一种物流车车载远程控制终端的制作方法

本发明关于一种物流车车载远程控制终端。

背景技术：

随着对环保问题越来越重视，各大城市和地区纷纷推出域内燃油物流车的限行、禁行政策，电动物流车逐渐成为运输业青睐对象。目前，北京、上海、广州等一线城市已推出针对市内物流车的相关管理政策，虽具体实施形式不同，但无一例外的对市内营运的电动物流车提出要求：具备远程控制能力。这就要求电动物流车必须配备车载远程控制终端并兼容地方控制服务器。电动汽车相较于传统燃油汽车在应用环境上有着巨大的差别，尤其是电磁环境和车内电控网络环境，并且必须对关系到运营安全性的动力电池数据实现远程控制，目前由can总线获得，数据量大。而以往的远程控制终端无法实现在电动汽车上的有效应用。

相较传统燃油汽车，纯电动汽车can总线网络上还增加了诸多电气系统部件，如电池管理系统(bms)、dcdc、车载充电机等设备。传统燃油汽车各机械部件相对独立，单一部件损坏并不会导致其他车载设备的损坏，而电动汽车常常在电气系统上呈现“一损俱损”的情况。故必须对电动汽车电气系统中所有设备(尤其是动力电池组)的工作状态进行详尽的控制，及时发现、处理、记录故障。对于车载远程控制终端，电动汽车与传统燃油汽车的车内电控网络环境差异主要表现在“控制对象的差异”，应用于电动汽车的终端必须具备对电气系统多个can网络的接入能力，尤其是动力电池组的状态数据，必须精确到电池单体。这是功能上的需求。

传统燃油汽车的电磁干扰主要来源于汽油内燃机火花塞点火时的脉冲辐射，其能量集中于高频，且强度较低；而电动汽车的电磁干扰主要来源于大功率电机运行时的线路传导和空间感应，其电磁干扰主要集中于低频，且干扰强度远强于传统燃油汽车。来自电机、电机控制器的高强度干扰，会对车载通讯线路和电源线路产生较大的影响，如信号线共模干扰、电源线浪涌等。can总线电磁感应干扰会直接导致总线帧丢失、失真、错误，故障率大幅提高；而电源线路传导干扰产生的大功率浪涌可能直接损毁车载设备。车载远程控制终端必须适应电动汽车恶劣的电磁环境，设计强大的终端对外电气接口防护电路是必要的。这是性能上的需求。

技术实现要素：

本发明的目的是：针对电动物流车的应用环境，解决现有技术问题，设计一款远程控制终端，该方案可以有效满足电动物流车的远程控制需求，同时克服电动汽车应用环境带来的挑战，硬件上有效防护车载线路电磁干扰、软件上实现数据收发并行处理能力和高实时兼容性。

为实现上述技术目的，本发明提供一种物流车车载远程控制终端，其包括：微处理器mcu，所述微处理器mcu集成有can总线接口，其中：所述微处理器mcu还具有：卫星定位模块和数传模块gprs；所述can总线接口与车载can总线全接入通讯连接；所述卫星定位模块实时获取定位和状态，且所述数传模块gprs与移动互联网通讯连接，以与目标远程服务器交换数据。

本发明中的物流车车载远程控制终端可以有效满足电动物流车的远程控制需求，同时克服电动汽车应用环境带来的挑战，硬件上有效防护车载线路电磁干扰。

作为进一步的改进，所述can总线接口具有三路并实现与电动汽车应用环境下的整车can网络、电池can网络和充电can网络通讯连接，且所述微处理器mcu与整车控制器vcu、电池管理系统bms、电驱动控制器pcu、组合仪表icm、交流充电慢充、直流充电快充通讯连接。

作为进一步的改进，所述微处理器mcu还具有：时钟信号、bdm接口和掉电存储器eeprom；所述时钟信号对所述微处理器mcu的通讯和控制进行计时；所述bdm接口实现所述微处理器mcu读写内存、读写寄存器、下载程序和调试功能；所述掉电存储器eeprom实现本地数据的掉电存储。

