一种基于电动汽车数据采集功能的高精度实时时钟的制作方法

本实用新型涉及到新能源汽车技术领域，特别是一种基于电动汽车数据采集功能的高精度实时时钟。

背景技术：

在电动汽车的控制系统中，有些总线的控制节点需要一个精确统一的时钟，由于CAN总线系统属于分布式控制系统，系统节点内置的RTC时钟，一般情况下都是采用32.768KHz石英晶体振荡器，石英晶体振荡器产生一个连续的时钟脉冲，RTC电路通过分频从32.768kHz晶体振荡器中获取1Hz的时钟信号,晶体不能够在宽温范围内提供较高精度,会产生时间偏差，偏差的积累会时系统的时间偏移越来越大，同时由于供电电压偏差等因素，也会导致其时钟偏差，在有些情况下，由于振动或后备电池电压耗尽，使时钟电路断电，出现RTC时钟电路提供的时间与实际时间不一致等情况，最终导致总线系统模块(仪表、数据记录仪、远程数据模块、行车记录仪等)很难获得统一的时钟。在电动汽车实时数据采集时，系统内部需要一个稳定可靠的时钟电路，在进行数据记录时，处理器需要获取当前的系统时间，并对相应的数据添加时间标签后进行保存，当内部系统时钟出现偏差或失效后，对数据的采集和记录因为没有时效性，导致数据的采集失去意义。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基于电动汽车数据采集功能的高精度实时时钟，其包括北斗模块、CAN收发器、SD卡电路、实时时钟电路、处理器单元；

所述北斗模块与处理器单元交互式连接，所述CAN收发器与处理器单元交互式连接，SD卡电路与处理器单元交互式连接，实时时钟电路与处理器单元交互式连接。

较佳地，所述北斗模块接收卫星信号，所述卫星信号包括实时时间信号与位置信号。

较佳地，所述北斗模块接收卫星信号，将接收到时间信号传送给所述处理器单元，所述处理器单元将该时间信号与实时时钟电路进行同步，同时将时间信号通过CAN收发器发送给CAN总线网络上的其它节点，完成CAN总线的时间同步。

较佳地，处理器单元通过CAN收发器对CAN总线上的信息选择性的接收，并将接收的信息与北斗模块中传送过来的时间、位置信息进行处理，分类后通过SD卡电路保存。

较佳地，所述处理器单元通过SPI接口与SD卡电路相连接，所述SPI接口采用4线制进行数据通信，当处理器单元接收到数据并对数据打包完成的，触发一个写信号，处理器单元通过其硬件SPI接口与SD卡电路进行通讯，本实用新型采取按时间进行分类的方式，按日创建一个文件夹，在每日的文件夹中，每个文件的大小不超过2MB字节，当文件内容超过2MB时，关闭该文件，重新以当前时间创建一个新的文件夹并打开它，在写入一个时间标签后，随后写入需要保存的数据信息，完成一次数据写入和保存的过程。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的基于电动汽车数据采集功能的高精度实时时钟由于北斗模块的时间误差较小，采用卫星时间后，数据采集器可避免由于晶体频率、温度、电压误差等原因致的系统时间产生积累误差，同时，整个CAN总线网球均采用卫星时间，也使CAN总线系统的时间同步得到保证，时间的精度和一致性均有明显提高。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的基于电动汽车数据采集功能的高精度实时时钟的电路框图；

图2是本实用新型提供的SD卡的读写流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于电动汽车数据采集功能的高精度实时时钟，包括北斗模块、CAN收发器、SD卡电路、实时时钟电路、处理器单元；

所述北斗模块与处理器单元交互式连接，所述CAN收发器与处理器单元交互式连接，SD卡电路与处理器单元交互式连接，实时时钟电路与处理器单元交互式连接。

本实用新型通过北斗模块接收卫星信号，所述卫星信号包括实时时间信号与位置信号，将接收到的实时时间信号与位置信号传送给处理器单元，处理器单元将该信息与实时时钟的信息进行同步，同时将时间信息通过CAN总线发送给总线网络上的其它节点模块，完成CAN总线时间同步，处理器单元通过CAN总线收发器对总线上的信息有针对性的接收，并将接收的信息与北斗模块中传送过来的时间信号、位置信号进行处理，分类后保存在SD卡电路中，实现数据存储记录功能。

