全文摘要
本实用新型提供了一种车载信息采集系统，包括车载信息采集主控模块、电源模块1、电源模块2、总线数据采集模块、模拟量输入采集模块、隔离模块、通讯模块、数据存储模块、自检报警模块、浸水检测模块和定位模块，所述车载信息采集主控模块分别连接到所述自检报警模块和所述浸水检测模块，所述电源模块2、所述总线数据采集模块、所述模拟量输入采集模块、所述通讯模块和所述数据存储模块经由所述隔离模块与所述车载信息采集主控模块连接，所述定位模块由所述电源模块1供电。此信息采集系统能够定位和检测系统状态、且能够对车辆的运行状态进行离线存储，数据可靠性高。
主设计要求
1.一种车载信息采集系统，其特征在于，包括车载信息采集主控模块、电源模块1、电源模块2、总线数据采集模块、模拟量输入采集模块、隔离模块、通讯模块、数据存储模块、自检报警模块、浸水检测模块和定位模块，所述车载信息采集主控模块分别连接到所述自检报警模块和所述浸水检测模块，所述电源模块2、所述总线数据采集模块、所述模拟量输入采集模块、所述通讯模块和所述数据存储模块经由所述隔离模块与所述车载信息采集主控模块连接，所述定位模块由所述电源模块1供电。
设计方案
1.一种车载信息采集系统，其特征在于，包括车载信息采集主控模块、电源模块1、电源模块2、总线数据采集模块、模拟量输入采集模块、隔离模块、通讯模块、数据存储模块、自检报警模块、浸水检测模块和定位模块，所述车载信息采集主控模块分别连接到所述自检报警模块和所述浸水检测模块，所述电源模块2、所述总线数据采集模块、所述模拟量输入采集模块、所述通讯模块和所述数据存储模块经由所述隔离模块与所述车载信息采集主控模块连接，所述定位模块由所述电源模块1供电。
2.根据权利要求1所述的车载信息采集系统，其特征在于，所述数据存储模块与所述车载信息采集主控模块采用SPI通信，通信采用所述隔离模块隔离，隔离方式为DC-DC隔离。
3.根据权利要求1所述的车载信息采集系统，其特征在于，所述定位模块由所述电源模块1独立供电，当所述车载信息采集主控模块的供电电源断电时，所述电源模块1仍能够为所述定位模块供电。
4.根据权利要求1所述的车载信息采集系统，其特征在于，所述总线数据采集模块采用FlexRay总线和CAN总线。
5.根据权利要求1所述的车载信息采集系统，其特征在于，所述自检报警模块通过所述车载信息采集主控模块对所述总线数据采集模块、所述模拟量输入采集模块和所述数据存储模块的读写和监测来完成自检功能。
6.根据权利要求1所述的车载信息采集系统，其特征在于，所述自检报警模块外部配有LED灯，包括正常和故障两种运行状态；其中，正常状态完成自检功能时，LED灯不闪烁，故障状态时，无法完成自检，通过所述LED灯闪烁来完成报警功能，所述LED灯闪烁的间隔时间表征故障类型。
7.根据权利要求1所述的车载信息采集系统，其特征在于，所述车载信息采集系统采用中断的方式来处理信息，所述中断的 方式包括接收中断和发送。
8.根据权利要求1所述的车载信息采集系统，其特征在于，当所述车载信息采集主控模块检测到接收中断时，接收缓冲器的数据，并对数据进行故障诊断，将数据存储在所述车载信息采集主控模块的内存空间。
9.根据权利要求1所述的车载信息采集系统，其特征在于，当所述车载信息采集主控模块检测到发送中断时，所述车载信息采集主控模块则从内存空间中读取数据，然后将数据解压、解密，然后存放在发送缓冲器中，完成对数据的发送。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及车辆信息采集领域，尤其涉及一种车载信息采集系统。
背景技术
车辆信息采集是指用电器、电子、元器件和机械等仪器对汽车、装甲车、野战车等重要车辆进行监测。监测内容多种多样，常见的监测内容为车辆的运行情况和车辆的位置等。
传统的车载信息采集系统采样定位器与系统共用电源，在使用过程中常若出现系统故障，则定位器供电电源失效，车载信息采集将失去作用，无法远程定位。此外，传统的车载信息采集系统的数据信息在处理过程中常因外部信号的干扰引起测量不准的情况，严重降低了采集系统的实用性。
实用新型内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种车载信息采集系统，以保证车辆信息采集的完整和可靠。
本实用新型提供了一种车载信息采集系统，包括车载信息采集主控模块、电源模块1、电源模块2、总线数据采集模块、模拟量输入采集模块、隔离模块、通讯模块、数据存储模块、自检报警模块、浸水检测模块和定位模块，所述车载信息采集主控模块分别连接到所述自检报警模块和所述浸水检测模块，所述电源模块2、所述总线数据采集模块、所述模拟量输入采集模块、所述通讯模块和所述数据存储模块经由所述隔离模块与所述车载信息采集主控模块连接所述定位模块由所述电源模块1供电。
