完成与整车相应的总线连接，采集总线上传输的数据，串口通信与液晶显示模块相连接，显示汽车各模块电控单元的故障信息和车速等汽车状态信息，本实用新型采用故障诊断K线和流行的CAN线相结合，及时地采集和发现故障；采用USB接口直接将数据存储到优盘可以脱离PC机，记录仪也可以实现与PC机的连接。按照实际的需要，可以实现当有故障出现时，存储故障前后一段时间里的数据，也可以实现数据的全部长时间存储。本系统设计简单，成本低，投资少，使用方便，值得推广和应用。

Description

混合动力汽车车辆信息记录仪

技术领域

本实用新型属于汽车电子应用技术领域，涉及汽车的总线通信、数据采集、存储以及故障检测技术，具体涉及到一种混合动力汽车车辆行驶状态、汽车各电控单元状态记录和显示。特别适合于混合动力汽车开发过程或行驶过程中的需要采集大量试验数据，并需要作后期处理的场合。

背景技术

随着汽车的越来越普及，而石油资源却日益枯竭以及环境污染的日益严重，开发新的节能环保型的汽车成为大家研究的焦点。混合动力汽车就是具有这种功能的新型汽车，它是汽车界的新宠，技术还处于不断发展的阶段，车上所用的模块技术并不成熟，特别是动力电池这个关键的部件，它的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、排放甚至整车的安全。对混合动力汽车动力整车和一些电控单元的数据采集，有利于开发人员的了解混合动力汽车和其电控单元在不同工况下的运行状况，根据对采集信息的后期分析可采取相应的应对策略。

目前，现有的行车记录仪存在着诸多问题，存储器一般采用板嵌的EEPROM或FLASH，数据的存储容量小，记录周期短。采用RS232串口传输数据时，速度慢，采用USB传输时速度虽然快，在提取数据时，他们都离不开PC机的参与，操作起来不是很方便，实现成本高。采集的信号的种类不多，都没有包括故障信息的采集。专门的故障检测仪器只能是定期的进行检测，也不能采集相关模块的运行数据，满足不了开发时的数据需求。而国外的车载信息记录记录系统，不但价格昂贵，而且有些功能不能满足自己的需求。国内还没有专门针对混合动力汽车进行CAN总线和K线上的数据采集，并进行优盘海量存储和显示的车载网络化的数据采集系统。在系统中采用USB通讯技术等，使整个系统在整车实际工作中操作更为方便。

发明内容

本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，设计出一种混合动力汽车用的数据采集记录仪，扩充了数据记录仪的功能，能够在记录一般数据时也能够采集故障信息。本系统还与液晶显示模块留有串口通信接口。能够把采集来的数据直接和PC机相连传输数据，更能够通过HOST USB接口把数据海量存储到优盘或者是移动硬盘。实现了数据采集的简便化。

本实用新型的技术方案如下：

一种混合动力汽车车辆信息记录仪，该混合动力汽车车辆信息记录仪包括CAN通信模块、K通信模块、串口通信模块、CPU处理模块和USB通信模块，CAN通信模块、K线通信模块、串口通信模块、USB数据存储模块均与CPU处理模块相连，其中CAN通信模块和K线通信模块是该记录仪与混合动力汽车的数据采集的接口模块，分别与混合动力汽车的CAN总线和K线连接，混合动力汽车CAN总线以及K线上传输的数据经过CAN通信模块、K通信模块后，经由CPU处理模块处理后再通过USB通信模块把数据海量存储到优盘或者是移动硬盘中去，或通过USB通信模块把数据上传给PC机，串口通信模块把相应的数据信息传送给液晶显示模块进行车辆信息数据的显示。本实用新型所提出的混合动力汽车车辆信息记录仪，提供一种通过CAN总线和K线连接整车采集数据，通过优盘海量存储采集的数据以及专门的液晶显示模块进行显示相应的故障和整车信息的记录仪器。这样，在采集数据的时候就能够直接提取大量的数据，方便快捷，不需要计算机或者是其他的设备的参与，满足大量实验数据采集的需求。系统不但能够采集一般总线上传输的信息，也结合了故障检测功能，能够采集混合动力汽车上各电控单元的故障信息，通过专用的液晶显示模块对其故障信息合整车状态信息的显示，可以及时的发现故障，并且能够在发现故障后的第一时刻有针对性的对出现故障时采集的数据进行分析，大大减少了工作强调，提高了工作效率。

