专利名称：一种共轨行远程控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车电子领域，具体说是一种用于发动机远程诊断控制的共轨行 远程控制系统。
背景技术：
发动机是汽车的心脏，为汽车行走提供动力。控制技术对发动机性能及排放起着 决定性作用，随着人们对发动机节能与环保要求的不断提高，先进的管理及控制理念、策 略、软硬件架构、诊断和标定技术成为研究和开发的热点。发动机的工作状态更是人们实时 最关心的。然而一种基于GPS/GPRS技术，主要侧重于对发动机的远程诊断、维护以及远程控 制功能，并且具有分期付款、车队管理和防拆卸等功能的发动机远程诊断控制系统尚未见 报道。
实用新型内容为了及时了解发动机状态和故障系统以及进行车队管理，本实用新型的目的是提 供一种发动机远程诊断控制系统，为汽车机械设备和电气设备良好运行提供必不可少的完 整参数显示，对发动机进行维护、诊断和控制。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种共轨行远程控制系统，包 括共轨行远程控制单元和网络共轨行单元两部分；所述共轨行远程控制单元通过GPRS模 块传输网络与网络共轨行单元通讯连接；所述装有网络共轨行单元的车辆通过GPS模块进 行定位，通过GPRS模块将定位信息传递给共轨行远程控制单元；所述网络共轨行单元通过 CAN收发模块和K线收发模块与发动机的ECU连接；所述网络共轨行单元通过开关采集模 块与车辆传感器连接；用户计算机通过^ternet网络与共轨行远程控制单元连接，对装有 网络共轨行单元的车辆进行管理。网络共轨行模块包括中央控制器、CAN收发模块TO、数据存储模块、USB主机模 块、USB设备模块、GPS模块、模拟量采集模块U2、GPRS模块；具体连接结构为中央控制器 Ul与CAN收发模块TO通信连接，中央控制器Ul与数据存储模块UlO通信连接；中央控制器 Ul与USB主机模块U8通信连接，中央控制器Ul与USB设备模块U7通信连接；中央控制器 Ul与GPS模块U6连接，中央控制器Ul与GPRS模块U3连接；中央控制器Ul与模拟量采集 模块通信连接。所述GPRS模块U3内设置有SIM卡。中央控制器Ul通过USB主机模块与U 盘连接，通过USB设备模块与计算机连接。中央控制器Ul设有电源监控及看门狗。中央控 制器Ul还接有K线收发模块。所述网络共轨行模块包括中央控制器、数据存储模块、USB 主机模块、USB设备模块、GPS模块、电源供电模块及看门狗、模拟量采集模块、GPRS模块；所 述中央控制器(P0. 15, P0. 17, P0. 18, Pl. 19)脚分别与数据存储模块(SCK、SO、SI、&)脚
连接，中央控制器(DO D7、(^ , ψΕ、P0. 20,P0. 22,Pl. 12、P2. 11)脚分别与USB主机模块(DO D7、;^ , WR、A0、RSTI、&、rS_T)脚连接，中央控制器(PI. 27 PI. 29、
RESTOUT、Ρ°· 29>Ρ0. 30)脚分别与 USB 设备模块(!^t、SCL、SDA、r^T、DP,DM)
脚连接、中央控制器(RESKT、P2.24)脚分别与电源监控及看门狗Ull(RfT、WDI)脚连 接，中央控制器(P0. 10,PO. 11)脚分别经过电阻R95、R96与GPS模块(RXDUTXD1)脚连接， 中央控制器(P0. 9)脚与GPS模块(EXINTO)脚连接，中央控制器(P3. 16、P3. 21、P3. 30)脚 分别经过电阻R90、R92、R91与GPRS模块(T)CDO、DTRO、RTS0)脚连接，中央控制器(P3. 17 P3. 20、P3. 22)脚分别与GPRS模块的(RXDO、CTSO, DCDO, DSRO, RIO、)脚连接，中央控制器 (P3. 27、P3. 28)脚的输出分别与电阻R85、R87的一端连接，电阻的另一端分别与第三三极 管Q3、第四三极管Q4的基极连接，第三三极管Q3、第四三极管Q4的集电极分别与GPRS模 块(IGT、EMEGER0FF)脚连接，GPRS 模块(CCCLK、CCVCC、CCI0、CCRST、CCIN)脚分别与 SIM 卡 (CLK、VCC、DATA、RST、CD)脚连接，中央控制器(P0. 0、Ρ0. 1、Ρ2· 17)脚分别与CAN总线收发 模块(RXD、T)(D、S)脚连接，中央控制器(P0. 