车载信息交互设备和车辆的制作方法

本发明涉及车辆信息交互技术领域，具体涉及一种车载信息交互设备和一种车辆。

背景技术：

随着电子技术和信息技术的发展，信息化通信已经广泛的运用于车辆信息的交互、控制中。目前的信息通讯中主要基于can((controllerareanetwork，控制器局域网络)总线、以太网、光纤协议等实现。can总线以其突出的可靠性、实时性、灵活性，成为目前应用最普遍的现场总线之一；而以太网凭借其成本低、开放性强以及具有广泛的软、硬件支持等优势，成为目前应用最广泛的互联网技术。由于can总线的传输速率受到传输距离的限制，在应用中往往以can总线作为现场控制局部网络，而以太网作为远程控制信息传输主干网，连接现场控制局部网络。

一般地，某种协议独立构成一个网络，不同协议、不同速率间无相互通讯，具有一定局域性。基于现场总线技术构建的车控系统网络，数据信息一般在车控系统网络内部进行传递，并不能直接和外部网络进行通信，信息无法直接与远程控制垂直集成。如何将不同协议，不同速率的信息流交互到一起，同时实现多协议间解析、交互、存储便成提升系统性能的关键。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题，提供了一种车载信息交互设备和车辆，能够实现不同协议、不同速率的信息流的交互，在保证高速数据流的前提下，完成各个协议传输数据的解析工作，大大方便了车辆信息的交互和车辆控制，并且，以车载终端的形式实现，安装使用较为方便。

本发明采用的技术方案如下：

一种车载信息交互设备，包括can模块、以太网模块和主控模块，所述can模块连接到can总线，所述can模块用于发送和接收can总线数据，所述以太网模块连接到以太网，所述以太网模块用于发送和接收以太网数据，所述主控模块分别与所述can模块和所述以太网模块相连，所述主控模块用于进行can总线与以太网之间的网络转换控制。

所述的车载信息交互设备还包括开关量模块，所述开关量模块与所述主控模块相连，所述主控模块用于将开关量信号通过所述开关量模块输出至受控装置。

所述的车载信息交互设备还包括存储模块，所述存储模块与所述主控模块相连，所述存储模块用于进行数据存储。

所述的车载信息交互设备还包括电源模块，所述电源模块用于为所述can模块、所述以太网模块、所述主控模块、所述开关量模块和所述存储模块供电。

所述以太网模块包括电光转换单元、光电转换单元、以太网信号接口采集单元和以太网功能单元。

所述主控模块包括at91rm9200处理器。

所述can模块包括mcp2510芯片。

所述以太网功能单元包括88e6097f芯片。

所述开关量信号包括差分开关量信号、程控开关量信号和光纤开关量信号。

一种车辆，包括上述车载信息交互设备。

本发明的有益效果：

本发明通过can模块发送和接收can总线数据，并通过以太网模块发送和接收以太网数据，以及通过分别与can模块和以太网模块相连的主控模块进行can总线与以太网之间的网络转换控制，由此，能够实现不同协议、不同速率的信息流的交互，在保证高速数据流的前提下，完成各个协议传输数据的解析工作，大大方便了车辆信息的交互和车辆控制，并且，以车载终端的形式实现，安装使用较为方便。

附图说明

图1为本发明实施例的车载信息交互设备的方框示意图；

图2为本发明一个实施例的车载信息交互设备的方框示意图；

图3为本发明一个具体实施例的车载信息交互设备的方框示意图；

图4为本发明一个实施例的电光转换单元的电路原理示意图；

图5为本发明一个实施例的光电转换单元的电路原理示意图；

图6为本发明一个实施例的网络变压器的电路原理示意图；

图7为本发明一个实施例的以太网交换芯片的内部功能框图；

图8为本发明一个实施例的以太网交换芯片的数据流交换原理示意图。

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。

如图1所示，本发明实施例的车载信息交互设备包括can模块10、以太网模块20和主控模块30。其中，can模块10连接到can总线，can模块10用于发送和接收can总线数据，以太网模块20连接到以太网，以太网模块20用于发送和接收以太网数据，主控模块30分别与can模块10和以太网模块20相连，主控模块30用于进行can总线与以太网之间的网络转换控制。

进一步地，如图2所示，本发明实施例的车载信息交互设备还可包括开关量模块40，开关量模块40与主控模块30相连，主控模块30可将开关量信号通过开关量模块40输出至受控装置。

如图2所示，本发明实施例的车载信息交互设备还可包括存储模块50，存储模块50与主控模块30相连，存储模块50用于进行数据存储。

此外，本发明实施例的车载信息交互设备还可包括电源模块，电源模块可为can模块10、以太网模块20、主控模块30、开关量模块40和存储模块50供电。

在本发明的一个实施例中，can模块10可包括mcp2510芯片。mcp2510是一款can总线控制器，支持can总线v2.0a和v2.0b协议规范，能够发送、接收标准和扩展报文，同时具备验收过滤以及报文管理功能。在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，在一个车载信息交互设备中可设置两路can总线连接通道，每一路中的can总线控制器以can总线收发器作为总线接口连接到一路can总线。如果总线接口单独使用需加60～120ω的匹配电阻，如果can总线发送接收有匹配电阻则不需要匹配电阻。