附图说明

图1为混合动力汽车车辆信息记录仪的整体结构框图；

图2为混合动力汽车车辆信息记录仪的CAN通信接口电路框图；

图3为混合动力汽车车辆信息记录仪的K通信接口电路框图；

图4为混合动力汽车车辆信息记录仪的串口通信接口电路框图；

图5为混合动力汽车车辆信息记录仪的USB接口电路图；

图6为混合动力汽车车辆信息记录仪的电路原理图。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步详细阐述。

为了实现以上功能，本记录仪由以下模块组成：CAN通信模块4，K通讯模块，CPU模块，电源模块，串口通信模块，晶振模块，复位模块，USB通讯模块，液晶显示模块，具体的结构框图如图1所示。CAN通信模块和K通讯模块负责数据的采集，它们分别与汽车上的CAN总线和K线相连。CPU模块负责数据的接收、处理和传送，与系统的各个功能单元相连。电源模块给记录仪供电，与记录仪中的需要供电的芯片电源引脚相连。串口通信模块负责将CPU中处理后的数据传送给液晶显示，与液晶显示模块相连。晶振模块与CPU相连，作用是为CPU提供外部时钟信号源。复位模块与CPU相连，作用是当CPU中的程序跑飞或运行不正常时让系统复位重新运行。USB接口模块负责把处理了的传送给优盘或PC机，与外部存储器相连。液晶显示模块负责显示从串口传来的要显示的信息。

CAN通信模块中采用Philips公司生产的TJA1050[1]总线收发器驱动，该总线收发器与CAN接口和DSP相连。相应的CANH、CANL对应相连。在CANH和CANL之间还必需接上一个120欧的终端电阻，相应的接收、发送端与DSP2812相应的CAN接收和发送引脚相连，如图2所示。K线通讯模块采用Motorola公司专门为车辆诊断而开发的双向、半双工通讯接口芯片MC33290[2]，可以实现串口与K线的电平转换，转换后的接收、发送端与DSP2812相应的串口通信接口A(SCIA)的接收和发送引脚相连，汽车上的K线接口与控制芯片MC33290[3]的ISO引脚相连如图3所示。记录仪另外的一个串口通信模块3采用MAXIM公司的MAX3232电平转换芯片实现与液晶显示模块通讯，其相应的接收、发送端与DSP2812相应的串口通信接口B(SCIB)的接收和发送引脚相连。串口B用于液晶显示模块的连接，构成一个人机交互系统，串口通信接口电路如图4所示。本记录仪中的液晶显示模块是单独的一个系统，也可以包括键盘操作单元。CPU采用的是TI公司的DSP2812[4]，它具有很强的接口能力和嵌入能力，由于内部有很大的存储器，不需要外扩程序存储器；又因为USB采用的是并行接口传输方式以及采用的USB控制芯片功能的特殊性，也不需要外扩数据存储器。电源模块用于各模块的供电。我们采用汽车上的12V电源，经过12V转5V的DC/DC[5]开关电源芯片将电压转换为5V，然后再通过DSP2812的专用电源芯片TPS767D318[6]将5V电压转换为3.3V和1.8V，这样就可以满足DSP2812供电电压3.3V和内核电压1.8V的特殊要求，USB和液晶显示模块都采用单独5V供电，USB接口为优盘提供电源。复位模块就是指复位电路是系统不可缺少的一部分，它与DSP的复位引脚相连接，当程序跑飞或不正常运行时可以让系统复位重新运行。晶振模块利用外部时钟源为芯片提供时钟信号，选择外部无源晶振与DSP的X1/XCLKIN引脚和X2引脚相连，再通过DSP锁相环PLL电路进行倍频。USB通讯模块是让数据直接存储到优盘的硬件基础，这里是采用简单的硬件电路加上复杂的软件来实现USB优盘存储。USB接口电路采用南京沁恒电子有限公司性的一款高价比嵌入式USB主/从控制器芯片CH375SV[7]，其接口电路图如图5所示。CH375SV的8位双向数据接口引脚D0-D7与DSP的相应的XD0-XD7相连；读选通输入引脚RD#、写选通输入引脚WR#、复位引脚RST#分别连接到DSP的读选通引脚、写选通引脚以及复位输入引脚；片选输入引脚CS#由DSP的CS2控制；地址输入引脚A0分别与DSP的一个I/O口引脚IOF0相连；中断引脚和DSP的一个中断引脚相连。USB接口的VDD、GND引脚为优盘提供电源，通过CH375SV的DATA+和DATA-给优盘或者PC机传输数据。其中USB_HOST接口J1和USB_DEVICE接口J2连接见图5，USB_DEVICE接口的电源由PC机提供，当此接口连上PC机时，会给DSP一个连上PC机的状态信号，让DSP的模式转入从模式工作状态，此信号引脚与DSP的I/O口引脚IOF1相连。此外，CH375SV需要单独的外部晶振为其提供时钟信号，为了系统的稳定性采用12MHz的有源晶振与CLK/X1相连接。

