一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统和方法，包括彼此相连的数据采集单元、临时缓存单元和控制单元；数据采集单元实时采集车辆运行信息数据发送至临时缓存单元或者控制单元；临时缓存单元接收并存储数据采集单元所采集的操作系统启动过程中车辆运行信息数据，在操作系统启动成功之后将存储的数据发送至控制单元；控制单元在接收数据采集单元和临时缓存单元发送过来的车辆运行信息数据对数据进行处理。本发明使用了两个可相互通信的处理器，将数据采集功能独立出来由专门的控制器负责数据实时采集，设立临时缓存单元，系统启动的时候以及控制器有其他任务插入时，不会有车辆运行信息数据被漏采。
【专利说明】一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆【技术领域】，尤其涉及一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统和方法。
【背景技术】
[0002]车辆运行信息采集系统将车辆运行过程中产生的各种有效信号数据采集下来存储在本地，或通过无线网络回传至服务中心，以用于车辆运行数据分析或车辆运行状态监控。
[0003]由于车辆运行环境经常发生变化，该实时数据采集系统不仅需具有苛刻工况下的良好运行状态，还需保证突发状况下数据采集的时效性和系统可靠性。
[0004]通常，采集系统上电启动过程中会出现数据漏采的问题，例如一下两种情况:第一，车辆实时信息采集系统是一个多线程、多任务的系统，不仅要进行数据采集、压缩、封装、存储等，还需进行与后台的交互。因而该采集系统的控制逻辑设计十分复杂。若控制逻辑设计不当，当进行数据采集时，很可能因为其他任务的插入而导致采集中断或失去实时性；第二，采集系统上电启动过程中会出现数据漏采的问题。有些漏采的数据往往十分重要。对车辆运行信息采集时，假设采集系统启动耗时5s左右，若此时车辆也刚好启动，则在这段时间内，驾驶员完全有可能对车辆进行某些操作，如车门/车窗开闭、娱乐系统的操作等。这些数据的漏采将对车辆零部件使用寿命分析产生显著影响。
【发明内容】
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[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种应用于车辆运行信息采集系统的双处理器架构，能够实时数据采集系统，不仅需保证苛刻工况下的良好运行状态，还能保证突发状况下数据采集的时效性和系统可靠性。
[0006]为了解决上述技术问题本发明的技术方案为:一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统，包括彼此相连的数据采集单元、临时缓存单元和控制单元；数据采集单元，用于实时采集车辆运行信息数据，在得电后操作系统启动成功之前，将采集的数据发送至临时缓存单元，在操作系统启动成功之后，数据采集单元根据控制单元的指令将采集的数据直接发送至控制单元；临时缓存单元，用于接收并存储数据采集单元所采集的操作系统启动过程中车辆运行信息数据，在操作系统启动成功之后将存储的数据发送至控制单元；控制单元，用于在操作系统启动成功后接收数据采集单元和临时缓存单元发送过来的车辆运行信息数据，并对数据进行处理，操作系统正常运行中接收数据采集单元发送过来的车辆运行信息数据，并对数据进行处理。
[0007]较佳地，数据采集单元与总线通信模块和传感器模块相连，采集总线通信模块和传感器模块传送过来的车辆运行信息数据。
[0008]较佳地，数据采集单元包括内置的缓存器，用于存储从总线通信模块和传感器模块发送过来的车辆运行信息数据，数据采集单元以固定频率读取缓存器中存储的车辆运行信息数据，系统启动成功之前将所读取的车辆运行信息数据发送至临时缓存单元，系统启动成功之后将将所读取的车辆运行信息数据直接发送至数据采集单元。
[0009]较佳地，数据采集单元还包括内置的晶振校验器，用于消除数据采集时间上的误差。