25)脚经过电阻R50与K线收发模块(0UTPUTA) 脚连接，K线收发模块(INPUTB-)的收入来自中央控制器(P0.沈)，GPS模块(RF-IN)脚的输 入阻抗为50欧姆的纽扣天线E1，模拟量采集模块基准源(V+)的输出给中央控制器(VREF) 脚，第一电压转换器的收入来自MV，输出+5V给USB主机模块、CAN总线收发模块、第二电 压转换器及第三电压转换器，第二电压转换器输出+3. 3V给中央控制器、USB设备模块、数 据存储模块、看门狗等，第三电压转换器输出3. 3V给GPS模块供电，放大器(第1脚、第7 脚)分别与中央控制器(P0. 23、P0. 24)脚连接，放大器的接收来自车上电阻型水温传感器 信号。本实用新型的有益效果是1.本实用新型采用GPRS通信方式，GPRS引入了分组交换传输模式，用户只有在发 送或接收数据期间才占用资源，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提 高了资源的利用率，这样传输速率高，可提供高达lKbit/s的传输速率；接入时间短，可缩 短为少于1秒，能提供快速即时的连接；GPRS用户的计费以通信的数量为主要依据，体现了 “得到多少、支付多少”的原则，这样，GPRS用户的连接时间可能长达数小时，却只支付相对 低廉的连接费用。因此，GPRS与原有的GSM比较在数据业务的承载和支持上都具有非常明 显的优势。2.本实用新型采用对早期发现发动机安全运行故障提供了重要的多功能参数，可 以大大减少发动机制造商以及使用者的维修成本。3.本实用新型采用对车队进行管理，有效的防止车辆丢失。
图1是本实用新型的系统结构图。图2-1是本实用新型网络共轨行模块电路框图。图2-2是图2-1的中央控制器及其外围电路原理图。图2-3是图2-1的CAN总线收发模块及K线收发模块电路原理图。图2-4是图2-1的USB驱动电路原理图。图2-5是图2-1的模拟量及开关采集模块电路原理图。[0017]图2-6是图2-1的数据存储模块及看门狗电路原理图。图2-7是图2-1的接口电路原理图。图2-8是图2-1的GPRS模块电路原理图。图2-9是图2-1的GPS模块电路原理图。图2-10是图2-1的电源供电模块电路原理图。图3是本实用新型CAN总线流程图。图4是本实用新型K总线流程图。图5是本实用新型USB主机模块流程图。图6是本实用新型USB设备模块流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，一种共轨行远程控制系统，包括共轨行远程控制单元和网络共轨行 单元两部分；所述共轨行远程控制单元通过GPRS传输网络与网络共轨行单元通讯连接；所 述装有网络共轨行单元的车辆通过GPS模块U6进行定位，通过GPRS将定位信息传递给共 轨行远程控制单元；所述网络共轨行单元通过CAN总线和K线收发模块U4与发动机的ECU 连接；所述网络共轨行单元I/O接口通过开关采集模块U9与车辆传感器连接；用户计算机 通过hternet网络与共轨行远程控制单元连接，对装有网络共轨行单元的车辆进行管理。网络共轨行模块包括中央控制器Ul、CAN总线收发器、数据存储模块、USB主机模 块U8、USB设备模块U7、GPS模块TO、模拟量采集模块U2、GPRS模块U3 ；具体连接结构为 中央控制器Ul与CAN总线收发器U5通信连接，中央控制器Ul与数据存储模块UlO通信连 接；中央控制器Ul与USB主机模块U8通信连接，中央控制器Ul与USB设备模块U7通信连 接；中央控制器Ul与GPS模块U6连接，中央控制器Ul与GPRS模块U3连接；中央控制器 Ul与模拟量采集模块U2通信连接。所述GPRS模块U3内设置有SIM卡。中央控制器Ul通 过USB主机模块U8与U盘连接，通过USB设备模块U7与计算机连接，中央控制器Ul设有 电源监控及看门狗U11。中央控制器Ul还接有K线收发模块U4。如图2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9、2-10 所示，本实用新型网络共轨 行模块包括中央控制器Ul及其外围电路、CAN收发模块U5及K线收发模块U4、USB主机模 块U8、USB设备模块U7、模拟量采集模块U2及开关采集模块U9电路、数据存储模块UlO及 看门狗Ull、GPRS模块U3、GPS模块U6、电源供电模块，具体连接结构为中央控制器Ul (P0. 