CN106254228A - 一种用于机动车驾考***的车载网关 - Google Patents

一种用于机动车驾考***的车载网关 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于机动车驾考***的车载网关，包括中央处理器以及与中央处理器连接的ZigBee无线通信模块、I/O接口扩展模块、CAN总线接口模块、LIN总线接口模块、FlexRay总线接口模块、以太网接口模块和电源管理模块。通过设置ZigBee无线网络接口，实现驾考车辆状态信息的无线通信；通过设置多个I/O接口，接收考试车辆的各类开关量信号；通过设置CAN网络接口、LIN网络接口和FlexRay网络接口，实现FlexRay网络、CAN网络、LIN网络三者之间的数据通信，具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性，并且能够提高驾考过程中的安全性；通过设置以太网络接口，实现驾考车辆远程以太网通信；在机动车驾驶考试***中，通过本车载网关采集传输车辆状态信息，为驾考评分提供依据。

Description

一种用于机动车驾考***的车载网关
技术领域
本发明属于车辆信息采集、传输技术领域，涉及一种车载网关，具体是一种用于机动车驾考***的车载网关。
背景技术
为实现公平、公正、高效的驾驶资格考试，应用智能驾考***来实现机动车驾驶资格考试全程自动化是必然的趋势，怎样考核驾驶员，这是现有驾考***所要解决的问题，而驾考***的准确性又取决于该***对考试车辆的信息获取能力。
根据公安部最新的111号令《机动车驾驶证申领和使用规定》，机动车驾驶考试***要采集的车辆状态信息多样，包括：发动机转速、车速、档位、刹车、行驶方向、行驶距离、车门、安全带、灯光控制、雨刮控制、喇叭等。
但是现有的车载信号大都是分别采用不同的专用仪器进行数据下载采集，仪器多且布线复杂，无法直接应用于驾考***。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种用于机动车驾考***的车载网关，实现对正在考核的车辆进行整合数据采集，为驾考评分提供依据。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于机动车驾考***的车载网关，包括中央处理器，所述的中央处理器上设有UART接口、通用I/O接口、eCAN控制器、SCI接口、XINTF接口、RMI I接口和电源接口；
所述的UART接口连接ZigBee无线通信模块，用以实现驾考车辆状态信息的无线通信；
所述的通用I/O接口连接I/O接口扩展模块，用以接收考试车辆的各类开关量信号；
所述的eCAN控制器连接CAN总线接口模块，用以接收车辆的CAN总线信号；
所述的SCI接口连接LIN总线接口模块，用以接收车辆的LIN总线信号；
所述的XINTF接口连接FlexRay总线接口模块，用以接收车辆的FlexRay总线信号；
所述的RMII接口连接以太网接口模块，用以实现远程以太网通信；
电源接口连接电源管理模块，用以给车载网关供电。
进一步地，所述的中央处理器采用STM32互联型系列微控制器STM32F107。
进一步地，所述的ZigBee无线通信模块采用SOC芯片CC2530作为主控制器，所述的SOC芯片CC2530外接一2.4GHz射频前端芯片CC2591。
进一步地，所述的I/O接口扩展模块包括一保护电路和一并行输入/串行输出电路，所述的保护电路使用瞬态电压抑制器DA12M和光耦TLP281，所述的并行输入/串行输出电路采用74LS165。
进一步地，所述的CAN总线接口模块采用CAN收发器SN65HVD230。
进一步地，所述的LIN总线接口模块采用LIN收发器TJA1028。
进一步地，所述的FlexRay总线接口模块包括FlexRay通信控制器及与FlexRay通信控制器连接的FlexRay总线驱动器。
进一步地，所述的FlexRay通信控制器采用MFR4300控制器，所述的FlexRay通信控制器包括FlexRay存储器及分别与FlexRay存储器连接的FlexRay模块单元及外部主机接口，所述的外部主机接口包括异步存储器接口及HCS12接口，所述的异步存储器接口与XINTF接口连接，所述的FlexRay模块单元与FlexRay总线驱动器连接；所述的FlexRay总线驱动器采用TJA1080A驱动器。
进一步地，所述的太网接口模块包括一型号为DM9161AEP的单芯片快速以太网PHY，一型号为HR911105A的网络隔离变压器。
