汽车模数采样实时监测及工况数据输出设备的制作方法

专利名称:汽车模数采样实时监测及工况数据输出设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种汽车模数采样实时监测及工况数据输出设备，其包括微处理器、USB总线协议转换装置、模数转换装置、无线通讯装置和电源装置，微处理器与USB总线协议转换装置、模数转换装置和无线通讯装置均相连，电源装置与微处理器、USB总线协议转换装置、无线通讯装置相连。该设备不仅能实时提供汽车AD采样数据，还能外接USB存储设备实时存储工况数据。
【专利说明】
汽车模数采样实时监测及工况数据输出设备

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及监控设备，特别是汽车AD(模/数)采样实时监控设备。

【背景技术】
[0002]目前，公知的汽车AD采样数据实时监控设备，由AD转换装置、微处理装置组成，可转换汽车AD采样信号信息输出。但现有设备功能单一，无法实现汽车AD采样数据实时监控及工况数据的USB (Universal Serial Bus，通用串行总线)输出。


【发明内容】

:
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种汽车AD采样数据及工况数据USB输出设备，该设备不仅能实时提供汽车AD采样数据，还能外接USB存储设备实时存储工况数据。
[0004]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:模数采样实时监测设备，其特征在于:包括微处理器、USB总线协议转换装置、模数转换装置、无线通讯装置和电源装置，微处理器与USB总线协议转换装置、模数转换装置和无线通讯装置均相连，电源装置与微处理器、USB总线协议转换装置、无线通讯装置相连。
[0005]所述的设备，微处理器外接有闪存。
[0006]所述的设备，微处理器与模数转换装置之间接有输入/输出控制器。
[0007]所述的设备，无线通信装置采用GPRS模块。
[0008]所述的设备，电源装置包括5V稳压电源模块和3.3V稳压电源模块，5V稳压电源模块和3.3V稳压电源模块互相连接，5V稳压电源模块与USB总线协议转换装置、无线通讯装置相连，3.3V稳压电源模块与微处理器相连。
[0009]所述的设备，微处理器、USB总线协议转换装置、模数转换装置、无线通讯装置分别采用型号为 STM32F103、CH376S、AD603、QUECTEL-M12 的芯片。
[0010]所述的设备，闪存采用型号为25032BVSIG的芯片。
[0011]所述的设备，输入/输出控制器采用型号为MAXM-MAX3232的芯片。
[0012]所述的设备，5V稳压电源模块、3.3V稳压电源模块分别采用型号为NSC-LM2596、BCD-AP2121 的芯片。
[0013]本实用新型提供的设备与现有技术相比，其优点主要是:
[0014]其一.能够提供汽车AD数据信息，实现数据交换，提高设备的集成度和可靠性。
[0015]其二.只需本设备一台，就能够实现多种数据上传功能，降低车载设备总体使用成本。
[0016]其三.能外接USB存储设备实时存储工况数据。

