一种基于CAN总线的汽车数据采集及管理系统的制作方法

本发明涉及汽车数据处理技术领域，具体为一种基于CAN总线的汽车数据采集及管理系统。

背景技术：

近几年我国的汽车产业发展迅速，汽车的功能也在不断增强，数据采集和监测已经成为日益重要的监测技术，传统的数据采集系统由传感器、程控放大器、A/D转换器等部分组成，然而在现如今的汽车行业中，对汽车数据的实时性和便利性提出了更高的要求，即在满足低功耗的总体设计基础上，需要实时的获取现场采集数据的变化，同样的车辆综合控制系统中，各基构之间要交流的信息量也越来越大，传统汽车点对点的线束越来越复杂，占用的体积越来越大，传统的数据采集系统已经不能满足现代的需求。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种基于CAN总线的汽车数据采集及管理系统，系统结构完善，灵活性好，能够有效实现数据采集、管理和分析，灵敏度高延迟小，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于CAN总线的汽车数据采集及管理系统，包括数据采集模块和数据管理模块，所述数据采集模块和数据管理模块之间连接有数据传输模块，所述数据采集模块包括EMU控制单元，所述EMU控制单元的输入端连接有传感器模块，所述传感器模块安装在汽车的各个运动系统模块上；所述数据传输模块包括CAN总线单元和接口单元，所述接口单元连接到数据管理模块和数据采集模块；所述数据管理模块包括数据分析单元，所述数据分析单元的输入端连接有数据接收单元，输出端连接有数据发送单元，所述数据发送单元的输出端连接有远程服务器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述EMU控制单元包括MCU处理器，所述MCU处理器采用STM8208系列处理器芯片，MCU处理器连接有供电电源，MCU处理器内置有I²C接口，所述I²C接口连接到传感器模块。

作为本发明一种优选的技术方案，所述传感器模块包括数据采集卡，所述数据采集卡的输出端连接有测速传感器、温度传感器和开关状态传感器，所述测速传感器安装在车轮和发动机上，所述温度传感器安装在油箱和排气管上，所述开关状态传感器连接在控制开关的输出端。

作为本发明一种优选的技术方案，所述CAN总线单元包括CAN总线和CAN控制器，所述CAN控制器采用MCP2515芯片，CAN控制器内置有接收缓冲器，且CAN总线和CAN控制器之间还连接有CAN收发器，所述CAN收发器采用TJA1050系列芯片。

作为本发明一种优选的技术方案，所述接口单元包括RS232接口和UART转换接口，所述RS232接口的输出端连接有MAX232接口芯片，所述RS232接口连接到数据采集模块，UART转换接口连接到MCU处理器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述数据分析单元包括核心控制器，所述核心控制器采用32位的ARMCortex-M0系列芯片，核心控制器连接有输入键盘和液晶显示器，且核心控制器还连接有复位电路。

作为本发明一种优选的技术方案，所述数据接收单元包括解码器、动态随机存储器和备份存储器，所述动态随机存储器内置有动态数据库，备份存储器内置有静态数据库。

作为本发明一种优选的技术方案，所述数据发送单元包括编码器和网络适配器，所述编码器的输出端还连接有无线信号收发器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于CAN总线的汽车数据采集及管理系统，通过设置接口单元，利用RS232接口和UART转换接口不仅能够方便地实现物理连接，同时还能够方便地实现整体的数据传输；通过设置CAN总线单元，利用CAN控制器结合CAN收发器，有效实现数据采集模块与数据管理模块之间的数据传输，保证数据的完整性；通过设置输入键盘和液晶显示器，便于直接进行观察和控制操作，提高人机交互性；通过设置数据发送单元，利用网络适配器和无线信号收发器实现信道配置和无线传输操作，提高了数据传输的灵活性，能够更加便捷地实现远程数据监控；本发明系统结构完善，灵活性好，能够有效实现数据采集、管理和分析，灵敏度高延迟小。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为CAN总线单元电路原理图。

图中：1-数据采集模块；2-数据管理模块；3-数据传输模块；4-EMU控制单元；5-传感器模块；6-CAN总线单元；7-接口单元；8-数据分析单元；9-数据接收单元；10-数据发送单元；11-无线信号收发器；12-远程服务器；13-MCU处理器；14-供电电源；15-I²C接口；16-数据采集卡；17-测速传感器；18-温度传感器；19-开关状态传感器；20-CAN总线；21-CAN控制器；22-接收缓冲器；23-CAN收发器；24-RS232接口；25-UART转换接口；26-MAX232接口芯片；27-核心控制器；28-输入键盘；29-液晶显示器；30-解码器；31-动态随机存储器；32-备份存储器；33-编码器；34-网络适配器；35-复位电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种基于CAN总线的汽车数据采集及管理系统，包括数据采集模块1和数据管理模块2，所述数据采集模块1和数据管理模块2之间连接有数据传输模块3，所述数据采集模块1包括EMU控制单元4，所述EMU控制单元4的输入端连接有传感器模块5，所述传感器模块5安装在汽车的各个运动系统模块上；所述数据传输模块3包括CAN总线单元6和接口单元7，所述接口单元7连接到数据管理模块2和数据采集模块1；所述数据管理模块2包括数据分析单元8，所述数据分析单元8的输入端连接有数据接收单元9，输出端连接有数据发送单元10，所述数据发送单元10的输出端连接有远程服务器12；