进一步地，所述的电源管理模块采用DC 12V作为电路板总体供电电源，所述的电路板上设置一开关电压调节器LM2596T和一低压差电压调节器LM1117-3.3。
本发明的有益效果：本发明通过设置ZigBee无线网络接口，实现驾考车辆状态信息的无线通信；通过设置多个I/O接口，接收考试车辆的各类开关量信号；通过设置CAN网络接口、LIN网络接口和FlexRay网络接口，实现FlexRay网络、CAN网络、LIN网络三者之间的数据通信，具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性，简单实用，传输抗干扰能力强，网络成本低，并且能够提高驾考过程中的安全性；通过设置以太网络接口，实现驾考车辆远程以太网通信。在机动车驾驶考试***中，通过本车载网关采集传输车辆状态信息，为驾考评分提供依据。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明框架图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种用于机动车驾考***的车载网关，包括中央处理器，中央处理器上设有UART接口、通用I/O接口、eCAN控制器、SCI接口、XINTF接口、RMII接口和电源接口。中央处理器采用STM32互联型系列微控制器STM32F107，该处理器基于ARMCortex-M3内核，具有高性能、低成本的优点，主频能达到72MHz，具备最新的ARMv7-M体系架构，能够完全满足控制采集车辆各种状态信息的性能需求。
UART接口连接ZigBee无线通信模块，用以实现驾考车辆状态信息的无线通信。ZigBee无线通信模块采用SOC芯片CC2530作为主控制器，外接一2.4GHz射频前端芯片CC2591，能在加大射频通信距离的同时简化射频电路的设计。
通用I/O接口连接I/O接口扩展模块，用以接收考试车辆的各类开关量信号，通常包括车辆车灯的状态信号、点火信号、机油灯信号、喇叭触发信号以及雨刮开关信号等。I/O接口扩展模块包括一保护电路和一并行输入/串行输出电路，保护电路使用瞬态电压抑制器DA12M和光耦TLP281，起到对输入、输出电信号的隔离保护作用；并行输入/串行输出电路采用74LS165，用于将并行输入的车辆状态信号转换为串行输出到中央处理器的通用I/O接口，可以减少处理器有限的I/O接口的占用。
eCAN控制器连接CAN总线接口模块，用以接收车辆的CAN总线信号。CAN总线接口模块采用CAN收发器SN65HVD230，该CAN收发器具有差分收发能力，最高速率可达1Mb/s。
SCI接口连接LIN总线接口模块，用以接收车辆的LIN总线信号。LIN总线接口模块采用LIN收发器TJA1028，该LIN收发器集成了LDO稳压器，能够输出高达70mA的电流，并且可以输出3.3V或者5.0V电压，同时提供了强大的静电发电(ESD)特性，并且能够承受LIN总线上的高电压，为了最大程度降低电流消耗，在LIN收发器和稳压器均关闭时，TJA1028还提供休眠模式，通过LIN总线提供唤醒功能。
XINTF接口连接FlexRay总线接口模块，用以接收车辆的FlexRay总线信号。FlexRay总线接口模块包括FlexRay通信控制器及与FlexRay通信控制器连接的FlexRay总线驱动器，FlexRay通信控制器是MFR4300控制器，FlexRay通信控制器包括FlexRay存储器及分别与FlexRay存储器连接的FlexRay模块单元及外部主机接口，外部主机接口包括异步存储器接口及HCS12接口，异步存储器接口与XINTF接口连接，FlexRay模块单元与FlexRay总线驱动器连接。FlexRay总线驱动器采用TJA1080A驱动器。
中央处理器通过协议转换软件将FlexRay总线上数据传送到CAN总线或LIN总线上、将CAN总线上数据传送FlexRay总线或LIN总线上、将LIN总线上数据传送到FlexRay总线或CAN总线上。其中，LIN总线是一种低成本的串行通讯网络，作为汽车的低端控制***总线，LIN总线的目标是为CAN总线提供辅助功能；CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线，具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性，简单实用，传输抗干扰能力强，网络成本低；FlexRay总线具有高速传输速率、灵活的数据通信和冗余计算的特点，满足汽车线控***或分布式控制***的通讯要求，非常适合应用在汽车的高安全控制***中，如线控刹车，线控转向等，提高驾考过程中的安全性。