[0010]较佳地，数据采集单元包括从总线通信模块和传感器模块采集车辆运行信息数据的MCU控制器，临时缓存单元包括铁电存储器，控制单元包括CPU处理器。
[0011]较佳地，临时缓存单元存储控制单元发送过来的配置文件信息，控制单元在系统启动时读取配置文件信息并检查是否为新的配置需求，若是则控制单元将新的配置信息文件发送给数据采集单元，由数据采集单元按照新的配置文件信息进行数据采集。
[0012]本发明的另一个技术方案是提供了 一种双处理器架构的车辆运行信息采集方法，包括以下步骤:(I)系统得电后操作系统启动成功之前，由数据采集单元实时采集车辆运行信息数据，并将所采集数据发送至临时缓存单元；(2)系统启动成功后，临时缓存单元将所存储的数据发送至控制单元，同时数据采集单元根据控制单元的指令实时采集车辆运行数据并直接发送至控制单元；控制单元对从临时缓存单元和数据采集单元接收到的车辆运行信息数据进行实时处理；(3)系统正常运行时，数据采集单元根据控制单元的指令实时采集车辆运行数据并直接发送至控制单元，由控制单元对从临时缓存单元采集到的车辆运行信息数据进行实时处理。
[0013]优选地，数据采集单元通过内设的晶振校验器，定时进行晶振校验，以消除数据采集时间上的误差。
[0014]优选地，当系统需要重新定义所需采集的车辆运行信息数据类型和采集频率的配置文件信息时，控制单元将配置文件信息存储于临时缓存单元，控制单元读取配置文件信息并检查是否为新的配置需求，若是则控制单元根据新的配置文件信息重新定义采集配置。
[0015]优选地，配置文件信息包括需要采集的车辆运行信息数据类型、数据长度和采集频率。
[0016]本发明的有益效果在于:使用了两个可相互通信的处理器，数据采集单元专门用于信号的采集，控制单元进行数据封装、压缩、存储、配置文件解析、数据传输等，并负责进行人机交互。将数据采集功能独立出来由专门的控制器负责数据实时采集，并且设立了临时缓存单元，保证系统启动的时候以及控制器有其他任务插入时，不会有车辆运行信息数据被漏采。该架构中的三个单元相互通信，实现数据实时采集、少量存储和外部通信的功能。本发明能应用于车辆运行信息采集和运行状态监控。结构简单、易实施、成本低，能保证数据采集的时效性和完整性。底层数据采集和上层操作系统相互独立，系统稳定。可适用于各种复杂运行工况，采集策略可调，灵活易更改。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例的结构示意图
[0018]图2为本发明实施例系统启动过程中数据流向示意图
[0019]图3为本发明实施例系统启动过程成功时数据流向示意图
[0020]图4为本发明实施例系统正常运行时数据流向示意图[0021]图中:1、CPU处理器2、MCU控制器3、铁电存储器4、缓存器5、总线通信模块6、传感器通信模块7、存储模块8、有线接口模块9、电源管理模块10、3G通信模块
【具体实施方式】
[0022]为使本发明更明显易懂，以优选实施例并结合附图作详细说明如下。
[0023]本发明提供了一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统，包括数据采集单元、临时缓存单元和控制单元。
[0024]在本实施例中数据采集单元采用MCU控制器2实现、临时缓存单元采用铁电存储器3实现、控制单元采用CPU处理器I实现。
[0025]如图1所示，MCU控制器2、铁电存储器3和CPU处理器I彼此两两相连接，均为双向通信。
[0026]MCU控制器2与总线通信模块5和传感器通信模块6相连，MCU控制器2内置的缓存器4用于存储从总线通信模块5和传感器通信模块6实时采集的过来的车辆运行信息数据；MCU控制器2以固定频率读取内置的缓存器4中存储的车辆运行信息数据，在得电后操作系统启动成功之前，将车辆运行信息数据发送至铁电存储器3，在操作系统启动成功之后，将车辆运行信息数据直接发送至CPU处理器I。
[0027]MCU控制器2内置晶振校验器，用于消除数据采集时间上的误差。
[0028]铁电存储器3是用于存放系统启动过程中车辆运行信息数据的临时缓存设备，在系统得电后系统启动成功之前接收并存储MCU控制器2发送过来的车辆运行信息数据，在操作系统启动成功之后发送至CPU处理器I。
