车载数据存储设备的制作方法

本申请涉及轨道交通通信技术领域，特别是涉及一种车载数据存储设备。

背景技术：

随着轨道交通的高速发展，列车检修任务的重要性提高，并且，频繁也相应增加，给车载电子设备厂家维护保养带了非常严苛和繁重的工作。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：轨道交通现场的数据采集需要高空、高压作业，在列车运行过程中，检修人员难以随时获取车载设备的历史运行数据。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统技术存在历史运行数据获取困难的问题，提供一种车载数据存储设备。

为了实现上述目的，本申请实施例提供了一种车载数据存储设备，包括：

核心板；

连接核心板的存储模块；

无线通信电路；无线通信电路包括USB接口，和用于连接外部终端或无线接入点的Wi-Fi模块；Wi-Fi模块通过USB接口连接核心板；

连接核心板的CAN接口；CAN接口用于连接第一类车载设备；

连接核心板的以太网接口；以太网接口用于连接第二类车载设备和/或外部计算机。

在其中一个实施例中，存储模块包括连接核心板的存储卡接口；

存储卡接口包括以下接口中的任意一种或任意组合：SD卡接口、TF卡接口、MS卡接口、CF卡接口、M2卡接口和MMC卡接口。

在其中一个实施例中，存储模块还包括连接存储卡接口的存储卡。

在其中一个实施例中，以太网接口包括连接核心板的M12连接器。

在其中一个实施例中，核心板包括处理器，以及连接处理器的内存芯片。

处理器分别连接存储模块、无线通信电路、CAN接口和以太网接口。

在其中一个实施例中，核心板还包括连接处理器的协处理器。

在其中一个实施例中，处理器为A7芯片；内存芯片为SDRAM芯片。

在其中一个实施例中，Wi-Fi模块为双频Wi-Fi模块。

在其中一个实施例中，还包括连接核心板的电源电路。

在其中一个实施例中，还包括连接核心板的复位电路。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

车载数据存储设备可安装于列车上，其中，核心板通过CAN接口获取车载设备的运行数据，并将数据存储得到存储模块中，得到列车的历史运行数据；同时，核心板基于无线通信电路或以太网接口，可将存储模块中的历史运行数据传输给终端、计算机等外部设备。基于此，检修人员可通过无线网络或以太网接口接入车载数据存储设备，获取列车的历史运行数据，无需进行高空、高压作业，既节约人力，还能保护检修人员的安全，且便于列车数据的后续分析，填补轨道交通行业数据本地化存储的空白。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中车载数据存储设备的应用环境图；

图2为一个实施例中车载数据存储设备的第一示意性结构图；

图3为一个实施例中车载数据存储设备的第二示意性结构图；

图4为一个实施例中车载数据存储设备的第三示意性结构图；

图5为一个实施例中车载数据存储设备的CAN接口电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

目前，我国现行的地铁修建制度是地铁设计规范(GB50157-2003)中的规定：地铁车辆段根据功能可分为检修车辆段(简称车辆段)和运用车辆段(简称停车场)两种。车辆段的主要功能：承担车辆的定修、大修、架修(厂修)等定期修理任务，段内设备和机具的维修，调车机车、工程车等的整备及维修,以及负责段内列车停放、编组和日常检查、一般故障处理、清扫洗刷及定期消毒等日常维护保养。地铁车辆检修正是其中重要的环节，合理地开展地铁车辆检修工作对确保地铁车辆安全运行、提升车辆运行品质以及降低运营成本有十分重要的意义。

车辆检修包括检修级别和检修周期，是根据车辆设计的技术性能、各部件在正常情况下的使用寿命，以及车辆运用的环境等因素相关。检修级别分为：厂修、架修、定修、月检和列检5类。列检的检修时间间隔为1日、月检为1月、定修为1年(也称年检)、架修一般为5年、大修10年。其中月检和列检通常在停车场实施，厂修、架修、定修通常在车辆段实施。具体的，检修级别对应的检修内容分别包括：

(1)厂修：对车辆各部件和系统包括车体在内进行全面的分解、检查及整修，结合技术改造对部分系统进行全面的更换，对车辆各系统进行全面检测、调试及试验。

(2)架修：对车辆的重要部件，特别是转向架及轮对、电机、电器、空调机组、车钩缓冲器装置、制动系统等进行分解、清洗、检查、探伤、修理，更换报废零部件；对电气部件进行清洁和测试；对蓄电池进行清洗及容量测试；对车辆各系统进行全面检测、调试及试验。

