专利名称：车载信息系统多功能测试平台及主控制器的控制结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车载信息系统多功能测试平台。特别是涉及一种成本低、简便易
用、界面友好车载信息系统多功能测试平台及主控制器的控制结构。
背景技术：
车载信息系统是一种新型的汽车电子设备。目前国外一些知名的汽车生产厂商在 这方面已经做了多年的研究，形成了产品。车载信息系统主要包括汽车信息显示和故障诊 断两大类。汽车信息显示是通过显示屏显示各种图形、图像信息，如电子地图、汽车位置 等。汽车故障诊断系统通过汽车内部的网络传输各个部件的故障信息，通过故障诊断接口 对外部传输数据，专用的故障诊断仪器通过这个接口获得数据，对汽车整车进行检测，找出 发生故障的位置和原因，并通过特定的符号显示出来告诉修理人员如何进行快速、正确的 修理。随着车载信息系统的发展，车载信息系统除了上述功能外，还具备多媒体娱乐功能。 例如，日本很多的汽车生产厂家都有此类产品，丰田、松下等公司都已开发出自己的车载导 航产品。其他发达国家如美国、德国也有自己的产品。国内现有车载信息系统也主要配置在 高端汽车上。随着汽车电子技术的进步，对车载信息系统的功能需求越来越高，需要集成定 位导航、故障显示与诊断、娱乐等多方面的功能，实现高集成度的多功能车载信息系统。而 进行该类设备的研发需要综合运用仿真技术、数据库、计算机控制等多种技术手段建立车 载信息系统多功能测试平台进行故障状态模拟、故障报警代码发送、汽车信息显示和多媒 体娱乐功能的模拟操作来测试车载信息系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种低成本、简便易用、界面友好、适于实验
室测试和产品测试的车载信息系统多功能测试平台及主控制器的控制结构。
本发明所采用的技术方案是一种车载信息系统多功能测试平台，包括依次相
连的汽车状态数据采集卡、主控制器和USB转CAN通讯卡，其中，所述的汽车状态数据采集
卡通过CAN总线外接汽车或汽车电控硬件模拟设备，用于实现测试平台对外接测试用实验
汽车或汽车电控硬件模拟设备的汽车状态数据采集和保存管理；所述的USB转CAN通讯卡
通过USB接口连接车载信息系统，用于实现主控制器与车载信息系统之间的数据传输。 所述的汽车状态数据采集卡包括有集成了扩展的SDRAM和FLASH的采集芯片，所
述的采集芯片外围设置有CAN接口电路、串口电路、调试串口 、 JTAG接口和复位电路。 所述的采集芯片是通过本身的SPI接口与CAN接口电路连接。 所述的CAN接口电路包括有与采集芯片的SPI接口连接并进行通信的CAN控制
器，与CAN控制器连接的进行接收和发送的光电耦合器，与光电耦合器相连的CAN收发器以
及与CAN收发器相连的CAN总线。 —种车载信息系统多功能测试平台主控制器的控制结构，包括有主控制器与汽 车状态数据采集卡数据传输模块、主控制器与车载信息系统数据传输模块、车载信息系统
4多媒体模拟操作功能模块、车载信息系统实时故障报警测试模块、故障与车况样本数据库 模块、车载信息系统故障诊断性能评估功能模块、发动机系统故障模拟模块。 所述的汽车状态数据采集卡数据传输模块是通过RS232串口接收汽车状态数据
采集卡向主控制器传送的汽车状态信息；所述的主控制器与车载信息系统数据传输模块是
通过USB转CAN通讯卡实现主控制器与车载信息系统之间的数据传输。 所述的车载信息系统多媒体模拟操作功能模块包括有模拟操作界面和模拟操作
记录数据库，所述的模拟操作界面为用户提供一个设定包括发送命令类型、发送时间定时、
模拟操作效果显示的操作界面，所述的模拟操作记录数据库记录模拟操作的类型、时间、车
载信息系统运行状态的信息。 所述的车载信息系统实时故障报警测试模块包括有故障设定界面和汽车故障报 警代码数据库，所述的故障设定界面为用户提供一个具有发送故障选择、发送时间设定的 操作界面，并通过汽车状态数据采集卡数据传输模块向车载信息系统发送汽车电控系统故 障代码，所述的汽车故障报警代码数据库记录汽车故障报警代码、可能的故障原因、检修措 施的信息。