[0029]CPU处理器1，用于数据文件压缩，以及与存储模块7、3G通信模块10等无线传输设备的交互，以及与上层操作系统的交互。在操作系统启动成功后接收MCU控制器2和铁电存储器3发送过来的车辆运行信息数据，并对数据进行上述的处理；操作系统正常运行中接收MCU控制器2发送过来的车辆运行信息数据，并对数据进行上述的处理。
[0030]CPU处理器I连接有电源管理模块9，实行单向通信；CPU处理器I还连接有3G通信模块10、存储模块7和有线接口模块8均实行双向通信。
[0031]铁电存储器3存储CPU处理器I发送过来的配置文件信息，包括需要采集的车辆运行信息数据类型、数据长度和采集频率。CPU处理器I在系统启动时读取配置文件信息并检查是否为新的配置需求，若是则CPU处理器I将新的配置信息文件发送给MCU控制器2，由MCU控制器2按照新的配置文件信息重新定义采集配置。
[0032]上述双处理器架构的车辆运行信息采集系统的工作流程为:
[0033]驾驶员进入车内扭转发动机钥匙使车辆上电，本系统随即获得电源，操作系统自动启动。
[0034]如图2所示，此时车辆总线通信模块5和传感器通信模块6上已有报文传输，操作系统启动成功之前，MCU控制器2根据CPU处理器I的指令获得信号采集需求，并按照采集频率从内置的缓存器4上读取数据，即时打包，通过与铁电存储器3之间的通信，将数据传送至铁电存储器3上存储。
[0035]一段时间之后，通常10秒钟以内，本系统启动完成，CPU处理器I与MCU控制器2之间和铁电存储器3之间的通信建立成功。[0036]如图3所示，系统启动成功之后，MCU控制器2放弃对铁电存储器3的控制，并将实时采集的数据包传递给CPU处理器I。CPU处理器I 一边与MCU控制器2通信接收实时数据包，一边与铁电存储器3通信接收启动阶段临时存放的数据包。铁电存储器3传送完临时存放的所有数据包后结束任务。
[0037]如图4所示，系统启动正常运行期间，MCU控制器2按照与之前同样的方式从内置缓存器4上读取采集信号数据，根据CPU处理器I的指令将数据传送至CPU处理器1，此时采集的数据类别包括车辆总线数据和传感器数据。
[0038]在系统工作期间，MCU控制器2每隔一段时间进行一次晶振校验，以消除数据采集时间上的误差。CPU处理器I接收MCU控制器2传来的数据包，校验成功之后按先后顺序将其写入数据文件；在数据文件时间戳上，CPU处理器I按照MCU控制器2采样周期依次写入每帧数据被采集时的绝对时间。
[0039]本发明通过MCU控制器2，把采集数据的任务独立出来，保证了数据采集的实时性与时间间隔的一致性。在CPU处理器I写文件时，即便任务被打断，也不会影响数据文件的结果，因为采集的数据帧和时间轴的每一帧是按次序关系对应的，脱离了绝对时间。
[0040]当数据文件达到配置文件指定的大小之后，CPU处理器I将其压缩和封装，文件的命名以写入的第一帧时间为准。封装好的数据文件由传输至存储模块7中存储，并随即通过3G通信模块10实时上传至后台服务中心。因网络信号不好导致的传输中断，CPU处理器I的控制模块按照断点续传规则处理。
[0041]当要更新所要采集信号的命令和频率时，CPU处理器I通过有线或无线方式接收到新的配置命令和新的配置文件，将配置信息存储在铁电存储器3中；系统启动时CPU处理器I首先从铁电存储器3中读取配置信息并检查是否为新的配置需求，若为新的配置需求，则CPU处理器I将新的配置文件发送给MCU控制器2重新定义采集配置，配置完成后系统重启，配置生效。
[0042]本发明使用了两个可相互通信的处理器，MCU控制器2主要应用于信号的采集，CPU处理器I进行数据封装、压缩、存储、配置文件解析、数据传输等。CPU处理器I安装有操作系统，可进行人机交互。另外，两个处理器之间还布置了微小的数据存储单元一铁电存储器3，用于存放采集系统启动过程中采集到的少量信号数据。该架构中的三个单元相互通信，实现数据实时采集、少量存储和外部通信的功能。