(3)定修：主要进行车辆的各系统状态检查、检测；各部件全面检查、清洁、润滑，部分部件如空调机组、集电器的清洁、测试和修理，以及列车的全面调试。

(4)月检：主要对易损件和磨耗件、相关部件的空气滤尘器进行检查；进行车辆重点部件及系统状态的检查，部件的清洁、润滑，更换磨耗件。

(5)列检：对与列车的行车安全相关部分进行日常性技术检查，并进行故障处理。

为此，本申请实施例提供一种车载数据存储设备，可应用于轨道交通领域中的各种列车，例如地铁、动车、城轨等。如图1所示的应用环境示意图，其中，列车102中设有车载数据存储设备104，外部终端106可通过无线网络与车载数据存储设备104通信连接。基于该存储设备的存储和无线通信功能，检修人员可在车厢内或是车辆段某安全地点通过无线传输，获取车载设备的信息，还能升级产品固件；同时，设备通过本地的存储模块存储了运行数据，能方便提取检修人员提取历史运行数据，进行后续分析，填补轨道交通行业数据本地化存储的空白。

在一个实施例中，提供了一种车载数据存储设备，如图2所示，包括：

核心板；

存储模块，连接核心板；

无线通信电路，包括USB(Universal Serial Bus通用串行总线)接口，和用于连接外部终端或无线接入点的Wi-Fi(Wireless-Fidelity，无线保真)模块；Wi-Fi模块通过USB接口连接核心板；

CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)接口，连接核心板、且用于连接第一类车载设备；

以太网接口，连接核心板、且用于连接第二类车载设备和/或外部计算机。

具体而言，车载数据存储设备包括核心板、存储模块、无线通信电路、CAN接口和以太网接口。核心板分别连接存储模块、无线通信电路、CAN接口和以太网接口。其中，存储模块依次通过核心板和CAN接口，连接列车的车载设备，获取并存储车载设备的运行数据，进而可得到列车的历史运行数据，能实现车载设备数据的快速处理，便于后续数据分析及车载设备维护。

无线通信电路可连接外部终端或无线接入点，实现车载数据存储设备与外部终端的通信连接；基于此，存储模块可依次通过核心板和无线通信电路，将列车的历史运行数据等传输给外部终端，减少高空、高压作业需求，便于检修人员获取列车数据。以太网接口可用于连接外部计算机设备，例如PC机等，实现车载数据存储设备与外部计算机设备的有线连接；基于此，存储模块可依次通过核心板和以太网接口，将列车的历史运行数据等传输给外部计算机，提高数据传输的带宽、效率及稳定性。

需要说明的是，核心板可装载有Linux平台，能够用于根据802.11a/b/g/n/ac协议，实现车载电子设备数据的本地存储和无线传输。具体地，核心板可将由CAN接口收到的信号转换成并行数据信号后，通过USB接口转发给Wi-Fi模块；Wi-Fi模块可根据802.11a/b/g/n/ac协议，将并行数据信号转换成无线通信信号。同时，Wi-Fi模块还可根据802.11a/b/g/n/ac协议，将无线通信信号转换成并行数据信号，通过USB接口转发至核心板，核心板再通过CAN接口发送给车载设备。同时，核心板可将CAN接口获取到的车载设备数据、通过以太网接口传输给计外部计算机，还可将以太网接口获取到的指令信息、通过CAN接口传输给车载设备。此外，核心板可将Wi-Fi模块获取到的数据、通过以太网接口传输给车载设备，也可将以太网接口获取到的指令信息、通过Wi-Fi模块传输给外部终端。即，核心板可用于将CAN接口获取到的车载设备数据存储到存储模块中，还可用于数据透传，实现以太网接口、CAN接口以及Wi-Fi模块三者间的数据传输。

CAN接口的数量为至少一个，可用于接入车载设备；车载数据存储设备可同时连接多个车载设备。同理，以太网接口的数量为至少一个，可用于接入车载设备、外部计算机等。无线通信电路至少包括Wi-Fi通信链路，进一步地，还可包括蓝牙、NFC(Near Field Communication，近场通信)、UWB(Ultra Wideband，超宽带)等无线通信链路。存储模块可采用插卡存储卡、内置存储芯片、内置存储硬盘等，此处不做具体限制。