作为进一步的改进，所述微处理器mcu集成4路can总线控制器、2路串行通讯接口sci、多路模拟量输入端口；且所述can总线接口由can收发器iso1050和若干滤波防护元件组成。

作为进一步的改进，所述若干滤波防护元件包括：静电防护tvs、共模滤波器、滤波电容、120ω端电阻；所述卫星定位模块支持北斗和gps双模式卫星定位；所述数传模块gprs为工业级支持gprs和gsm下的850mhz、900hmz、1800mhz、1900mhz四频。

作为进一步的改进，其软件架构采用状态机，以极限精简主循环的执行代码，正常工作状态下所有信息发送、处理与接收均由中断机制实现，且所述状态机共分为五个独立状态：掉电启动、未连接、未注册、等待、正常工作。

作为进一步的改进，在所述掉电启动状态中：执行所述数传模块gprs的上电重启子函数，并确认所述数传模块gprs启动成功，通过第一路串行通讯接口sci0发送字符串指令，配置所述卫星定位模块，选择卫星定位模式与语句输出模式，然后状态跳转至所述未连接状态；在所述未连接状态中：通过第二路串行通讯接口sci1收发字符指令对所述数传模块gprs进行配置，所述配置内容包括客户端参数、服务器端参数、服务器端地址、gprs信号质量检测；确认配置成功后与所述目标远程服务器建立tcp/ip连接，并开启透传模式，屏蔽所述数传模块gprs的其他无关功能，然后状态跳转至所述未注册状态；在所述未注册状态中：按照所述车载远程控制终端与所述目标远程服务器的数据交换协议，编制注册数据包，通过第二路串行通讯接口sci1逐字节byte发送给所述数传模块gprs，所述数传模块gprs再在所述透传模式下，按周期打包发送至所述目标远程服务器；注册数据发送完毕后，状态跳转至所述等待状态；在所述等待状态中：通过计时器中断pit进行计时，若注册应答时间超过30s、或收到代表注册失败的返回帧，则关闭所述透传模式，状态跳转到所述未连接模式，重新配置、启动数据连接；若收到代表注册成功的返回帧，则状态跳转至所述正常工作状态；在所述正常工作状态中：主循环不断查询标记flag变量，判断是否有数据包准备完毕，若有，则启动数据发送过程，将所述数据包由第二路串行通讯接口sci1、所述透传模式下的所述数传模块gprs发送至所述目标远程服务器。

作为进一步的改进，在所述透传模式下，所述数传模块gprs会不断检测数据链路是否出现异常，并会在异常时主动关闭与所述目标远程服务器之间的所述tcp/ip连接并通过第二路串行通讯接口sci1回报错误error字符串；此时状态跳转至所述未连接状态，尝试重新配置和建立数据连接。

作为进一步的改进，所述车载远程控制终端的主要数据收发、处理是通过多个中断函数实现：首先在存储器ram中定义结构体，建立并维护一个包含远程控制所需的所有整车、定位数据的动态数据库；通过所述多个中断函数更新、处理所述结构体，并结合相应状态变量组实现不同功能模块的数据并行收发、避免等待。

作为进一步的改进，所述多个中断函数包括：所述计时器中断pit，集成电路iic总线中断，can总线中断，和串行通讯接口sci中断；所述计时器中断pit实现所述车载远程控制终端定时发送和存储数据；所述集成电路iic总线中断实现控制数据本地长期存储、掉线重连补发；所述can总线中断实现整车信息获取、数据库更新；所述串行通讯接口sci中断实现实现从所述卫星定位模块获取定位数据、发送配置指令，以及与所述数传模块gprs指令、数据的交换和解析的自动、无等待的数据收发。