与处理器单元相连接的北斗模块，包含有一个输入前端和北斗模块UM220III组成，输入前端包含有GPS天线、射频前端低噪声放大器、声表面滤波器、对卫星信号进行接收、放大、滤波后输入到UM220III北斗模块，由UM220III北斗模块通过串行通讯接口向处理器定时传送时间和位置信号，其信号传送频率可以由处理器单元通过串行通讯接口进行配置，当处理器单元接收到UM220III北斗模块通过串行通讯接口发送过来的数据包后，对数据进行接收并进行校验，如果校验正确，则将该时间做为当前的系统时间，同时将该数据同步更新到实时时钟电路。

本实用新型实施例提供的实时时钟电路包括一个RTC实时时钟模块，RTC实时时钟模块为一个I²C总线的时钟模块DS3231，该时钟模块芯片内部集成一个具有温度补偿功能的晶体振荡器和晶体，提高了器件的长期工作精确度，处理器通过I²C总线与DS3231进行通讯，获取秒、分、时、星期、日期、月、年信息。时钟模块DS3231同时还具备时间备份功能，当车辆行驶在隧道、涵洞或停放于地下车库等接收不到卫星信号的场所时，北斗模块时间信息丢失，此时，系统则采用DS3231实时时钟模块提供的时间做为系统时间。

本实用新型实施例提供的SD卡电路包括SD卡，其通过SPI接口与处理器单元相连接，SD卡在现在的日常生活与工作中使用非常广泛，已经成为最为通用的数据存储卡。在很多设备上都采用SD卡作为其存储设备。其价格低廉、存储容量大、使用方便、通用性与安全性强等优点。SD卡支持SD方式与SPI方式读写。其中SD方式采用6线制，SPI方式采用4线制进行数据通信。SD方式时的数据传输速度与SPI方式要快，在本方案中采用SPI方式与处理器进行通讯，当处理器接收到数据并对数据打包完成的，触发一个写信号，此时，处理器通过其硬件SPI接口与SD卡进行通讯，如图2所示为SD卡的读写流程图，在数据的记录过程中，为了便于数据统计和分析，本方案采取了按时间进行分类的方式，按日创建一个文件夹，在每日的文件夹中，每个文件的大小不超过2MB字节，当文件内容超过2MB时，关闭该文件，重新以当前时间创建一个新的文件夹并打开它，在写入一个时间标签后，随后写入需要保存的数据信息，完成一次数据写入和保存的过程。

需要接收并保存的数据通CAN收发器来完成，处理器单元通过CAN收发器来接收总线上的CAN信息，并对其进行过滤，对需要接收并保存的数据进行接收，然后对数据进行分类预处理后，保存在处理器的缓存中，在进行数据保存时，处理器直接通过缓存对数据进行提取，增加了系统的运行效率。

为了实现CAN总线系统时钟的一致性，处理器单元还通过北斗模块的秒同步脉冲结合CAN总线接口定时向总线发送时间信息，在处理器单元通过串行通讯接口接收UM220III北斗模块时间信息的同时，UM220III北斗模块还通过硬件端口输出一个高精度的秒同步脉冲输出，其精度优于50ns，占空比为50％，1PPS信号上升沿为时间同步点。秒同步脉冲输出端口连接到处理器的输入捕捉端口，当该端口捕捉到一个上升沿信号时，触发处理器产生中断，处理器单元在中断服务程序中同步时间信息并通过CAN总线收发器发送到总线上，完成总线时钟同步，总线上其它节点在收到该时间同步的CAN信息后，进行CAN收发器接收，并更新当前系统的时间，完成对时钟的同步更新。

本实用新型由于北斗模块的时间误差较小，采用卫星时间后，数据采集器可避免由于晶体频率、温度、电压误差等原因致的系统时间产生积累误差，同时，整个CAN总线网络均采用卫星时间，也使CAN总线系统的时间同步得到保证，时间的精度和一致性均有明显提高。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。