[0043]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统，其特征在于:包括彼此相连的数据采集单元、临时缓存单元和控制单元； 数据采集单元，用于实时采集车辆运行信息数据，在得电后操作系统启动成功之前，将采集的数据发送至临时缓存单元，在操作系统启动成功之后，数据采集单元根据控制单元的指令将采集的数据直接发送至控制单元； 临时缓存单元，用于接收并存储数据采集单元所采集的操作系统启动过程中车辆运行信息数据，在操作系统启动成功之后将存储的数据发送至控制单元； 控制单元，用于在操作系统启动成功后接收数据采集单元和临时缓存单元发送过来的车辆运行信息数据，并对数据进行处理，操作系统正常运行中接收数据采集单元发送过来的车辆运行信息数据，并对数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统，其特征在于:数据采集单元与总线通信模块和传感器模块相连，采集总线通信模块和传感器模块传送过来的车辆运行信息数据。
3.根据权利要求1所述的一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统，其特征在于:数据采集单元包括内置的缓存器，用于存储从总线通信模块和传感器模块接收到的车辆运行信息数据，数据采集单元以固定频率读取内置缓存器中存储的车辆运行信息数据，系统启动成功之前将所读取的车辆运行信息数据发送至临时缓存单元，系统启动成功之后将将所读取的车辆运行信息数据直接发送至数据采集单元。
4.根据权利要求1所述的一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统，其特征在于:数据采集单元还包括内置的晶振校验器，用于消除数据采集时间上的误差。
5.根据权利要求1所述的一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统，其特征在于:数据采集单元包括从总线通信模块和传感器模块采集车辆运行信息数据的MCU控制器，临时缓存单元包括铁电存储器，控制单元包括CPU处理器。
6.根据权利要求1所述的一种双处理器架构的车辆运行信息采集系统，其特征在于:临时缓存单元存储控制单元发送过来的配置文件信息，控制单元在系统启动时读取配置文件信息并检查是否为新的配置需求，若是则控制单元将新的配置信息文件发送给数据采集单元，由数据采集单元按照新的配置文件信息重新定义采集配置。
7.—种双处理器架构的车辆运行信息采集方法，其特征在于包括以下步骤: (1)系统得电后操作系统启动成功之前，由数据采集单元实时采集车辆运行信息数据，并将所采集数据发送至临时缓存单元； (2)系统启动成功后，临时缓存单元将所存储的数据发送至控制单元，同时数据采集单元根据控制单元的指令实时采集车辆运行数据并直接发送至控制单元；控制单元对从临时缓存单元和数据采集单元接收到的车 辆运行信息数据进行实时处理； (3)系统正常运行时，数据采集单元根据控制单元的指令实时采集车辆运行数据并直接发送至控制单元，由控制单元对从临时缓存单元采集到的车辆运行信息数据进行实时处理。
8.如权利要求7所述的一种双处理器架构的车辆运行信息采集方法，其特征在于:数据采集单元通过内设的晶振校验器，定时进行晶振校验，以消除数据采集时间上的误差。
9.如权利要求7所述的一种双处理器架构的车辆运行信息采集方法，其特征在于:当系统需要重新定义所需采集的车辆运行信息数据类型和采集频率的配置文件信息时，控制单元将配置文件信息存储于临时缓存单元，控制单元读取配置文件信息并检查是否为新的配置需求，若是则控制单元根据新的配置文件信息重新定义采集配置。
10.根据权利要求9所述的一种双处理器架构的车辆运行信息采集方法，其特征在于:配置文件信息包括需要采集`的车辆运行信息数据类型、数据长度和采集频率。
【文档编号】G06F15/16GK103489301SQ201310441227
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】余忠皋, 张宇探, 白傑 申请人:东风汽车公司