CN102717762B - 基于以太网的车用集中控制器 - Google Patents

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Abstract

一种基于以太网的车用集中控制器，模数转换模块、I/O驱动及锁存模块、以太网通信模块、基本输入、输出模块和串口转换及显示模块连接到CPU模块，基准时钟模块分别连接到CPU模块和基本输入、输出模块，数据存储模块分别连接到以太网通信模块和CPU模块。本发明的技术效果是：实现对车辆后装任务***的监控。在基于以太网的车用集中控制器写入控制程序，使得控制器对后装任务***的控制具有逻辑关系，从而实现后装任务***的自动化并使得后装任务***获得可靠、稳定的电源。

Description

基于以太网的车用集中控制器
技术领域
本发明涉及一种控制器，尤其涉及一种基于以太网的车用集中控制器。
背景技术
原车底盘的电源***，其电压范围很宽，当原车发动机启动时，原车电瓶的电压可以降至6V以下，当原车发动机启动后，原车发电机两端瞬态电压可以超过80V，所以电瓶两端的电压范围非常宽，一般DC12V供电的设备的输入电压在9V—16V之间，适合车载的设备很少。例如，逆变器的直流额定输入电压是DC13V，其关断电压为DC10.5V，这意味着发动机每启动一次，逆变器就重启一次，逆变器所带的交流负载就断电一次。如何利用原车底盘向车载任务***提供稳定的电源，这是我们要考虑的问题。另外，客户只能在车内监控***，任务***的监控资源不能共享，如何将改装车的任务***监控资源共享，这也是我们要考虑的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于以太网的车用集中控制器，远端计算机可以通过以太网访问控制器，实现远端客户对车载任务***的监控，控制器可以根据事先写入的程序控制车载任务***，使得车载任务***的控制自动化、信息化，车载任务***的电源更加稳定可靠。本控制器特别适用于具有双电瓶、外接市电、发电机的改装车辆。
本发明是这样来实现的，它包括直流电源滤波及稳压模块、模数转换模块、I/O驱动及锁存模块、串口转换及显示模块、以太网通信模块、数据存储模块、基准时钟模块、CPU模块、基本输入、输出模块,其特征是模数转换模块、I/O驱动及锁存模块、以太网通信模块、基本输入、输出模块和串口转换及显示模块连接到CPU模块，基准时钟模块分别连接到CPU模块和基本输入、输出模块，数据存储模块分别连接到以太网通信模块和CPU模块，模数转换模块、I/O驱动及锁存模块、串口转换及显示模块、以太网通信模块、数据存储模块、基准时钟模块、CPU模块和基本输入、输出模块分别连接直流电源滤波及稳压模块。
本发明的技术效果是：基于以太网的车用集中控制器使用以太网控制器实现改装车辆的信息化，远端计算机可以通过以太网访问并控制基于以太网车的用集中控制器，实现对车辆后装任务***的监控。在基于以太网车的用集中控制器写入控制程序，使得控制器对后装任务***的控制具有逻辑关系，从而实现后装任务***的自动化并使得后装任务***获得可靠、稳定的电源。
附图说明
图1为本发明的原理方框图。
图2是基于以太网的车用集中控制器的电气原理图1。
图3是基于以太网的车用集中控制器的电气原理图2。
图4是基于以太网的车用集中控制器的电气原理图3。
图5是基于以太网的车用集中控制器的程序流程图。
在图中，1、直流电源滤波及稳压模块 2、模数转换模块 3、I/O驱动及锁存模块 4、串口转换及显示模块 5、以太网通信模块 6、数据存储模块 7、基准时钟模块 8、CPU模块 9、基本输入、输出模块。
具体实施方式
如图1所示，本发明是这样来实现的，模数转换模块、I/O驱动及锁存模块、以太网通信模块、基本输入、输出模块和串口转换及显示模块连接到CPU模块，基准时钟模块分别到CPU模块和基本输入、输出模块，数据存储模块分别连接到以太网通信模块和CPU模块，模数转换模块2、I/O驱动及锁存模块3、串口转换及显示模块4、以太网通信模块5、数据存储模块6、基准时钟模块7、CPU模块8和基本输入、输出模块9分别连接直流电源滤波及稳压模块1。
如图2所示，直流电源滤波电路由二极管D1、D2和滤波器EMI组成。模拟量采集模块由单刀八掷开关芯片U2、U3，电阻R8、R14—R21，电容C54-C57、E21、E22，瞬态抑制二极管Z1和模数转换芯片U1、交流电压传感器ACV、交流电流传感器ACI和直流电流传感器DCI组成。I/O驱动及锁存模块由图2中电阻R6、R10—R13、R25、R26，数据锁存芯片U5、U6组成，驱动芯片U4、U7，和图3中继电器JR1—JR4、JD1—JD4组成。
如图4所示，串口转换及显示模块由电容C19、C75—C78，RS232串口驱动芯片U3，DC12V电源PWR和使用串口通信的液晶显示屏组成。直流5V稳压电源由二极管D1、D2、D9，电容C1、C2、C4、C5、C9、C10、E1、E8、E9、E10，电感L30和稳压芯片U2组成。直流3.3V稳压电源由电容C6、C7、E2、E3、E5，纽扣电池BT1和直流稳压芯片PWR3组成。
以太网通信模块由ASIX公司生产的以太网控制芯片AX88796  LF和BS62LV4006TCP70高速SRAM缓存器组成。
基本输入、输出信息存储在IS61LV5128AL CMOS static RAM中。
CPU模块由rabbit 3000系列microprocessor和39VF040闪存芯片组成。
基准时钟由26MHz和22.1184MHz晶振芯片U1、U2组成。U1给基本输入、输出模块提供基准时钟，U2给CPU工作提供基准时钟。