列车上的车载设备可包括第一类车载设备和第二类车载设备。其中，第一类车载设备可包括测速模块、测距模块、列车接口模块和轨道电路读取模块等，所需传输带宽小，可通过CAN总线连接车载数据存储设备，实现数据的及时传输与存储；第二类车载设备可包括视频播放设备、音频播放设备等，需要传输的数据量大，可通过以太网接头连接车载数据存储设备，实现数据的高效传输，并且提高传输距离和适用性。

本申请实施例能够满足车载设备数据的快速、便捷交互需求，实现车载设备数据的本地存储和传输，可应用于轨道交通车载电子设备的数据存储方面，实用性高且可减少高空、高压作业，提高列车检修的安全性。

在一个实施例中，存储模块包括以下存储卡接口中的任意一种或任意组合：SD卡(Secure Digital Memory Card/SD card，安全数码卡)接口、TF卡(Trans-flash Card)接口、MS卡(Memory Stick，记忆棒)接口、CF卡(Compact Flash)接口、M2卡接口和MMC卡(Mutimedia Card，多媒体卡)接口。

存储卡接口连接核心板。

具体而言，存储模块可包括SD卡接口、TF卡接口、MS卡接口、CF卡接口、M2卡接口和MMC卡接口中的至少一种，可用于接入SD卡、TF卡、MS卡、CF卡、M2卡或MMC卡等存储卡。核心板通过存储模块连接存储卡，可将车载设备等的数据存储到存储卡中，实现本地存储的扩展。

在一个实施例中，存储模块还包括连接存储卡接口的存储卡。

可选地，存储卡可为SD卡、TF卡、MS卡、CF卡、M2卡或MMC卡等。在一个示例中，车载数据存储设备带有32G(吉比特)的TF卡，支持连续存储与定时存储两种模式，可实现CAN通信数据的本地存储。

在一个实施例中，无线通信电路还包括连接核心板的蓝牙模块。

具体而言，蓝牙模块可用于连接外部终端，可增加车载数据存储设备的无线通信方式，且便于设备扩展功能。

在一个实施例中，以太网接口包括连接核心板的M12连接器。

具体而言，设备提供了至少1路以太网接口，该接口可为物理形式D型的M12连接器，能够用于实现设备与PC机间的通讯，符合100/1000M(兆比特)规范。

在一个实施例中，如图3所示，核心板包括处理器，以及连接处理器的内存芯片。

处理器分别连接存储模块、无线通信电路、CAN接口和以太网接口。

具体而言，核心板包括处理器以及内存芯片；处理器分别连接内存芯片、存储模块、无线通信电路、CAN接口和以太网接口。处理器可装载有Linux平台；内存芯片可用于暂时存放处理器中的运算数据，以及外部交换的数据，提高设备的处理效率。

在一个实施例中，如图3所示，核心板还包括连接处理器的协处理器。

具体而言，核心板中，协处理器可用于减轻处理器的特定处理任务。

在一个实施例中，处理器为A7芯片；内存芯片为SDRAM芯片。

具体而言，核心板中，处理器可为型号为i.MX 6UL的A7芯片；内存类型可为SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器)。可选地，A7芯片是型号为MCIMX6Y2CVM08AA的微处理器，具有高性能、低功耗、小尺寸等优点，适合低功耗和空间受限的应用场合；其次，该微处理器具有硬件加密引擎、篡改检测和动态DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)加密/解密等内置功能，可使客户面向高度安全的应用进行设计；最后，微处理器优化了管脚，可以用六层PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板进行设计，进一步节省成本。协处理器是型号为NEON MPE的协处理器；SDRAM芯片是型号为DDR3的SDRAM内存。

在一个实施例中，Wi-Fi模块为双频Wi-Fi模块。

具体而言，Wi-Fi模块可为基于博通BCM43236的Wi-Fi模块。BCM43236是双频Wi-Fi模块，具备2.4GHz(千兆赫兹)和5GHz两个通信频段。集成式射频功率放大器(PAs)可容纳2.4GHz和5GHz两个频段，消除了额外PAs的需求，降低了材料成本(BOM)；另外，还具备天线多样性、LDPC(Low Density Parity Check Code，低密度奇偶校验码)、STBC(Space Time Block Coding，空时分组编码)以及可以同时使用两个无线频道的“快速频道转换”等功能。