所述的故障与车况样本数据库模块包括有车况设定界面和样本数据库，所述的
车况设定界面为用户提供一个具有发送故障选择、发送时间设定以及样本数据导入的操作
界面，并通过汽车状态数据采集卡数据传输模块向车载信息系统发送汽车状态样本数据，
所述的样本数据库用来保存和管理汽车正常状态和各种故障状态的样本数据信息。 所述的车载信息系统故障诊断性能评估功能模块包括有诊断性能评估界面和样
本数据库，所述的诊断性能评估界为用户提供一个具有设定包括故障选择、发送时间及诊
断结果功能的操作界面，并通过汽车状态数据采集卡数据传输模块向车载信息系统发送实
时采集到的汽车状态样本数据，所述的样本数据库用来保存和管理采集到的汽车状态样本
数据信息。 所述的发动机系统故障模拟模块包括有车况设定界面和发动机模型程序，所述 的车况设定界面为用户提供一个设定包括发动机结构参数、故障选择、发送时间的操作界 面，运行发动机模型程序产生故障状态数据，并通过汽车状态数据采集卡数据传输模块向 车载信息系统发送汽车状态样本数据，所述的发动机模型程序包括电控单元、发动机喷油 系统模型、发动机点火系统模型。 本发明的车载信息系统多功能测试平台及主控制器的控制结构，成本低、简便易
用、界面友好、适于实验室测试和产品测试的车载信息系统多功能测试平台，具有故障状态 模拟、故障报警代码发送、汽车信息显示和多媒体娱乐功能的模拟操作等功能。 本发明的优越性在于①设计了汽车状态数据采集卡、测试平台主控制器、USB转 CAN通讯卡构成的车载信息系统多功能测试平台设计方案；②设计了满足ODBII标准的汽 车专用诊断CAN通讯协议的汽车状态数据采集卡，可实现与满足协议要求的汽车CAN总线 系统通讯或与满足协议要求的汽车电控硬件模拟设备通讯；③设计了车载信息系统多媒体 模拟操作功能软件模块，通过向车载信息系统发送模拟操作命令实现GPS导航、播放电影、 浏览图片、播放音乐、车载蓝牙免提等多媒体娱乐功能的模拟启动操作。④设计了车载信息 系统实时故障报警测试模块、故障与车况样本数据库模块、车载信息系统故障诊断性能评 估功能程序、发动机系统故障模拟模块。⑤设计了故障与车况样本数据库模块，用于在无外接汽车和汽车电控硬件模拟设备或无发动机系统故障模拟模型情况下通过发送采集到的 正常状态和各种故障状态的样本数据来测试车载信息系统的故障诊断功能。⑥设计了车载 信息系统故障诊断性能评估功能程序用于在外接测试用实验汽车或汽车电控硬件模拟设 备情况下通过发送采集到的正常状态和各种故障状态的样本数据来测试车载信息系统的 故障诊断功能。⑦发动机系统故障模拟模块用于在无外接汽车和汽车电控硬件模拟设备情 况下根据发动机系统故障模拟模型产生各种故障状态的样本数据来测试车载信息系统的 故障诊断功能。
图l是本发明的车载信息系统多功能测试平台的总体结构示意2是本发明所涉的汽车状态数据采集卡的电路结构图3是本发明所涉的CAN接口电路的电路结构图。
1 :汽车状态数据采集卡2 :主控制器3 :USB转CAN通讯卡4 :车载信息系统5 :采集芯片6 : SDRAM7 :SDRAM8 :FLASH9 :电源10 :CAN接口电路11 :串口电路12 :调试串口13 :JTAG接口14:复位电路15 :电源16 :CAN控制器17 :光电耦合器18 :CAN收发器19 :CAN总线a:发送高速光电耦合器B:接收高速光电耦合器
具体实施例方式
下面结合实施例和附图对本发明的车载信息系统多功能测试平台及主控制器的 控制结构做出详细说明。
如图1所示，本发明的车载信息系统多功能测试平台，包括依次相连的汽车状态 数据采集卡1、主控制器2和USB转CAN通讯卡3，其中，所述的汽车状态数据采集卡1通过 CAN总线外接汽车或汽车电控硬件模拟设备，用于实现测试平台对外接测试用实验汽车或 汽车电控硬件模拟设备的汽车状态数据采集和保存管理；所述的USB转CAN通讯卡3通过 USB接口连接车载信息系统4，用于实现主控制器2与车载信息系统4之间的数据传输。