【附图说明】

[0017]图1是模块图。
[0018]图2是模块管脚连接图。

【具体实施方式】
[0019]本实用新型包括USB总线协议转换装置、AD采样转换装置、I/O控制装置(输入/输出)、GPRS(General Packet Rad1 Service，通用分组无线服务)装置和电源装置，它们通过数据线和电源线与MPU(Microprocessor Unit，微处理器)装置相连。所述MPU装置内含STM32F103微处理单元和缓存器，其中STM32F103为所述设备的核心控制单元。
[0020]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。
[0021]本实用新型提供的汽车AD采样数据及外接车载设备数据交换设备，其结构如图1所示，包括USB总线协议转换装置、AD转换装置(与汽车外接设备相连)、I/O控制装置、GPRS装置和电源装置，它们通过数据线和电源线与内含微处理单元和缓存器的MPU装置相连。
[0022]所述MPU装置可以加强数据处理能力。该MPU装置可以选用ST公司的STM32F103作为本设备的核心控制单元，该芯片采用流水线处理技术，提高了指令执行效率；集成JTAG (Joint Test Act1n Group，联合测试行为组织标准端口)，支持在线编程；采用低电压供电(2.5?3.6V)，因为工程汽车车载电源为24V，必须经过电源转换装置才能转换为系统各装置所需的电压。该MPU装置具备多种总线接口，UART (Universal AsynchronousReceiver/Transmitter,通用异步收发传输器)口可实现全双工通信，通信波特率可分别设定，可用于GPRS、I/O控制器通讯交互通讯交互。GPRS装置和STM32F103芯片均通过I2C (Inter-1ntegrated Circuit，内部整合电路)总线，实现外扩两路UART，可同时外接车载设备。
[0023]所述缓存器可以使用256K缓存设计，使MPU装置具有数据的存储、转发能力。该缓存器可采用型号为25032BVSIG闪存器产品，与MPU之间通过SPI (Serial PeripheralInterface，同步串行外设接口)总线相连。
[0024]所述MPU装置外接AD总线协议转换装置，用于接收汽车AD总线发出的汽车工况信号。所述AD总线协议转换装置，可以采用AD603产品作为AD总线协议转换芯片。该转换器可以实现AD总线与RS232之间的数据通讯，以及AD总线数据发送和接收；支持标准帧和扩展模式；支持AD总线自发送自接收工作模式；提供透明转换、透明带ID标识转换。
[0025]所述GPRS装置通过芯片引脚连接MPU装置。该GPRS装置可以采用型号为QUECTEL-M12产品，用于收发GPRS信号。所述QUECTEL-M12装置是一款完整的GSM(GlobalSystem for Mobile communicat1n，全球移动通信系统)/GPRS四频解决方案装置，可以广泛应用于WLL(无线本地环路)、M2M(Machine To Machine，机对机)和手持设备中。使用工业标准界面，使得具备GSM/GPRS850/900/1800/1900MHz功能的M12以小尺寸和低功耗实现语音、短信、数据和传真信息的高速传输。M12的优良性能使其几乎能适应所有的工业应用要求，如M2M、遥测和其它移动数据通信系统中。其优势在于永久在线、快速数据存储，工作电压为3.3至4.8V。该装置内嵌TCP/IP协议栈，使用AT指令进行通讯，收发GPRS信号。
[0026]所述1/0控制装置通过芯片引脚外接MPU装置。该1/0控制装置用于和其他外接车载电子设备进行数据交换；控制输入输出数据的传送；检测外围设备的状态。该I/o控制装置由I/O控制器组成，该I/O控制器可以采用MAXM-MAX3232型号的收发器，该收发器采用专有的低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电时能够实现真正的RS-232 性能，MAXIM-MAX3232 供电电压 5V 或 3.3V。
[0027]所述电源装置用于为整个系统提供工作电源。电源装置可采用一块NSC-LM2596芯片作为5V稳压电源，一块低压差线性稳压器B⑶-AP2121产品作为3.3V稳压电源，该产品是米用 BCD 的低噪声低功耗 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺设计生产，具有低压差、低噪声、高电源纹波抑制比、低静态电流等特点，其最大输出电流能力的最小值为150mA，并内置限流保护电路(300mA)。BCD-AP2121的主要特征包括:静态工作电源电流为25uA;在输出电流150mA时的输入输出压差小于200mV ;电源纹波抑制比为70dB@lKHz且不需要外接补偿电容，其输出噪声小于30uVrms。