RMII接口连接以太网接口模块，用以实现远程以太网通信。太网接口模块包括一型号为DM9161AEP的单芯片快速以太网PHY，一型号为HR911105A的网络隔离变压器。
电源接口连接电源管理模块，用以给车载网关供电。电源管理模块采用DC 12V作为电路板总体供电电源，通过设置一开关电压调节器LM2596T和一低压差电压调节器LM1117-3.3，分别为车载网关提供5V和3.3V电压。
本发明通过设置ZigBee无线网络接口，实现驾考车辆状态信息的无线通信；通过设置多个I/O接口，接收考试车辆的各类开关量信号；通过设置CAN网络接口、LIN网络接口和FlexRay网络接口，实现FlexRay网络、CAN网络、LIN网络三者之间的数据通信，具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性，简单实用，传输抗干扰能力强，网络成本低，并且能够提高驾考过程中的安全性；通过设置以太网络接口，实现驾考车辆远程以太网通信。在机动车驾驶考试***中，通过本车载网关采集传输车辆状态信息，为驾考评分提供依据。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于机动车驾考***的车载网关，包括中央处理器，其特征在于：所述的中央处理器上设有UART接口、通用I/O接口、eCAN控制器、SCI接口、XINTF接口、RMII接口和电源接口；
所述的UART接口连接ZigBee无线通信模块，用以实现驾考车辆状态信息的无线通信；
所述的通用I/O接口连接I/O接口扩展模块，用以接收考试车辆的各类开关量信号；
所述的eCAN控制器连接CAN总线接口模块，用以接收车辆的CAN总线信号；
所述的SCI接口连接LIN总线接口模块，用以接收车辆的LIN总线信号；
所述的XINTF接口连接FlexRay总线接口模块，用以接收车辆的FlexRay总线信号；
所述的RMII接口连接以太网接口模块，用以实现远程以太网通信；
电源接口连接电源管理模块，用以给车载网关供电。
2.根据权利要求1所述的一种用于机动车驾考***的车载网关，其特征在于：所述的中央处理器采用STM32互联型系列微控制器STM32F107。
3.根据权利要求1所述的一种用于机动车驾考***的车载网关，其特征在于：所述的ZigBee无线通信模块采用SOC芯片CC2530作为主控制器，所述的SOC芯片CC2530外接一2.4GHz射频前端芯片CC2591。
4.根据权利要求1所述的一种用于机动车驾考***的车载网关，其特征在于：所述的I/O接口扩展模块包括一保护电路和一并行输入/串行输出电路，所述的保护电路使用瞬态电压抑制器DA12M和光耦TLP281，所述的并行输入/串行输出电路采用74LS165。
5.根据权利要求1所述的一种用于机动车驾考***的车载网关，其特征在于：所述的CAN总线接口模块采用CAN收发器SN65HVD230。
6.根据权利要求1所述的一种用于机动车驾考***的车载网关，其特征在于：所述的LIN总线接口模块采用LIN收发器TJA1028。
7.根据权利要求1所述的一种用于机动车驾考***的车载网关，其特征在于：所述的FlexRay总线接口模块包括FlexRay通信控制器及与
FlexRay通信控制器连接的FlexRay总线驱动器。
8.根据权利要求7所述的一种用于机动车驾考***的车载网关，其特征在于：所述的FlexRay通信控制器采用MFR4300控制器，所述的FlexRay通信控制器包括FlexRay存储器及分别与FlexRay存储器连接的FlexRay模块单元及外部主机接口，所述的外部主机接口包括异步存储器接口及HCS12接口，所述的异步存储器接口与XINTF接口连接，所述的FlexRay模块单元与FlexRay总线驱动器连接；所述的FlexRay总线驱动器采用TJA1080A驱动器。
9.根据权利要求1所述的一种用于机动车驾考***的车载网关，其特征在于：所述的太网接口模块包括一型号为DM9161AEP的单芯片快速以太网PHY，一型号为HR911105A的网络隔离变压器。
10.根据权利要求1所述的一种用于机动车驾考***的车载网关，其特征在于：所述的电源管理模块采用DC 12V作为电路板总体供电电源，所述的电路板上设置一开关电压调节器LM2596T和一低压差电压调节器LM1117-3.3。
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