在本发明的一个实施例中，以太网模块20可包括电光转换单元、光电转换单元、以太网信号接口采集单元和以太网功能单元。

其中，电光转换单元和光电转换单元采用模块化电路即光收发模块实现。电光转换单元可完成高速串行数字电信号至光信号的转换，其电路原理如图4所示，电光转换单元可接收电信号，并将电信号vin+、vin-经过放大后驱动激光器发光，完成电光转换功能。光电转换单元可完成光信号至高速串行数字电信号的转换，其电路原理如图5所示，光电转换单元可接收光信号，由光探测器将光信号转化成电流信号，在经过后续跨阻放大电路、限幅放大器等的放大、整形后输出电信号，完成光电转换功能。

以太网信号接口采集单元可包括图6所示的网络变压器，以太网信号可由连接器进入以太网模块20，在进入以太网功能单元之前可通过网络变压器进行隔离。在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，以太网连接器可包括以太网口1～6和光纤收发口1～4。

以太网功能单元可包括88e6097f芯片，88e6097f是基于交换机内核设计的，可实现以太网模块20的数据交互这一核心功能，其包含p0～p7共8个10/100m的mac(mediaaccesscontrol，媒体访问控制)和p8～p10共3个1000m的gmac。88e6097f内部功能和数据流交换原理分别如图7和图8所示。上述的11个端口可以配置为电接口(tx)或者光接口(rx)功能，其区别在于是否用到各接口的phy转换功能。若配置为电接口功能，则输出的电平信号可以直接通过网络变压器后从以太网连接器接口输出，若配置为光接口功能，则电平在输出之前通过内部集成的phy转换为可以直接送入光电转换模块的电平。

在本发明的一个实施例中，开关量信号可包括差分开关量信号、程控开关量信号和光纤开关量信号。

其中，对于差分开关量信号，控制端发送的开关指令经差分电平转换后输出，执行端通过差分转换把差分信号转换为开关指令。为了降低控制装置与受控装置间的相互干扰，保证任何一方的损坏不影响对方的正常工作，本发明实施例的开关量模块40的隔离部分采用光电耦合器aqz102实现车载信息交互设备与受控装置间的隔离保护。

对于程控开关量信号，本发明实施例采用上位机通过以太网发送指令给主控模块，主控模块可通过达林顿驱动芯片uln2803控制光电耦合继电器实现程控触点的输出。考虑到外部供电电压和带负载能力，同时，再结合降额设计和可靠性方面等要求，隔离部分同样选用光电耦合器aqz102。

对于光纤开关量信号，车载信息交互设备接收光纤开关量后经过光电转换单元完成光信号至高速串行数字电信号的转换。考虑到外部供电电压和带负载能力，同时，再结合降额设计和可靠性方面等要求，隔离部分同样选用光电耦合器aqz102。

在本发明的一个实施例中，存储模块50可包括nandflash、sdram，能够实现对多种协议数据等的存储。

在本发明的一个实施例中，主控模块30可包括at91rm9200处理器。at91rm9200是一款arm9微处理器，如图3所示，其作为车载信息交互设备的控制核心，连接can总线控制器，并通过以太网口连接以太网模块，以及通过串行线连接开关量模块和存储模块，实现网络转换控制、开关控制和数据存储控制等功能。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，电源模块可包括输入车载信息交互设备的18～36vdc电源，其还可采用电源转换模块转换得到+5vdc电压，供整个设备内部的各类芯片、电路使用。在本发明的一个具体实施例中，电源转换模块可选用全金属密封型模块电源，在电源电路中还可设置有滤波、保护电路等。

根据本发明实施例的车载信息交互设备，通过can模块发送和接收can总线数据，并通过以太网模块发送和接收以太网数据，以及通过分别与can模块和以太网模块相连的主控模块进行can总线与以太网之间的网络转换控制，由此，能够实现不同协议、不同速率的信息流的交互，在保证高速数据流的前提下，完成各个协议传输数据的解析工作，大大方便了车辆信息的交互和车辆控制，并且，以车载终端的形式实现，安装使用较为方便。

对应上述实施例的车载信息交互设备，本发明还提出一种车辆。

本发明实施例的车辆包括上述任一实施例的车载信息交互设备，其具体实施方式可参照上述实施例，在此不再赘述。

根据本发明实施例的车辆，其车载信息交互设备不仅能够方便车辆信息的交互和车辆控制，而且安装使用较为方便。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。