所述EMU控制单元4包括MCU处理器13，所述MCU处理器13采用STM8208系列处理器芯片，MCU处理器13连接有供电电源14，MCU处理器13内置有I²C接口15，所述I²C接口15连接到传感器模块5；所述传感器模块5包括数据采集卡16，所述数据采集卡16的输出端连接有测速传感器17、温度传感器18和开关状态传感器19，所述测速传感器17安装在车轮和发动机上，所述温度传感器18安装在油箱和排气管上，所述开关状态传感器19连接在控制开关的输出端；所述CAN总线单元6包括CAN总线20和CAN控制器21，所述CAN控制器21采用MCP2515芯片，CAN控制器21内置有接收缓冲器22，且CAN总线20和CAN控制器21之间还连接有CAN收发器23，所述CAN收发器23采用TJA1050系列芯片；

所述接口单元7包括RS232接口24和UART转换接口25，所述RS232接口24的输出端连接有MAX232接口芯片26，所述RS232接口24连接到数据采集模块1，UART转换接口25连接到MCU处理器13；所述数据分析单元8包括核心控制器27，所述核心控制器27采用32位的ARMCortex-M0系列芯片，核心控制器27连接有输入键盘28和液晶显示器29，且核心控制器27还连接有复位电路35；所述数据接收单元9包括解码器30、动态随机存储器31和备份存储器32，所述动态随机存储器31内置有动态数据库，备份存储器32内置有静态数据库；所述数据发送单元10包括编码器33和网络适配器34，所述编码器33的输出端还连接有无线信号收发器11。

本发明的工作原理：所述数据采集模块1用于实现各处的数据采集操作，所述数据管理模块2用于对接收到的数据进行分析处理操作，所述数据传输模块3用于实现数据采集模块1与数据管理模块2之间的数据传输；

所述MCU处理器13采用STM8208系列处理器芯片，该芯片为8位单片机，基于哈佛结构并带有3级流水线扩展指令集，最高20MIPS24MHz存储器程序存储器，最多128k字节Flash，10k次擦写后在55C环境下数据可保存20年数据存储器，最多有16路通道I/O端口，80脚封装芯片上最多有60个I/O，包括18个高吸收电流输出非常强健的I/O口，具有强大的数据采集控制功能；

所述核心控制器27采用32位的ARMCortex-M0系列芯片，Cortex-M0为32位、3级流水线RISC处理器，其核心仍为冯·诺依曼结构，是指令和数据共享同一总线的架构，其运算能力可以达到0.9DMIPS/MHz，而与其他的16位与8位处理器相比，由于CortexM0的运算性能大幅提高，所以在同样任务的执行上CortexM0只需较低的运行速度，而大幅降低了整体的动态功耗；

所述CAN控制器21采用Microchip公司生产的控制器芯片MCP2515，它带有符合工业标准的通用SPI串行接口，满足CAN2.0技术规范，与市面上产品相比具有体积小，成本低，易于使用的特点；

(1)所述EMU控制单元4用于控制传感器模块5实现数据采集操作，所述MCU处理器13用于接收采集到的数据并进行初步压缩处理，控制进行发送，所述供电电源14为采集模块供电，所述I²C接口15用于连接传感器模块5中的数据采集卡16；所述测速传感器17用于采集当前汽车车轮和发动机的转速，所述温度传感器18用于采集当前的油箱温度、冷却剂温度和排放尾气温度，所述开关状态传感器19用于采集当前的各路开关状态信息，采集到的数据均为模拟信号，通过数据采集卡16转换成数字信号后送入MCU处理器13，MCU处理器13将结合搜到的数据进行格式转换后待发送；

(2)所述接口单元7用于实现数据采集模块1和数据管理模块2之间的物理连接，所述RS232接口24将MCU处理器13与MAX232接口芯片26之间连接起来，并且通过MAX232接口芯片26控制从MCU处理器13的信号输出；所述CAN控制器21的数据收发格式遵循ISO15765协议，数据格式包括标准帧和扩展帧，在MCP2515的配置模式中，设置CAN的波特率及数据帧格式，开启控制器报文接收中断，在中断产生后读取接收到的数据；所述CAN收发器23实现的是总线上传输的差动信号与CAN控制器21信号之间的转换，所述接收缓冲器22共有两个，通过配置RXB0CTRL采用滚存方式，可实现数据完整接收和发送；所述CAN总线20用于实现数据传输模块3与数据管理模块2之间的电气连接；

(3)所述数据接收单元9通过UART转换接口25，将CAN总线上的差动数据转换成串行数据，所述解码器30将转换后的数据进行解码操作并暂存至动态随机存储器31，同时建立动态数据库，解码后的数据送入数据分析单元8进行处理；所述核心控制器27接收到解码后的数据，并调用内部程序进行分析，判断当前值是否符合正常设定需求，处理后的数据存储至备份存储器32建立本地数据库；所述输入键盘28用于进行参数输入设置，所述液晶显示器29用于实现当前的状态参数实时显示；

(4)所述数据发送单元10用于实现无线数据发送传输，所述编码器33将待发送数据进行配置，所述网络适配器34用于进行网络参数配置，设定传输通道，所述无线信号收发器11将编码后的数据按照设定通道发送出去；所述远程服务器12访问相应的网络端口即可获得相应数据。

该基于CAN总线的汽车数据采集及管理系统，通过设置接口单元7，利用RS232接口24和UART转换接口25不仅能够方便地实现物理连接，同时还能够方便地实现整体的数据传输；通过设置CAN总线单元6，利用CAN控制器21结合CAN收发器23，有效实现数据采集模块1与数据管理模块2之间的数据传输，保证数据的完整性；通过设置输入键盘28和液晶显示器29，便于直接进行观察和控制操作，提高人机交互性；通过设置数据发送单元10，利用网络适配器34和无线信号收发器11实现信道配置和无线传输操作，提高了数据传输的灵活性，能够更加便捷地实现远程数据监控；本发明系统结构完善，灵活性好，能够有效实现数据采集、管理和分析，灵敏度高延迟小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。