在一个实施例中，如图4所示，车载数据存储设备还包括电源电路和/或复位电路。核心板分别连接电源电路和复位电路。

具体而言，电源电路连接核心板，可为车载数据存储设备中各电路、模块提供合适的电源；可选地，电源电路可为充电电池供电，外部电源转换供电或太阳能供电等。复位电路连接核心板，可为车载数据存储设备提供复位功能。

在一个实施例中，核心板可为Cortex-A7核心板；Cortex-A7核心板装载有Linux平台；Cortex-A7核心板用于根据802.11a/b/g/n/ac协议，实现车载设备数据无线传输。进一步地，Cortex-A7核心板可自带32G的TF卡，支持连续存储与定时存储两种模式，实现CAN通信数据的本地存储。

Cortex-A7核心板还可用于设备初始化，实现Wi-Fi网络和CAN网络之间数据交换，具体可包括以下过程：

核心板发送Wi-Fi配置参数信息；其中，Wi-Fi配置参数信息包括初始化AP(Wireless Access Point，无线访问接入点)状态和初始化station状态。

初始化AP状态后，网关设备进入等待事件处理状态，有四种模式：第一种，异常事件，进入异常处理状态，错误恢复后回到初始化AP状态；第二种请求关闭，则用户关闭，进入关闭状态；第三种，收发数据状态；第四种处理连接状态。

初始化station状态后，连接AP，连接AP后，网关设备进入等待事件处理状态，有三种模式：第一种，异常事件，进入异常处理状态，错误恢复后回到初始化AP状态；第二种请求关闭，则用户关闭，进入关闭状态；第三种，收发数据状态。

在一个实施例中，Cortex-A7核心板用于根据802.11a/b/g/n/ac协议，实现车载设备数据无线传输的过程可如下：

Cortex-A7核心板根据802.11a/b/g/n/ac协议，将由CAN接口收到信号转换成并行数据信号后，通过USB接口转发给Wi-Fi模块；Wi-Fi模块根据802.11a/b/g/n/ac协议，转换成无线通信信号并发射出去。此外，Wi-Fi模块根据802.11a/b/g/n/ac协议，将无线信号转换成并行数据，通过USB接口转发至Cortex-A7核心板，Cortex-A7核心板再转发到CAN接口。

在一个实施例中，车载数据存储设备可具备如下功能：

1、支持静态或动态IP获取。

2、支持64、128位的加密/解密，和256位的WEP(Wired Equivalent Privacy，有线等效保密协议)，TKIP(Temporal Key Integrity Protocol，临时密钥完整性协议)或AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)密钥。

3、支持无线保真保护接入(WPA和WPA2.0)和IEEE 802.11i，包括硬件加速先进数据加密标准(AES)；

4、工作端口，目标IP和目标端口均可设定。

5、网络断开后自动恢复连接资源，可靠地建立TCP连接。

6、TCP支持多达200个连接，满足6组用户的同时管理一个CAN接口。

7、UDP方式下每个CAN接口支持6组目标IP段，多个用户可同时管理一个CAN设备。

8、支持协议包括ETHERNET(以太网)、ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)、IP、ICMP(Internet Control Message Protocol，Internet控制报文协议)、UDP、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)、DNS(Domain Name System，域名系统)、TCP。

9、兼容SOCKET工作方式(TCP Server、TCP Client、UDP等)，上位机通讯软件编写遵从标准的SOCKET规则。

10、CAN数据和以太网数据双向格式传输。

11、灵活的CAN接口数据分帧设置，满足用户各种分包需求。

12、每个CAN接口可以分别被配置成为不同的工作模式，可灵活应用在各种领域。

13、每个CAN接口还开放诊断端口，上位机可以通过连接此端口，获取对应CAN接口的错误状态。

14、集成2.4GHz/5GHz的WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网)接口，符合802.11a/b/g/n/ac标准，支持AP与Station模式。

15、用于存储CAN总线报文数据。存储模块的接口可采用自锁式卡槽，按照外壳标识方向插卡后可锁紧TF卡，以防止使用过程中意外脱落。拔卡时，只需要向内轻推，即可弹出TF卡。

在一个实施例中，CAN接口的可由图5所示的电路来实现。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。