15、P0. 17、P0. 18、Pl. 19)脚分别与数据存储器 UlO (SCK、SO、 31、6^)脚连接，中央控制器肌(00 07、5^、—、P0. 20、P0. 22、Pl. 12、P2. 11)脚分 别与USB主机模块U8 (DO D7、&、^R、A0、RSTI、(^、fi^T )脚连接，中央控制器 Ul (P1. 27 Pl. 29、▲TOUT、ρ°· 29、ρ°· 30)脚分别与 USB 设备模块 U7 ( J^T、SCL、 sda^RESET、DP、DM)脚连接、中央控制器Ul ( RESFT、P2. 24)脚分别与电源监控及看 门狗U11(R^T、WDI)脚连接，中央控制器Ul (P0. 10,P0. 11)脚分别经过电阻R95、R96与 GPS模块U6 (RXDUTXD1)脚连接，中央控制器Ul (P0. 9)脚与U6 (EXINTO)脚连接，中央控制 器 Ul (P3. 16、P3. 21、P3. 30)脚分别经过电阻 R90、R92、R91 与 GPRS 模块 U3(TXD0、DTRO、RTS0)脚连接，中央控制器 Ul (P3. 17 P3. 20、P3. 22)脚分别与 U3 的(RXDO、CTSO, DCDO, DSR0、RI0、)脚连接，中央控制器Ul (P3. 27、P3. 28)脚的输出分别与电阻R85、R87的一端连 接，电阻的另一端分别与第三三极管Q3、第四三极管Q4的基极连接，第三三极管Q3、第四三 极管Q4的集电极分别与GPRS模块U3 (IGT、EMEGER0FF)脚连接，GPRS模块U3 (CCCLK、CCVCC、 CCIO、CCRST、CCIN)脚分别与 SIM 卡(CLK、VCC、DATA、RST、CD)脚连接，中央控制器 Ul (P0. 0、 Ρ0·1、Ρ2·17)脚分别与CAN收发模块TO(RXD、T)(D、S)脚连接，中央控制器Ul (Ρ0. 25)脚 经过电阻R50与比较器U4 (0UTPUTA)脚连接，比较器U4 (INPUTB-)的收入来自中央控制器 Ul (Ρ0. 26), U6(RF-IN)脚的输入阻抗为50欧姆的纽扣天线Ε1，模拟量采集模块U2基准源 (V+)的输出给中央控制器Ul (VREF)脚，第一电压转换器U13的收入来自MV，输出+5V给 USB主机模块U8、CAN收发模块TO、第二电压转换器及第三电压转换器，第二电压转换器U14 输出+3. 3V给中央控制器Ul、USB设备模块U7、数据存储模块U10、看门狗Ull等，第三电 压转换器输出3. 3V给GPS模块TO供电，放大器U12 (第1脚、第7脚)分别与中央控制器 Ul (P0. 23, P0. 24)脚连接，放大器U12的收入来自车上电阻型水温传感器。本实施例中央控制器Ul采用LPC2478芯片，数据存储模块UlO采用FM25L256B-G 芯片，电源监控及看门狗Ull采用SP706SEN芯片，CAN收发模块U5采用TJA1050芯片，K线 收发模块U4采用UC903芯片，USB主机模块U8采用CH374S芯片，USB设备模块U7采用 ISP1301芯片，GPS模块U6采用NE0-5Q，GPRS模块U3采用MC52I，第一电压转换器U13采 用LM2596S-5. 0芯片，第二电压转换器U14和第三电压转换器U15采用SPXl 117-3. 3芯片， 模拟量采集模块U2采用LM4040EEM3-2. 5芯片。如图3所示，所述中央控制器Ul内存储有CAN总线协议栈，符合IS011992标准。 负责对CAN总线的报文进行处理，由CAN总线收发模块U5处理数据并传给CAN线，CAN收 发模块U5将数据转换成CAN数据流并通过CAN线发送出去；同时CAN收发模块U5也接收 CAN线的数据，经过CAN收发模块U5处理后传给中央控制器Ul。CAN收发模块U5执行了 CAN协议数据链路层和物理层的功能，在应用层上采用J1939通讯协议，此协议对汽车中应 用到的各类参数进行了规定。CAN收发模块U5包括了 CAN内核模块，根据CAN2. OB规范控制CAN帧的发送和接 收；CAN接口模块，包含了实现中央处理器Ul与CAN控制器连接的特殊功能寄存器，对重要 CAN寄存器的访问通过快速自动增加的寻址特性对特殊功能寄存器的位寻址来实现；CAN 控制器的发送缓冲区模块，能够保存完整的CAN信息标准或扩展格式帧。