系统与汽车的CAN总线和K线的专门接口接通后，接上电源、USB接口插入优盘，优盘的指示灯变亮，处于就绪状态，并将人机交互系统通过串口通信连起，液晶显示模块也处于就绪状态，一旦系统开始采集数据，通过DSP的处理后，系统就将数据源源不断的传给优盘，并将要显示的故障等信息送给人机交互模块，通过液晶显示单元显示。系统的电路图如图6所示。

Claims (5)

1、混合动力汽车车辆信息记录仪，其特征在于：

该混合动力汽车车辆信息记录仪包括CAN通信模块、K线通信模块、串口通信模块、CPU处理模块和USB通信模块，CAN通信模块、K通信模块、串口通信模块、USB数据存储模块均与CPU处理模块相连，其中CAN通信模块和K线通信模块是该记录仪与混合动力汽车的数据采集的接口模块，分别与混合动力汽车的CAN总线和K线连接，混合动力汽车CAN总线以及K线上传输的数据分别经过CAN通信模块、K线通信模块后，经由CPU处理模块处理后再通过USB通信模块把数据海量存储到优盘或者是移动硬盘中去，或通过USB通信模块把数据上传给PC机，串口通信模块把相应的数据信息传送给液晶显示模块进行车辆信息数据的显示。

2、根据权利要求1所述的混合动力汽车车辆信息记录仪，其特征在于：采用CAN通信和K线通信进行数据的采集，从通信总线上采集的数据包括混合动力汽车的各电控单元的状态参数和故障信息，以及整车的状态参数信息。

3、根据权利要求1所述的混合动力汽车车辆信息记录仪，其特征在于：数据采集后是通过USB通信模块上传数据，存储的方式有两种，即通过HOST USB接口把数据存储到优盘或者是移动硬盘，或通过DEVICE USB接口把数据上传给PC机，并且实现数据的海量存储和基于故障的信息存储。

4、根据权利要求1-3任一项权利要求所述的混合动力汽车车辆信息记录仪，其特征在于：所述CPU处理模块中CPU采用TI公司的DSP2812。

5、根据权利要求1所述的混合动力汽车车辆信息记录仪，其特征在于：还包括晶振模块和复位模块，分别与CPU处理模块相连，所述晶振模块利用外部时钟源为芯片提供时钟信号，所述复位模块用于当程序跑飞或不正常运行时，让系统复位重新运行。

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