优选地，所述数据存储模块与所述车载信息采集主控模块采用SPI通信，通信采用所述隔离模块隔离，隔离方式为DC-DC隔离。
优选地，所述定位模块由所述电源模块1独立供电，当所述车载信息采集主控模块的供电电源断电时，所述电源模块1仍能够为所述定位模块供电。
优选地，所述总线数据采集模块采用FlexRay总线和CAN总线。
优选地，所述自检报警模块通过所述车载信息采集主控模块对所述总线数据采集模块、所述模拟量输入采集模块和所述数据存储模块的读写和监测来完成自检功能。
优选地，所述自检报警模块外部配有LED灯，包括正常和故障两种运行状态；其中，正常状态完成自检功能时，LED灯不闪烁，故障状态时，无法完成自检，通过所述LED灯闪烁来完成报警功能，所述LED灯闪烁的间隔时间表征故障类型。
优选地，所述车载信息采集系统采用中断的方式来处理信息，所述中断的方式包括接收中断和发送。
优选地，当所述车载信息采集主控模块检测到接收中断时，接收缓冲器的数据，并对数据进行故障诊断，将数据存储在所述车载信息采集主控模块的内存空间。
优选地，当所述车载信息采集主控模块检测到发送中断时，所述车载信息采集主控模块则从内存空间中读取数据，然后将数据解压、解密，然后存放在发送缓冲器中，完成对数据的发送。
同现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
(1)本实用新型采用数据解密和压缩方法，避免了的长期运行后导致储存信息溢出的问题，提升了离线监测的信息存储时间。
(2)本实用新型采用独立供电定位模块，能够保证系统在出现故障后正常定位。
(3)本实用新型采用全隔离式设计，所有模块与主控模块的连接进行了隔离，保证了数据传输的可靠性，提高了系统的抗干扰能力。
附图说明
图1为本实用新型的车载信息采集系统的结构图；
图2为本实用新型的电源模块结构框图；
图3为其中一路FlexRay总线通信通道的电路原理图；
图4为模拟量输入采集模块的模拟量采集原理框图；
图5为本实用新型的定位模块的信号发生电路图；
图6为本实用新型的数据存储模块数据存储的框图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。
图1为本实用新型的车载信息采集系统的结构图。它包括车载信息采集主控模块、电源模块1、电源模块2、总线数据采集模块、模拟量输入采集模块、隔离模块、通讯模块、数据存储模块、自检报警模块、浸水检测模块和定位模块。
所述车载信息采集主控模块采用Cortex_M3微处理器，它是一个32 位处理器，指令是V7指令，相比ARM7运行的速度大大提升，是ARM7 的3倍，在功耗方面，比ARM7低四分之三，它的体积更小，能将其与其它功能整合在一起，考虑整个系统设计至少需要3个SPI总线、1个 USB、一个IIC，以及多路IO，在设计选型时确保了外设的资源。
所述电源模块2是输入电压供电，所述电源模块2是锂电池供电。
所述总线数据采集模块中FlexRay通信网络采用时分多路的数据传输方式，其访问控制机制以循环通信周期为基础。所述总线数据采集模块中CAN协议控制器采用PCA82C250物理总线接口。
所述模拟量输入采集模块模拟量输入端采用TVS二极管进行钳位保护，防止过压将调理电路损坏。采用数字隔离器将模拟部分和数字部分隔离，即使模拟部分因过压损坏也不会将整个系统损坏，数字隔离器选用 ADuM240X系列，数据传输速率为150MHz，可以隔离8000V峰值浪涌电压，保证系统安全性和可靠性。
所述数据存储模块与主控制器采用SPI通信，并且通信用隔离器隔离，电源也采用DC-DC隔离，有效实现了信号采集模块和数据存储模块的隔离。
所述自检报警模块的工作原理为：正常完成自检功能时，LED灯不闪烁，当某一功能发生故障无法完成自检时，可以通过LED灯闪烁来完成报警功能。设置LED闪烁的间隔时间定义故障类型，例如：FlexRay总线故障，设置LED每1S闪烁一次，CAN总线故障，设置LED每2S闪烁一次，数据存储功能故障，设置LED每3S闪烁一次等。
图2为本实用新型的电源模块结构框图。车载信息采集装备的电源模块分两部分，一部分是输入电压供电，一部分是锂电池供电。输入电压供电经输入保护和电磁兼容性设计后进入DC-DC模块，产生5V电压 VCC5，为所述总线数据采集模块、所述自检报警模块等供电；VCC5经线性稳压器产生3.3V电压VCC3.3，为所述车载信息采集主控模块、所述通讯模块等供电；VCC5经DC-DC模块产生±15V电压，为所述模拟量输入采集模块供电部分供电，+15V电压经线性稳压器产生5V电压 VDD5，为所述浸水检测模块、所述隔离模块等供电；VCC5经DC-DC模块产生VDD5_0、VDD5_1、VDD5_2、VDD5_3为所述模拟量输入采集模块供电；VCC5经DC-DC模块产生产生3.3V电压VDD3.3，为所述数据存储模块供电。