采用上述结构的基于以太网的车用集中控制器，其工作原理如下。
当控制器上电后，图2中DC12V电源经过二极管D1给滤波器供电，D1抑制控制器对DC12V电源***的干扰，D2为续流二极管，抑制反向电动势对***的冲击。DC12V电源经低通滤波器EMI给***提供直流12V电源。图4直流5V稳压芯片通过二极管D1、D2和滤波电容E10、C1、C2使用EMI提供的直流12V电源产生直流5V电源，直流5V电源经过稳压二极管D9稳压后再经L30和E1组成的滤波电路滤波向***提供直流5V电源，标记为VCC。稳压芯片PWR3通过滤波电容E2和E3将直流12V电源稳压成直流3.3V并经过电容C6、C7和E5滤波后向***供电并向纽扣电池BT1充电。
当控制器上电后，DC12V电源经过图2中电阻R51分压后接到单刀八掷开关芯片U2的X0脚，直流电流传感器DCI的输出电压连接到单刀八掷开关芯片U2的X1脚，交流电压传感器ACV的输出电压连接到单刀八掷开关芯片U2的X2脚，交流电流传感器ACI的输出电压连接到单刀八掷开关芯片U2的X2脚，U2的开关特性由CPU模块的PD2、PD3、PD4引脚控制，当PD2、PD3和PD4都为低电位（“0”）时，单刀八掷开关芯片U2的X0脚和X脚导通，当PD2、PD3和PD4为高电位（“1”）、低电位、低电位时，单刀八掷开关芯片U2的X1脚和X脚导通，当PD2、PD3和PD4为低电位、高电位、低电位时，单刀八掷开关芯片U2的X2脚和X脚导通，单刀八掷开关芯片U2的X脚连接到数模转换芯片U1的VIN脚。AVCC通过图2中电阻R9分压后，再经过电容E22和C54滤波并由稳压二极管Z1稳压后连接到数模转换芯片U1的比较电位引脚REF+，数模转换芯片U1的比较电位引脚REF-与地相连接。数模转换芯片U1的数据锁存引脚SCK、数据输出引脚DO和片选引脚CS分别连接到CPU模块的PE4、PE5和PE6引脚，当SCK和CS使能时，CPU模块通过PE5引脚读取数据。
外部开关控制信号通过R67-R74和R75-R82分压，连接到单刀八掷开关芯片U3的X0-X7上。U3的开关特性由CPU模块的PD2、PD3、PD4引脚控制，当PD2、PD3和PD4都为低电位（“0”）时，单刀八掷开关芯片U3的X0脚和X脚导通，当PD2、PD3和PD4为高电位（“1”）、低电位、低电位时，单刀八掷开关芯片U3的X1脚和X脚导通，当PD2、PD3和PD4为低电位、高电位、低电位时，单刀八掷开关芯片U3的X2脚和X脚导通，单刀八掷开关芯片U3的X脚连接到CPU模块的PE3引脚。CPU模块通过PE3引脚来读取外部开关控制信号。
CPU模块通过读取外部开关控制信号并结合模数转换芯片U1采集到的电压、电流值来执行用户控制程序，实现对任务***的监控。
8位串行输入/8位串行输出或并行输出寄存器U5、U6，当U5的11号引脚SRCLK上升沿时，数据通过14号引脚SER输入，同时通过9号引脚将数据输出到U6，U5和U6的13号使能引脚接地，串行或者并行输出低电位有效，U5和U6的10号引脚为主复位引脚，低电位有效。U5、U6的11号和12号引脚连接到CPU模块的PF6和PF7引脚，U5的14号引脚连接到CPU模块的PF5引脚。当PF6上升沿，数据通过PE5被U5锁存，由于U5和U6的13号输出使能引脚接地，所以U5通过9号引脚将PE5的数据传输给U6，U5和U6将数据并行输出到I/O总线上。达林顿管驱动芯片U4和U7分别根据U5和U6并行输出的数据驱动输出继电器或者指示灯完成对任务***回路的控制、提示。
图4中U3有两个电荷泵，将+-5V转换成+-10V（空载），为RS232驱动器提供工作电压，第一个转换器利用电容C1将+5V加倍，得到V+输出端C3上的+10V，第二个转换利用电容C2将+10V转换成V-输出端C4上的-10V，完成两路TTL/RS232电平转换，U3的9、10、11、12引脚是TTL电平端，用来连接CPU模块，U3的7、8、13、14引脚连接两组RS232串口。CPU模块通过U3控制显示屏显示内容。
AX88796是台湾ASIX公司推出的NE2000兼容快速以太网控制器。其内部集成有10/100Mb/s自适应的物理层收发器和8K*16位的SRAM，支持MCS-51系列、80186系列以及rabbit 3000系列等多种CPU总线类型。
AX88796的地址总线SA【9:0】与数据总线SD【15:0】分别与CPU模块的地址/数据总线相连接，CPU通过I/O总线读取NE2000寄存器来控制AX88796的工作状态通过远程DMA FIFOs与AX88796的内部缓存SRAM进行数据交换，SRAM与MAC核之间进行local DMA将数据发送到MAC层，再经由内部的PHY层经过网络变压器YL18-2050S发送至RJ45接口。SEEPROM接口用来连接BS62LV4006TCP70 512K*8bit寄存器，AX88796通过SEEPROM接口访问寄存器，读取MAC地址。
如图5所示，基于以太网的车用集中控制器一上电，***进行初始化，然后对工作内存初始化，将输入/输出接口清零，检测各单元是否完好，如有异常则置错误标志，发出报警信号。
分配WEB服务寄存器空间，分配数据段和堆栈空间，判断***是否第一次使用，如果是第一次使用，则需要在WEB网页注册用户名和密码，初始化时钟，并置使用标志，如果不是第一次使用，则读取I/O接口和模数转换模块的数据。
根据I/O接口的信号或者WEB网页的控制信号和模数转换模块的数据，执行用户程序。根据程序返回值，刷新I/O接口。
根据I/O接口的信号或者WEB网页的控制信号和模数转换模块的数据以及据程序返回值，将***的工作状态显示在显示屏上面。