本发明车载远程控制终端的软件架构，实现数据收发并行处理能力和高实时兼容性。

附图说明

图1为车载远程控制终端原理图；

图2为软件架构原理图。

附图标记：1.微处理器mcu，2.can总线接口，3.卫星定位模块，4.数传模块gprs，5.时钟信号，6.bdm接口，7.掉电存储器eeprom。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明提供一种物流车车载远程控制终端，其包括：微处理器mcu(1)，所述微处理器mcu(1)集成有can总线接口(2)，其中：所述微处理器mcu还具有：卫星定位模块(3)和数传模块gprs(4)；所述can总线接口(2)与车载can总线全接入通讯连接；所述卫星定位模块(3)实时获取定位和状态，且所述数传模块gprs(4)与移动互联网通讯连接，以与目标远程服务器交换数据。

本发明中的物流车车载远程控制终端可以有效满足电动物流车的远程控制需求，同时克服电动汽车应用环境带来的挑战，硬件上有效防护车载线路电磁干扰。

作为进一步的改进，所述can总线接口(2)具有三路并实现与电动汽车应用环境下的整车can网络、电池can网络和充电can网络通讯连接，且所述微处理器mcu(1)与整车控制器vcu、电池管理系统bms、电驱动控制器pcu、组合仪表icm、交流充电慢充、直流充电快充通讯连接。

作为进一步的改进，所述微处理器mcu还具有：时钟信号(5)、bdm接口(6)和掉电存储器eeprom(7)；所述时钟信号(5)对所述微处理器mcu的通讯和控制进行计时；所述bdm接口(6)实现所述微处理器mcu读写内存、读写寄存器、下载程序和调试功能；所述掉电存储器eeprom(7)实现本地数据的掉电存储。

作为进一步的改进，所述微处理器mcu集成4路can总线控制器、2路串行通讯接口sci、多路模拟量输入端口；且所述can总线接口(2)由can收发器iso1050和若干滤波防护元件组成。

作为进一步的改进，所述若干滤波防护元件包括：静电防护tvs、共模滤波器、滤波电容、120ω端电阻；所述卫星定位模块(3)支持北斗和gps双模式卫星定位；所述数传模块gprs(4)为工业级支持gprs和gsm下的850mhz、900hmz、1800mhz、1900mhz四频。

作为进一步的改进，其软件架构采用状态机，以极限精简主循环的执行代码，正常工作状态下所有信息发送、处理与接收均由中断机制实现，且所述状态机共分为五个独立状态：掉电启动、未连接、未注册、等待、正常工作。

作为进一步的改进，在所述掉电启动状态中：执行所述数传模块gprs(4)的上电重启子函数，并确认所述数传模块gprs(4)启动成功，通过第一路串行通讯接口sci0发送字符串指令，配置所述卫星定位模块(3)，选择卫星定位模式与语句输出模式，然后状态跳转至所述未连接状态；在所述未连接状态中：通过第二路串行通讯接口sci1收发字符指令对所述数传模块gprs(4)进行配置，所述配置内容包括客户端参数、服务器端参数、服务器端地址、gprs信号质量检测；确认配置成功后与所述目标远程服务器建立tcp/ip连接，并开启透传模式，屏蔽所述数传模块gprs(4)的其他无关功能，然后状态跳转至所述未注册状态；在所述未注册状态中：按照所述车载远程控制终端与所述目标远程服务器的数据交换协议，编制注册数据包，通过第二路串行通讯接口sci1逐字节byte发送给所述数传模块gprs(4)，所述数传模块gprs(4)再在所述透传模式下，按周期打包发送至所述目标远程服务器；注册数据发送完毕后，状态跳转至所述等待状态；在所述等待状态中：通过计时器中断pit进行计时，若注册应答时间超过30s、或收到代表注册失败的返回帧，则关闭所述透传模式，状态跳转到所述未连接模式，重新配置、启动数据连接；若收到代表注册成功的返回帧，则状态跳转至所述正常工作状态；在所述正常工作状态中：主循环不断查询标记flag变量，判断是否有数据包准备完毕，若有，则启动数据发送过程，将所述数据包由第二路串行通讯接口sci1、所述透传模式下的所述数传模块gprs(4)发送至所述目标远程服务器。