[0028]本实用新型的电路结构及其连接方式如图2所示，Ul为MPU装置核心控制单元STM32F103 ；U2 为 MPU 装置缓存器 25032BV5NG ；U3 为 USB 协议转换芯片 CH376S ；U4 为 I/O控制器 MAXM-MAX3232 ;U6 为 GPRS 装置 QUECTEL-M12 ;U7 为 5V 稳压电源 NSC-LM2596 ;U8 为3.3V稳压电源BCD-AP2121 ；U9芯片为AD转换芯片AD603。
[0029]Ul的引脚68、69分别与U3的引脚5、6连接，使U3可向Ul传送汽车USB信号数据。Ul的引脚4与U8的引脚5连接，为3.3V供电输入。Ul的引脚5接地。Ul的引脚30、31,32分别与U2的引脚6、2、5连接，完成数据存储。Ul的引脚78、79、80、83分别与U4的引脚9、10、11、12连接，完成外部数据进行交互。Ul的引脚1、2与U6的引脚61、60连接，用于收发GPRS数据。
[0030]U2的引脚6、2、5分别与Ul的引脚30、31、32，连接，作为数据传输通路，使U2可以与Ul进行数据读写交换。
[0031 ] U3的引脚10、11分别连接汽车USB总线的USBL (USB低电压端)和USBH (USB高电压端)，用于USB总线信号数据收发。U3的引脚5、6分别与Ul的引脚68、69连接，使U3可向Ul传送汽车USB信号数据。U3的12号引脚接地。U3的引脚28与U7的引脚2连接，为5V供电输入。
[0032]U4的引脚9、10、11、12分别与Ul的引脚78、79、80、83连接，完成外部数据进行交互。U4的引脚16与U9的引脚7连接进行AD数据量化的传输。
[0033]U6的引脚43与外置GPRS天线连接，用于收发GPRS信号。U6的引脚12、13、14、15分别与SIM (Subscriber Identity Module，用户识别模块)卡供电、SIM卡数据传输、SIM卡时钟、SM卡重置功能引脚连接，以实现SM卡功能。U6的引脚60、61分别与Ul的引脚
2、I连接，用于GPRS数据信号传输处理。U6的引脚52与U7的引脚2相连。
[0034]U7的引脚I与汽车的12V或24V电源正极连接，为汽车12V或24V电源供电输入。U7的引脚3接地。U7的引脚2为5V供电输出，为系统进行电源供电，与U3的引脚28相连。
[0035]U8的引脚I与U7的引脚2连接，为5V供电输入。U8的引脚2接地。U8的引脚5为3.3V电源输出，为系统进行电源供电，与Ul的引脚4相连。
[0036]U9的引脚7与U4的引脚16连接，使U9可通过U4向Ul传送汽车AD信号数据。U9的4号引脚接地，3号引脚为信号输入端。
[0037]本实用新型提供的汽车USB总线数据实时监控设备，其工作过程是:给车载终端上电后，便开始各装置的初始化以及开中断，MCU接收AD总线协议转换装置获取的汽车实时工作信息(水温、油温、油位、油压、发动机转速、汽车倾斜度、报警值等)，并通过USB总线协议转换装置实时存储工况数据。系统一旦运行，GPRS通讯任务就开始通过AT指令登陆网络，并保持一直在线，然后准备接收其它任务的数据发送请求，并发送数据给远程服务器。
【权利要求】
1.汽车模数采样实时监测及工况数据输出设备，其特征在于:包括微处理器、USB总线协议转换装置、模数转换装置、无线通讯装置和电源装置，微处理器与USB总线协议转换装置、模数转换装置和无线通讯装置均相连，电源装置与微处理器、USB总线协议转换装置、无线通讯装置相连。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于:微处理器外接有闪存。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于:微处理器与模数转换装置之间接有输入/输出控制器。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于:无线通信装置采用GPRS模块。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于:电源装置包括5V稳压电源模块和3.3V稳压电源模块，5V稳压电源模块和3.3V稳压电源模块互相连接，5V稳压电源模块与USB总线协议转换装置、无线通讯装置相连，3.3V稳压电源模块与微处理器相连。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于:微处理器、USB总线协议转换装置、模数转换装置、无线通讯装置分别采用型号为STM32F103、CH376S、AD603、QUECTEL-M12的芯片。7.根据权利要求2所述的设备，其特征在于:闪存采用型号为25032BVSIG的芯片。8.根据权利要求3所述的设备，其特征在于:输入/输出控制器采用型号为MAXIM-MAX3232 的芯片。9.根据权利要求5所述的设备，其特征在于:5V稳压电源模块、3.3V稳压电源模块分别采用型号为NSC-LM2596、BCD-AP2121的芯片。
【文档编号】G05B19-418GK204287913SQ201420537710
【发明者】郭亮, 秦颖 [申请人]武汉电动汽车示范运营有限公司