只要通过中央处 理器Ul启动发送信息，字节就从发送缓冲区传输到CAN内核模块。当接收一个信息时，CAN 内核模块将串行位流转换成并行数据输入到接收滤波器，通过该可编程滤波器，由软件对 实际收到的信息进行筛选和判断，所有由接收滤波器接收的数据都保存在FIF0(64字节) 中。每个接收滤波器都有32位区分符、32位代码和32位屏蔽；所有滤波器配置都可在运 行中改变。具体流程为首先进行系统初始化并设置中断，然后当CAN线上有数据时进入中 断，在中断中把CAN信息以一定格式压入系统的消息队列中；之后对接收到的数据进行解 析校验并转换成GPRS协议，存入全局缓存；在定时器中断触发后，把全局缓存中的信息通 过GPRS发给服务器。如图4所示，K线收发模块U4的总线协议运行于网络共轨行模块上，负责对K总
7线的报文进行处理，存储在中央控制器Ul中。K总线的报文包括报文头、数据域和校验和三部分，其中报文头包含格式字节、目 标地址(可选)、源地址(可选)和附加长度信息(可选)。在开始诊断服务之前，诊断设 备必须对E⑶进行初始化，通过E⑶的响应获取E⑶的源地址、通讯波特率、支持的报文头 格式、定时参数等信息。ECU所支持的报文头和定时参数信息包含在ECU返回的“关键字” 中。关键字由两字节构成。完成初始化过程后，诊断设备和ECU方可进行应用层的诊断服 务和响应，符合ISO 14230-3服务规范。具体流程为首先进行系统初始化，然后建立各种任务，然后通过K总线对ECU发 送请求命令，再发送相应的指令，等待E⑶反馈相应的指令数据。判断这个数据是否正确， 如果不正确要重新发送指令，如果正确就可以返回到主程序中。如图5所示，USB主机模块U8协议运行于网络共轨行模块上，负责主机重设外设、 主机给外设供电、外设通过缺省的地址0与主机通讯、主机给外设分配地址、主机请求外设 等一系列功能和设备描述符等。支持USB1. 1的全速和低速设备。具体流程为通过并口模式初始化USB主机模块U8，创建USB主任务，然后采用轮 询方式检测U盘连接并进行相应处理。U盘连接后，发出信号量，由另外的需要对U盘操作 的任务进行读写，在U盘拔出后，收回信号量，并重新检测U盘的连接。如图6所示，所述网络共轨行单元上存储有USB设备模块的协议，负责设备功能单 元的控制处理和数据传输。在USB协议中，将USB设备模块U7作为一个配置、端点和接口的集合。一般采用 USB描述符对该USB设备模块U7的功能进行描述。USB主机模块U8通过读取这些描述符 来使能该USB设备模块执行相应的功能，以及产品信息。在USB协议中，USB设备模块U7采 用标准的USB描述符来说明。具体流程为首先进行USB寄存器初始化并设置中断，然后创建枚举任务和协议 解析任务，当把USB接线插入电脑时，枚举任务会通过中断知道，从而开始枚举，枚举成功 后，电脑就能识别设备，从而操作员可以通过电脑上的专用软件与网络共轨行模块进行通 信，然后网络共轨行单元通过协议解析任务执行该操作。本实用新型为汽车工业提供完整的发动机远程诊断控制解决方案，是一种经济型 的发动机远程诊断控制系统，实现发动机的远程维护、诊断的一体化管理和控制。发动机远 程诊断控制系统美观大方、功能齐全、使用寿命长，并彻底解决了电磁干扰问题，提高了可 靠性和安全性能，提高汽车的整体质量和技术水平。
权利要求1.一种共轨行远程控制系统，其特征在于包括共轨行远程控制单元和网络共轨行单 元两部分；所述共轨行远程控制单元通过GPRS模块传输网络与网络共轨行单元通讯连接； 所述装有网络共轨行单元的车辆通过GPS模块进行定位，通过GPRS模块将定位信息传 递给共轨行远程控制单元；所述网络共轨行单元通过CAN收发模块和K线收发模块与发动机的ECU连接； 所述网络共轨行单元通过开关采集模块与车辆传感器连接；用户计算机通过hternet网络与共轨行远程控制单元连接，对装有网络共轨行单元 的车辆进行管理。
2.按权利要求1所述的一种共轨行远程控制系统，其特征在于网络共轨行模块包括中央控制器、CAN收发模块TO、数据存储模块、USB主机模块、USB 设备模块、GPS模块、模拟量采集模块U2、GPRS模块； 具体连接结构为中央控制器Ul与CAN收发模块U5通信连接，中央控制器Ul与数据存储模块UlO通信 连接；中央控制器Ul与USB主机模块U8通信连接，中央控制器Ul与USB设备模块U7通信 连接；中央控制器Ul与GPS模块U6连接，中央控制器Ul与GPRS模块U3连接； 中央控制器Ul与模拟量采集模块通信连接。
