一种用于动态特性测试的多用途低功耗控制装置及方法与流程

本发明涉及控制技术，尤其涉及一种用于动态特性测试的多用途低功耗控制装置及方法。

背景技术：

随着当前科学技术的高速发展，在汽车工程、国防科技等领域已越来越重视用实验来验证理论模型，通过实验测试结果与理论技术对比来验证和优化理论模型，从而设计出更完善的产品，因此对动态特性测试需求也越来越大。当前市面上的动态特性测试系统主要采用PC分析软件+数据采集系统模式，如设计具有USB接口的测试模块与PC配合构成完整的动态测试系统；也有设计出具有PCI或PCIe总线接口的采集板卡，将其内置在PC主板上，使PC具备系统动态特性测试的能力。这些解决方案的共同特点是体积较大、灵活性差，不便于个人携带和现场测数据实时分析；而已有的一体化系统动态特性测试仪则是相关公司开发的专用设备，与通用型数据采集卡兼容性差，不利于标准化或系统集成。

本发明所述的一种可用于动态特性测试的多用途低功耗控制装置通用性强、外设接口丰富、体积小且功耗低。该主控板集成了常见存储模块、通信接口，易于扩展外部数据采集卡，可配合无线便携式移动终端方便的进行现场测试和实时分析系统的动态特性。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于动态特性测试的多用途低功耗控制装置及方法。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种用于动态特性测试的多用途低功耗控制装置，包括：ARM处理器、OLED显示模块、DDR3 SDRAM、SPI Flash存储模块、eMMC存储模块、SD卡存储模块、GPS定位模块、有线通信模块、无线通信模块、充放电管理模块、供电电源模块以及外设模块，其中：所述ARM处理器与OLED显示模块、DDR3 SDRAM、SPI Flash存储模块、eMMC存储模块、SD卡存储模块、GPS定位模块、有线通信模块、无线通信模块、充放电管理模块、供电电源模块以及外设模块分别耦接；所述充放电管理模块管理电池充放电，根据系统需要动态切换外部AC适配器供电和电池供电路径。

可选的，所述有线通信模块包括以太网模块、USB模块和CAN总线模块。

可选的，所述无线通信模块包括WIFI模块。

可选的，所述ARM处理器型号为SAMA5D27，包括多个外设接口；所述SPI Flash存储模块型号为AT25DF321，作为系统程序和配置参数的存储介质；所述GPS定位模块型号为VK1613U7M3，用于解析天线接收的信号得到高精度的位置信息。

可选的，所述以太网模块型号为KSZ8081RNB，所述USB模块采用ARM集成的USB控制器，所述CAN总线模块采用ARM基础的CAN控制器，所述主控板通过USB模块、以太网模块与PC进行数据通信，所述主控板还通过CAN总线模块与标准CAN节点进行数据交换。

可选的，WIFI模块型号为RT5370WIFI芯片，主控板接收到数据后在ARM处理器控制下，写入SD卡存储模块的同时通过WIFI模块将数据发送出去。

可选的，所述外设模块包括但不限于SSI总线和I2C总线。

可选的，所述充放电管理模块型号为ACT8945A，对电池充放电进行管理；所述供电电源模块型号为BQ24250芯片，该芯片为高度集成的锂离子电池充电器和系统电源路径管理器件。

可选的，所述主控板通过I2C总线控制外部数据采集卡，所述SSI总线将数据采集卡中的数据传输给主控板。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种用于动态特性测试的多用途低功耗控制方法，包括：主控板上电后，从板载eMMC存储模块中加载linux系统至DDR3 SDRAM中；在linux系统控制下，ARM处理器通过I2C控制外部数据采集卡，包括采集参数设置、开始采集和停止采集；通过SSI总线接收数据采集卡发送的实时采集数据；ARM处理器接收到数据后缓存在内存中；以及通过无线网络将数据发送出去。

本发明具有如下有益效果：

本发明的用于动态特性测试的多用途低功耗控制装置及方法，解决了目前主控与数据采集卡兼容性差的问题，可方便与现有高精度通用型数据采集卡兼容。

附图说明

图1为本发明的所述一种用于动态特性测试的多用途低功耗控制装置的示意图；

图2为本发明的所述一种用于动态特性测试的多用途低功耗控制方法的流程图；

图3为本发明DDR3 SDRAM模块的示意图；

图4为本发明SPI Flash存储模块的示意图；

图5为本发明eMMC存储模块的示意图；

图6为本发明SD卡存储模块的示意图；

图7为本发明GPS定位模块的示意图；

图8为本发明CAN总线模块的示意图；

图9为本发明以太网模块的示意图；

图10为本发明的充放电管理模块的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

实施例1

本实施例提供了一种用于动态特性测试的多用途低功耗控制装置。该装置提供物理连接，通过I2C控制采集卡的工作时序、通过SSI总线接收数据、对采集数据的进行存储及通过通信网络转发，同时还负责为各个功能模块供电。

本发明的用于动态特性测试的多用途低功耗控制包括：ARM处理器101、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示模块102、DDR3SDRAM103、SPI Flash存储模块104、eMMC存储模块105、SD卡存储模块106、GPS定位模块107、有线通信模块108、无线通信模块109、充放电管理模块111、供电电源模块112以及外设模块110，其中：