作为进一步的改进，在所述透传模式下，所述数传模块gprs(4)会不断检测数据链路是否出现异常，并会在异常时主动关闭与所述目标远程服务器之间的所述tcp/ip连接并通过第二路串行通讯接口sci1回报错误error字符串；此时状态跳转至所述未连接状态，尝试重新配置和建立数据连接。

作为进一步的改进，所述车载远程控制终端的主要数据收发、处理是通过多个中断函数实现：首先在存储器ram中定义结构体，建立并维护一个包含远程控制所需的所有整车、定位数据的动态数据库；通过所述多个中断函数更新、处理所述结构体，并结合相应状态变量组实现不同功能模块的数据并行收发、避免等待。

作为进一步的改进，所述多个中断函数包括：所述计时器中断pit，集成电路iic总线中断，can总线中断，和串行通讯接口sci中断；所述计时器中断pit实现所述车载远程控制终端定时发送和存储数据；所述集成电路iic总线中断实现控制数据本地长期存储、掉线重连补发；所述can总线中断实现整车信息获取、数据库更新；所述串行通讯接口sci中断实现实现从所述卫星定位模块(3)获取定位数据、发送配置指令，以及与所述数传模块gprs(4)指令、数据的交换和解析的自动、无等待的数据收发。

本发明车载远程控制终端的软件架构，实现数据收发并行处理能力和高实时兼容性。

在优选的实施例中，本发明车载远程控制终端使用freescale的mc9s12xeq512maaa微处理器；航天华讯的hx6412北斗/gps双模卫星定位模块，实时获取定位和状态；华为的mg323-b工业级gprs数传模块，实现接入移动互联网，与目标远程服务器交换数据；采用atmel的at24c512存储器(eeprom)，实现本地数据的掉电存储；集成3路can总线接口iso1050，实现电动汽车车载can网络的全接入，保障控制数据的完整性。通过bdm接口实现系统读写内存、读写寄存器、下载程序等调试功能。

mcu核心控制器mc9s12xeq512，最高主频64mhz，集成4路can总线控制器、2路串行通讯接口、多路模拟量输入端口，高可靠性、高性能、高温度适应性的汽车级微控制器，满足车载远程控制终端的应用需求。

终端共设计实现3路can总线接口，实现电动汽车应用环境下的车载can总线全接入，即整车can网络、电池can网络和充电can网络。can总线接口由can收发器iso1050和若干滤波防护元件(静电防护tvs、共模滤波器、滤波电容、120ω端电阻)组成。iso1050是ti公司出品的电容隔离式can收发器，其实现can通讯的同时，可隔绝车内can总线网络上的传导、共模、差模干扰，保护mcu的硬件安全和信号完整性。

hx6412是我国自主研制的北斗/gps双模卫星定位模块，最高数据采集频率1hz，通过uart接口与mcu连接，数据输出符合nema-0183规定格式。

mg323-b是广泛使用的工业级数传模块，具有较高的可靠性、较广的流通销售渠道和较低的价格，符合本终端“适应量产”的设计目标。其支持gprs/gsm850mhz/900hmz/1800mhz/1900/mhz四频，mg323-b通过uart接口与mcu通信。

车载远程控制终端的软件架构采用“状态机”，极限精简主循环的执行代码，正常工作状态下所有信息发送、处理与接收均由中断机制实现终端状态机共分为五个独立状态：掉电启动、未连接、未注册、等待、正常工作。其主要状态间转换关系见图2。

在所述掉电启动状态中：执行所述数传模块gprs(4)的上电重启子函数，并确认所述数传模块gprs(4)启动成功，通过第一路串行通讯接口sci0发送字符串指令，配置所述卫星定位模块(3)，选择卫星定位模式与语句输出模式，然后状态跳转至所述未连接状态；

在所述未连接状态中：通过第二路串行通讯接口sci1收发字符指令对所述数传模块gprs(4)进行配置，所述配置内容包括客户端参数、服务器端参数、服务器端地址、gprs信号质量检测；确认配置成功后与所述目标远程服务器建立tcp/ip连接，并开启透传模式，屏蔽所述数传模块gprs(4)的其他无关功能，然后状态跳转至所述未注册状态；