所述的测试平台主控制器2采用型号为IPC-9613的高性能工控机。
所述的USB转CAN通讯卡选用工业级USB转CAN通讯适配器产品。
所述的车载信息系统采用专利申请号为201010300608. 8中所提供的系统。
如图2所示，所述的汽车状态数据采集卡1包括有集成了扩展的SDRAM 6、7和 FLASH 8的采集芯片5，所述的采集芯片5外围设置有CAN接口电路10、串口电路11、调试 串口 12、JTAG接口 13和复位电路14。所述的采集芯片5采用S3C2440A芯片。
所述的汽车状态数据采集卡还具有如下在Windows CE操作系统下用EVC进行程
6序设计的软件，具体包括汽车CAN总线协议程序、串口通讯程序以及汽车状态数据管理程
序。所述的汽车CAN总线协议程序是满足ODBII标准的汽车专用诊断CAN通讯协议，实现与
满足协议要求的汽车CAN总线系统通讯或与满足协议要求的汽车电控硬件模拟设备通讯。 所述的采集芯片5是通过本身的SPI接口与CAN接口电路10连接。 如图3所示，所述的CAN接口电路10包括有与采集芯片5的SPI接口连接并进行
通信的CAN控制器16，与CAN控制器16连接的进行接收和发送的光电耦合器17，与光电耦
合器17相连的CAN收发器18以及与CAN收发器18相连的CAN总线19。所述的CAN控制
器16采用MCP2510芯片，并与S3C2440A内部集成的SPI控制器连接。所说的串口电路采用S3C2440A内部集成的UART与MAX3244构成RS 232通讯接□。 本发明的车载信息系统多功能测试平台主控制器的控制结构，包括有主控制器与汽车状态数据采集卡数据传输模块、主控制器与车载信息系统数据传输模块、车载信息系统多媒体模拟操作功能模块、车载信息系统实时故障报警测试模块、故障与车况样本数据库模块、车载信息系统故障诊断性能评估功能模块、发动机系统故障模拟模块。 所述的汽车状态数据采集卡数据传输模块是通过RS232串口接收汽车状态数据采集卡1向主控制器2传送的汽车状态信息；所述的主控制器2与车载信息系统数据传输模块是通过USB转CAN通讯卡3实现主控制器2与车载信息系统4之间的数据传输。
所述的车载信息系统多媒体模拟操作功能模块，通过向车载信息系统发送模拟操作命令实现GPS导航、播放电影、浏览图片、播放音乐、车载蓝牙免提等多媒体娱乐功能的模拟启动操作，并将模拟操作信息保存。包括有模拟操作界面和模拟操作记录数据库，所述的模拟操作界面为用户提供一个设定包括发送命令类型、发送时间定时、模拟操作效果显示的操作界面，所述的模拟操作记录数据库记录模拟操作的类型、时间、车载信息系统运行状态的信息。 所述的车载信息系统实时故障报警测试模块，用于测试车载信息系统对汽车电控
系统故障的实时显示和管理功能。包括有故障设定界面和汽车故障报警代码数据库，所述
的故障设定界面为用户提供一个具有发送故障选择、发送时间设定的操作界面，并通过汽
车状态数据采集卡数据传输模块向车载信息系统发送汽车电控系统故障代码，所述的汽车
故障报警代码数据库记录汽车故障报警代码、可能的故障原因、检修措施的信息。 所述的故障与车况样本数据库模块，用于在无外接汽车和汽车电控硬件模拟设备
或无发动机系统故障模拟模型情况下通过发送采集到的正常状态和各种故障状态的样本
数据来测试车载信息系统的故障诊断功能。包括有车况设定界面和样本数据库，所述的车
况设定界面为用户提供一个具有发送故障选择、发送时间设定以及样本数据导入的操作界
面，并通过汽车状态数据采集卡数据传输模块向车载信息系统发送汽车状态样本数据，所
述的样本数据库用来保存和管理汽车正常状态和各种故障状态的样本数据信息。 所述的车载信息系统故障诊断性能评估功能模块，用于在外接测试用实验汽车或
汽车电控硬件模拟设备情况下通过发送采集到的正常状态和各种故障状态的样本数据来
测试车载信息系统的故障诊断功能。包括有诊断性能评估界面和样本数据库，所述的诊
断性能评估界为用户提供一个具有设定包括故障选择、发送时间及诊断结果功能的操作界