ARM处理器101与OLED显示模块102、DDR3 SDRAM103、SPI Flash存储模块104、eMMC存储模块105、SD卡存储模块106、GPS定位模块107、有线通信模块108、无线通信模块109、充放电管理模块111、供电电源模块112以及外设模块110分别耦接；

充放电管理模块111管理电池充放电，根据系统需要动态切换外部AC适配器供电和电池供电路径。

其中，为了方便管理所有外设模块，采用Atmel公司的ARM芯片SAMA5D27作为主控MCU。SAMA5D27具有丰富的外设，包括百兆以太网端口、2x高速USB端口、双CAN、SDIO/SD/MMC、UART、SPI、I2C、软件调制解调器、12位ADC和32位定时器，它提供多种具有不同外设组合的型款，以便最好地匹配终端系统需求。为提高系统可靠性，将linux系统文件存放在板载eMMC MTFC4GLDEA-0M WT上，此外MTFC4GLDEA-0M WT接口基于SDIO 3.0协议，最高速度可达100Mbps，能够加快linux系统的启动速度。

多用途低功耗控制主控板不但要控制采集数据，还要对数据进行管理，如测试参数的保存和修改，采集数据的保存等，这些都需要系统具备数据非易失存储能力，考虑到系统稳定性和数据移动的便捷性，SPI Flash存储模块104采用闪速存储器AT25DF321作为系统程序和配置参数的存储介质，而将采集到的数据存放在可拆卸的SD卡模块内。

其中，为方便控制主控板与外部进行数据交互，控制主控板配置了有线通信模块和无线网络通信模块。有线通信模块包括有线通信模块108包括以太网模块、USB模块和CAN总线模块。，其中以太网模块选用KSZ8081RNB作为以太网PHY芯片，它是一款单电源供电的10M/100M以太网物理层收发器，支持RMII接口；USB模块采用ARM集成的USB控制器，并配合最新的USB typeC接口，提供与PC进行数据通信能力，可通过USB接口方便地将主控板中存储的数据导入到PC中；CAN总线模块采用ARM基础的CAN控制器，配合SN65HVD230CAN总线驱动器使主控板具备与其他CAN总线节点通信的能力。

无线通信模块109包括WIFI模块，采用带有USB2.0总线接口的RT5370WIFI芯片，该芯片工作于2.45GHz频段，内部集成802.11n协议，通信速率可达150Mbps，具有WiFi AP能力，此外它还集成了先进的电源管理单元，在系统不进行数据传输时关闭内部功能模块，降低系统功耗。主控板100接收到数据后在ARM处理器101控制下，写入SD卡存储模块106的同时通过WIFI模块将数据发送出去。

GPS定位模块107型号为VK1613U7M3，用于解析天线接收的信号得到高精度的位置信息。VK1613U7M3GPS模块是一个低功耗主芯片的超小外型GPS接收模组，它采用了新一代U-blox芯片，超高灵敏度，具备全方位功能，能满足专业定位的严格要求，它的水平精度可达2.5m，速度最高可达515m/s，更新频率可达10Hz，耗电量最大为25mA。

其中，外设模块110包括但不限于SSI总线和I2C总线。主控板100通过I2C总线控制外部数据采集卡，SSI总线将数据采集卡中的数据传输给主控板100。

其中，供电电源模块112采用可充电锂电池作为供电电源，为锂电池充放电管理和系统电源路径智能管理选用的是TI的BQ24250芯片，该芯片是高度集成的锂离子电池充电器和系统电源路径管理器件，这些器件主要是针对空间有限且含有高容量电池的便携式应用。电源路径管理特性使得BQ24250能够在对电池进行独立充电的同时从一个高效恒定频率DC-DC转换器为系统供电，该充电器一直监视电池电流并在系统负载所需电流高于输入电流限值时减少充电电流。此外，当外接电源不能提供系统峰值电流时，此电源路径管理架构允许电池补充系统电流需要。

其中，充放电管理模块111型号为ACT8945A，它是一款低成本、高效率的电源管理方案，能够对锂电池充放电进行管理。它对SAMA5D系列芯片的供电做了优化，具有3路DC-DC输出、4路LDO输出和I2C控制接口，能满足SAMA5D27上电和断电顺序和供电要求。

实施例2

本实施例提供了一种用于动态特性测试的多用途低功耗控制方法，图2为用于动态特性测试的多用途低功耗控制方法的流程图，包括：

步骤201：主控板100上电后，从板载eMMC存储模块中加载linux系统至DDR3 SDRAM中；

步骤202：在linux系统控制下，ARM处理器101通过I2C控制外部数据采集卡，包括采集参数设置、开始采集和停止采集；

步骤203：通过SSI总线接收数据采集卡发送的实时采集数据；

步骤204：ARM处理器101接收到数据后缓存在内存中；以及

步骤205：通过无线网络将数据发送出去。

软件完成各外设的初始化，监视硬件运行状态，负责数据的接收、处理、存储和转发，包括系统软件和应用软件。系统软件主要是linux操作系统和相关的外设管理驱动，它们主要用来管理处理器和其外设模块，监视硬件工作状态并将信息送入OLED显示模块，同时为应用软件提供平台支撑；应用软件是在系统和驱动的基础上，与各个外设进行数据通信：解析上位机的命令对硬件进行各项参数的配置，接收采集的数据并进行存储、回放和上传。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。