在所述未注册状态中：按照所述车载远程控制终端与所述目标远程服务器的数据交换协议，编制注册数据包，通过第二路串行通讯接口sci1逐字节byte发送给所述数传模块gprs(4)，所述数传模块gprs(4)再在所述透传模式下，按周期打包发送至所述目标远程服务器；注册数据发送完毕后，状态跳转至所述等待状态；

在所述等待状态中：通过计时器中断pit进行计时，若注册应答时间超过30s、或收到代表注册失败的返回帧，则关闭所述透传模式，状态跳转到所述未连接模式，重新配置、启动数据连接；若收到代表注册成功的返回帧，则状态跳转至所述正常工作状态；

在所述正常工作状态中：主循环不断查询标记flag变量，判断是否有数据包准备完毕，若有，则启动数据发送过程，将所述数据包由第二路串行通讯接口sci1、所述透传模式下的所述数传模块gprs(4)发送至所述目标远程服务器。

终端主要数据收发、处理功能是通过中断函数实现的。在ram中定义结构体，建立并维护一个动态数据库(包含远程控制所需的所有整车、定位数据)，并通过多个中断函数更新、处理这些结构体，结合相应状态变量组实现不同功能模块的数据并行收发，无需等待。该机制主要由以下中断组成：

计时器中断(pit)：计时器中断实现了终端定时发送和存储数据。根据应用需要，该中断每0.5s触发一次并计数，计数周期为20，即最大计时周期为10s。每个周期(10s)内，该中断进行一次数据库快照，并根据终端与远程服务器的数据交换协议编制一个完整数据包，推送至iic发送缓存数组中，再启动存储过程将数据包存入终端本地的eeprom中；该中断进行4次本地存储状态的查询，若发现新存储但未发送至远程服务器的数据包，则查询当前模块工作状态，若模块处于正常工作状态，则依次(每次一个包)将数据包推送至sci1发送缓存数组，启动sci1发送过程(即发送至远程服务器)并将该数据包在本地存储中标记为“已发送”。由以上机制，该中断函数实现了三个功能：

①以10s为周期提供一个计时器，可用于心跳包检测；

②每10s存储一次控制数据；

③每10s发送四次控制数据(最大)；

iic总线中断：iic总线中断实现了控制数据本地长期存储、掉线重连补发。该中断函数与一组全局变量(字符、数组组合，实现自动、无等待的数据收发：即任何子函数只须按需配置全局变量、将数据写入iic发送缓存数组并主动发送第一个字符，该中断函数就可以实现剩余字符串的发送、发送和接收转换并结束iic操作过程。

can总线中断：can总线中断实现整车信息获取、数据库更新；该中断内解析can帧内容，并提取出特定数据存入数据库结构体，动态更新数据库。该中断不论模块工作在何种状态，都会被触发。

sci中断：sci接口是mcu与卫星定位模块、gprs数传模块通信的唯一方式，与上述中断相同，该中断函数和一组全局变量(字符、数组)组合，实现了自动、无等待的数据收发。其中sci0中断实现从卫星定位模块获取定位数据、发送配置指令；sci1中断实现与gprs数传模块指令、数据的交换和解析。

以上中断函数组成的中断处理机制与状态机一起，组成了本终端软件的主体部分。这种软件架构有以下特点：

①正常工作时主循环时间极短：故障时状态机状态转换快捷；

②mcu数据收发实现并行。

综上特点，本软件架构与实时性应用兼容性较好，除实现远程控制终端所需功能外，未来可在此基础上增添高实时性要求的功能应用或移植到某些高实时性应用模块上，实现功能集成。

应了解本发明所要保护的范围不限于非限制性实施方案，应了解非限制性实施方案仅仅作为实例进行说明。本申请所要要求的实质的保护范围更体现于独立权利要求提供的范围，以及其从属权利要求。