面，并通过汽车状态数据采集卡数据传输模块向车载信息系统发送实时采集到的汽车状态样本数据，所述的样本数据库用来保存和管理采集到的汽车状态样本数据信息。 所述的发动机系统故障模拟模块，用于在无外接汽车和汽车电控硬件模拟设备情
况下根据发动机系统故障模拟模型产生各种故障状态的样本数据来测试车载信息系统的
故障诊断功能。包括有车况设定界面和发动机模型程序，所述的车况设定界面为用户提
供一个设定包括发动机结构参数、故障选择、发送时间的操作界面，运行发动机模型程序产
生故障状态数据，并通过汽车状态数据采集卡数据传输模块向车载信息系统发送汽车状态
样本数据，所述的发动机模型程序包括电控单元、发动机喷油系统模型、发动机点火系统模型。 本发明的车载信息系统多功能测试平台及主控制器的控制结构的原理为系统包括汽车状态数据采集卡、主控制器和USB转CAN通讯卡。在汽车状态数据采集卡主要集成了 ARM S3C2440A及其扩展SDRAM、 FLASH等片外存储器、CAN接口电路、串口电路等功能电路，实现测试平台对外接测试用实验汽车或汽车电控硬件模拟设备的汽车状态数据采集和保存管理。汽车状态数据采集卡通过RS232串口与主控制器进行数据传输，并通过主控制器将状态数据传输给车载信息系统，主控制器采用高性能工控机(IPC-9613)，其软件模块由主机与汽车状态数据采集卡数据传输模块、主机与车载信息系统数据传输模块、车载信息系统多媒体模拟操作功能模块、车载信息系统实时故障报警测试模块、故障与车况样本数据库模块、车载信息系统故障诊断性能评估功能程序、发动机系统故障模拟模块等构成，其作用包括实现与数据采集卡的通讯；实现主控制器和车载信息系统之间的数据传输；通过向车载信息系统发送模拟操作命令实现GPS导航、播放电影、浏览图片、播放音乐、车载蓝牙免提等多媒体娱乐功能的模拟启动操作，并将模拟操作信息保存；测试车载信息系统对汽车电控系统故障的实时显示和管理功能；在无外接汽车和汽车电控硬件模拟设备或无发动机系统故障模拟模型情况下通过发送采集到的正常状态和各种故障状态的样本数据来测试车载信息系统的故障诊断功能；在外接测试用实验汽车或汽车电控硬件模拟设备情况下通过发送采集到的正常状态和各种故障状态的样本数据来测试车载信息系统的故障诊断功能；在无外接汽车和汽车电控硬件模拟设备情况下根据发动机系统故障模拟模型产生各种故障状态的样本数据来测试车载信息系统的故障诊断功能。
权利要求
一种车载信息系统多功能测试平台，其特征在于，包括依次相连的汽车状态数据采集卡(1)、主控制器(2)和USB转CAN通讯卡(3)，其中，所述的汽车状态数据采集卡(1)通过CAN总线外接汽车或汽车电控硬件模拟设备，用于实现测试平台对外接测试用实验汽车或汽车电控硬件模拟设备的汽车状态数据采集和保存管理；所述的USB转CAN通讯卡(3)通过USB接口连接车载信息系统(4)，用于实现主控制器(2)与车载信息系统(4)之间的数据传输。
2. 根据权利要求1所述的车载信息系统多功能测试平台，其特征在于，所述的汽车状 态数据采集卡(1)包括有集成了扩展的SDRAM(6、7)和FLASH(8)的采集芯片(5)，所述 的采集芯片(5)外围设置有CAN接口电路(10)、串口电路(11)、调试串口 (12)、 JTAG接口 (13)和复位电路(14)。
3. 根据权利要求2所述的车载信息系统多功能测试平台，其特征在于，所述的采集芯 片(5)是通过本身的SPI接口与CAN接口电路(10)连接。
4. 根据权利要求3所述的车载信息系统多功能测试平台，其特征在于，所述的CAN接 口电路(10)包括有与采集芯片(5)的SPI接口连接并进行通信的CAN控制器(16)，与CAN 控制器(16)连接的进行接收和发送的光电耦合器(17)，与光电耦合器(17)相连的CAN收 发器(18)以及与CAN收发器(18)相连的CAN总线(19)。