Claims (1)

1.一种基于以太网的车用集中控制器，它包括直流电源滤波及稳压模块、模数转换模块、I/O驱动及锁存模块、串口转换及显示模块、以太网通信模块、数据存储模块、基准时钟模块、CPU模块、基本输入、输出模块,其特征是：
模数转换模块、I/O驱动及锁存模块、以太网通信模块、基本输入、输出模块和串口转换及显示模块连接到CPU模块，基准时钟模块分别连接到CPU模块和基本输入、输出模块，数据存储模块分别连接到以太网通信模块和CPU模块，模数转换模块、I/O驱动及锁存模块、串口转换及显示模块、以太网通信模块、数据存储模块、基准时钟模块、CPU模块和基本输入、输出模块分别连接直流电源滤波及稳压模块；还包括模拟量采集模块，该模拟量采集模块由单刀八掷开关芯片U2、U3，电阻、电容，瞬态抑制二极管Z1和模数转换芯片U1、交流电压传感器ACV、交流电流传感器ACI和直流电流传感器DCI组成；
当控制器上电后，DC12V电源经过电阻R51分压后接到单刀八掷开关芯片U2的X0脚，直流电流传感器DCI的输出电压连接到单刀八掷开关芯片U2的X1脚，交流电压传感器ACV的输出电压连接到单刀八掷开关芯片U2的X2脚，交流电流传感器ACI的输出电压连接到单刀八掷开关芯片U2的X2脚，U2的开关特性由CPU模块的PD2、PD3、PD4引脚控制，当PD2、PD3和PD4都为低电位（“0”）时，单刀八掷开关芯片U2的X0脚和X脚导通，当PD2、PD3和PD4为高电位（“1”）、低电位、低电位时，单刀八掷开关芯片U2的X1脚和X脚导通，当PD2、PD3和PD4为低电位、高电位、低电位时，单刀八掷开关芯片U2的X2脚和X脚导通，单刀八掷开关芯片U2的X脚连接到模数转换芯片U1的VIN脚；AVCC通过电阻R9分压后，再经过电容E22和C54滤波并由稳压二极管Z1稳压后连接到模数转换芯片U1的比较电位引脚REF+，模数转换芯片U1的比较电位引脚REF-与地相连接；模数转换芯片U1的数据锁存引脚SCK、数据输出引脚DO和片选引脚CS分别连接到CPU模块的PE4、PE5和PE6引脚，当SCK和CS使能时，CPU模块通过PE5引脚读取数据。
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