3.按权利要求2所述的一种共轨行远程控制系统，其特征在于 所述GPRS模块U3内设置有SIM卡。
4.按权利要求2所述的一种共轨行远程控制系统，其特征在于中央控制器Ul通过USB主机模块与U盘连接，通过USB设备模块与计算机连接。
5.按权利要求2所述的一种共轨行远程控制系统，其特征在于 中央控制器Ul设有电源监控及看门狗。
6.按权利要求2所述的一种共轨行远程控制系统，其特征在于 中央控制器Ul还接有K线收发模块。
7.按照权利要求1所述共轨行远程控制系统，其特征在于所述网络共轨行模块包括 中央控制器、数据存储模块、USB主机模块、USB设备模块、GPS模块、电源供电模块及看门 狗、模拟量采集模块、GPRS模块；所述中央控制器P0. 15、P0. 17、P0. 18、Pl. 19脚分别与数据存储模块SCK、SO、Si、脚连接，中央控制器DO D7、(J、—、P0. 20、P0. 22、Pl. 12、P2. 11脚分别与USB主机模块DO D7、R^)、▲、A0、RSTI、^、^t脚连接，中央控制器Pl. 27 Pl. 29、、Ρ°· 29、ρ°· 30 脚分别与 USB 设备模块 i、SCL、SDA、、DP、DM 脚连接、中央控制器、P2. M脚分别与电源监控及看门狗Ull的R^r. .、WDI脚连接，中 央控制器P0. 10、P0. 11脚分别经过电阻R95、R96与GPS模块RXDU TXDl脚连接，中央控 制器P0. 9脚与GPS模块EXINTO脚连接，中央控制器P3. 16、P3. 21、P3. 30脚分别经过电阻R90、R92、R91 与 GPRS 模块 TXDO、DTRO、RTSO 脚连接，中央控制器 P3. 17 P3. 20、P3. 22 脚 分别与GPRS模块的RXDO、CTSO, DCDO、DSRO, RIO脚连接，中央控制器P3. 27、P3. 28脚的输 出分别与电阻R85、R87的一端连接，电阻的另一端分别与第三三极管Q3、第四三极管Q4的 基极连接，第三三极管Q3、第四三极管Q4的集电极分别与GPRS模块IGT、EMEGER0FF脚连 接，GPRS 模块 CCCLK、CCVCC, CCIO、CCRST, CCIN 脚分别与 SIM 卡 CLK、VCC、DATA、RST、CD 脚 连接，中央控制器P0. 0、P0. 1、P2. 17脚分别与CAN总线收发模块RXD, TXD, S脚连接，中央 控制器P0. 25脚经过电阻R50与K线收发模块0UTPUTA脚连接，K线收发模块INPUTB-的 收入来自中央控制器P0. 26，GPS模块RF-IN脚的输入阻抗为50欧姆的纽扣天线E1，模拟 量采集模块基准源V+的输出给中央控制器VREF脚，第一电压转换器的收入来自MV，输出 +5V给USB主机模块、CAN总线收发模块、第二电压转换器及第三电压转换器，第二电压转换 器输出+3. 3V给中央控制器、USB设备模块、数据存储模块、看门狗等，第三电压转换器输出 3. 3V给GPS模块供电，放大器第1脚、第7脚分别与中央控制器P0. 23、P0. 24脚连接，放大 器的接收来自车上电阻型水温传感器信号。
专利摘要本实用新型公开一种共轨行远程控制系统，包括共轨行远程控制单元和网络共轨行单元两部分；所述共轨行远程控制单元通过GPRS模块传输网络与网络共轨行单元通讯连接；所述装有网络共轨行单元的车辆通过GPS模块进行定位，通过GPRS模块将定位信息传递给共轨行远程控制单元；所述网络共轨行单元通过CAN收发模块和K线收发模块与发动机的ECU连接；所述网络共轨行单元通过开关采集模块与车辆传感器连接；用户计算机通过Internet网络与共轨行远程控制单元连接，对装有网络共轨行单元的车辆进行管理。本实用新型采用GPS定位系统进行车队管理，防止车辆丢失。本系统集管理、诊断、控制于一体，实现发动机远程诊断、管理和控制。可以大大减少发动机使用者的维修成本。
文档编号G05B23/02GK201903785SQ20102024551
公开日2011年7月20日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者原峰, 崔成吉, 康利, 张晓 , 狄艳军, 齐晗 申请人:浙江中科正方电子技术有限公司