5. —种车载信息系统多功能测试平台主控制器的控制结构，其特征在于，包括有主 控制器与汽车状态数据采集卡数据传输模块、主控制器与车载信息系统数据传输模块、车 载信息系统多媒体模拟操作功能模块、车载信息系统实时故障报警测试模块、故障与车况 样本数据库模块、车载信息系统故障诊断性能评估功能模块、发动机系统故障模拟模块。
6. 根据权利要求5所述的车载信息系统多功能测试平台主控制器的控制结构，其特征 在于，所述的汽车状态数据采集卡数据传输模块是通过RS232串口接收汽车状态数据采集 卡(1)向主控制器(2)传送的汽车状态信息；所述的主控制器(2)与车载信息系统数据传 输模块是通过USB转CAN通讯卡(3)实现主控制器(2)与车载信息系统(4)之间的数据传 输。
7. 根据权利要求5所述的车载信息系统多功能测试平台主控制器的控制结构，其特征在于，所述的车载信息系统多媒体模拟操作功能模块包括有模拟操作界面和模拟操作记录数据库，所述的模拟操作界面为用户提供一个设定包括发送命令类型、发送时间定时、模 拟操作效果显示的操作界面，所述的模拟操作记录数据库记录模拟操作的类型、时间、车载 信息系统运行状态的信息。
8. 根据权利要求5所述的车载信息系统多功能测试平台主控制器的控制结构，其特征在于，所述的车载信息系统实时故障报警测试模块包括有故障设定界面和汽车故障报警代码数据库，所述的故障设定界面为用户提供一个具有发送故障选择、发送时间设定的操 作界面，并通过汽车状态数据采集卡数据传输模块向车载信息系统发送汽车电控系统故障 代码，所述的汽车故障报警代码数据库记录汽车故障报警代码、可能的故障原因、检修措施 的信息。
9. 根据权利要求5所述的车载信息系统多功能测试平台主控制器的控制结构，其特征在于，所述的故障与车况样本数据库模块包括有车况设定界面和样本数据库，所述的车况设定界面为用户提供一个具有发送故障选择、发送时间设定以及样本数据导入的操作界面，并通过汽车状态数据采集卡数据传输模块向车载信息系统发送汽车状态样本数据，所 述的样本数据库用来保存和管理汽车正常状态和各种故障状态的样本数据信息。
10. 根据权利要求5所述的车载信息系统多功能测试平台主控制器的控制结构，其特征在于，所述的车载信息系统故障诊断性能评估功能模块包括有诊断性能评估界面和样 本数据库，所述的诊断性能评估界为用户提供一个具有设定包括故障选择、发送时间及诊 断结果功能的操作界面，并通过汽车状态数据采集卡数据传输模块向车载信息系统发送实 时采集到的汽车状态样本数据，所述的样本数据库用来保存和管理采集到的汽车状态样本 数据信息。
11. 根据权利要求5所述的车载信息系统多功能测试平台主控制器的控制结构，其特征在于，所述的发动机系统故障模拟模块包括有车况设定界面和发动机模型程序，所述的 车况设定界面为用户提供一个设定包括发动机结构参数、故障选择、发送时间的操作界面， 运行发动机模型程序产生故障状态数据，并通过汽车状态数据采集卡数据传输模块向车载 信息系统发送汽车状态样本数据，所述的发动机模型程序包括电控单元、发动机喷油系统 模型、发动机点火系统模型。
全文摘要
一种车载信息系统多功能测试平台及主控制器的控制结构，平台是依次相连的汽车状态数据采集卡、主控制器和USB转CAN通讯卡，汽车状态数据采集卡通过CAN总线外接汽车或汽车电控硬件模拟设备，实现测试平台对外接测试用实验汽车或汽车电控硬件模拟设备的汽车状态数据采集和保存管理；USB转CAN通讯卡通过USB接口连接车载信息系统，实现主控制器与车载信息系统之间的数据传输。汽车状态数据采集卡有集成了扩展的SDRAM和FLASH的采集芯片，采集芯片外围设置有CAN接口电路、串口电路、调试串口、JTAG接口和复位电路。本发明成本低、简便易用，有故障状态模拟、故障报警代码发送、汽车信息显示和多媒体娱乐功能的模拟操作等功能。
文档编号G05B23/02GK101782778SQ20101010291
公开日2010年7月21日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者宗群, 岳有军, 李想, 王宗强, 窦立谦 申请人:天津大学