一部分为3.6V锂电池供电，3.6V锂电池经低压差线性稳压器(LDO) 产生3.3V电压V3.3，为定位系统供电。
主要的供电模块采用DC-DC电源模块，该模块具有低纹波噪声、短路保护(自恢复)、高隔离电压(1500V)等优点，不同供电模块互相独立，提高了系统的安全性和可靠性。在绘制PCB板时，要注意按电源模块将不同的模块放在一起，将电源层和地层按模块进行分割。
图3为其中一路FlexRay总线通信通道的电路原理图。图中总线通信通道A的总线收发器A采用NXP的TJA1080A，共模扼流圈选用TDK 的ACM3225-102-2P或相同性能指标扼流圈，扼流圈长、宽、高分别不得大于10.0mm、6.0mm、5.2mm；隔离器须传输速率大于10MHz。为了更好的EMC性能，节点设备接口电路设计中，ESD保护电路等效旁路电容 Cbp＝Cbm＜20pF，偏差小于2％。总线终端接口采用分离终端，电阻 R TA<\/sub>＝RTB<\/sub>＝1.5KΩ，且RTA<\/sub>、RTB<\/sub>须采用阻值允许偏差为1％电阻，电容 C1＝4.7nF。
所述FlexRay总线将一个通信周期划分成若干时隙，各总线节点的数据发送和接收必须在预先分配好的各时隙完成。FlexRay总线至少应具备两路独立的通信通道，总线电源独立，总线地与机壳地隔离，为满足电磁兼容性要求，针对瞬变、静电放电(ESD)及电磁干扰(EMI)的抗扰度，最小化干扰辐射。
图4为模拟量输入采集模块的模拟量采集原理框图。模拟量输入采集模块为保证模拟量采集模块的通用性，设计模拟量采集模块的电压输入范围为±10V，频率采集范围在0～1MHz，输入阻抗大于10GΩ。
模拟量输入端采用TVS二极管进行钳位保护，防止过压将调理电路损坏。采用数字隔离器将模拟部分和数字部分隔离，即使模拟部分因过压损坏也不会将整个系统损坏，数字隔离器选用ADuM240X系列，数据传输速率为150MHz，可以隔离8000V峰值浪涌电压，保证系统安全性和可靠性。
信号调理电路将输入的±10V电压调理到0～5V，满足ADC输入信号幅值范围，采用16位模数转换器提高采样精度，模数转换器的基准电压为5V，可以保证0.3mV的分辨率。模数转换器采用ADI的AD7980，逐次逼近性ADC，16位的分辨率，采样速度为1MSPS，积分非线性为 0.6LSB，具有良好的线性度。
图5为本实用新型的定位模块的信号发生电路图。在电源正常工作的条件下，其周期性的方波信号的功能主要由单稳态多谐振荡集成芯片 CD4047及其外部电阻R5、R6、二极管D2和电容C5实现。SIN输入的控制电平，当SIN为低电平时，U2的7脚为高电平，U2没有电压输出， U1停止工作，当SIN为高电平时，Q1、Q2导通，U2的7脚被拉低到低电平，U2工作，有电压输出，U1可以正常工作，输出方波信号，D3二极管起到限幅作用，控制输出方波脉冲的幅值，防止输出方波瞬间产生过冲。这样设计可以降低功耗，延长电池的工作时间，也延长定位系统工作时间。
图6为本实用新型的数据存储模块数据存储的框图。数据存储芯片采用NANDFLASH，NAND FLASH以其读写速度快、存储密度大、可擦除、非易失以及命令、地址、数据线复用和接口便利等特点，被得到广泛应用。数据存储模块采用4片K9F8G08来作为数据存储介质，其中 K9F8G08采用T型拓扑，节约IO口，SPI接口用来和主控制器进行数据交互，可以通过USB按照协议接口读取数据，但无法写数据，如果读取数据协议不正确，数据存储模块会将数据存储芯片的数据擦除，有效保障了信息安全。
需要声明的是，上述实用新型内容及具体实施方式旨在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201921079479.7
申请日:2019-07-10
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209803787U
授权时间:20191217
主分类号:G06F13/38
专利分类号:G06F13/38;G06F13/40;G06F13/42;G07C5/00;G07C5/08
范畴分类:40B;
申请人:北京中海技创科技发展有限公司
第一申请人:北京中海技创科技发展有限公司
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第一发明人:李远照
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