CN102638422A - 一种用于车辆状态监控的车用网关及其通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于车辆状态监控的车用网关及其通信方法，该车用网关包括与CPU主控单元连接的CAN模块、GPS定位模块、WIFI无线传输模块、数据存储模块、离散数据读取模块，CAN模块通过CAN总线接口与车辆系统连接，WIFI无线传输模块通过WIFI接口与WIFI无线网络上的控制终端进行通讯。可以通过本发明实现车辆协议的标定、车辆的数据数据采集及远程监控等功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于实现车辆参数的采集、状态监控及ECU无线标定的车用网关及其通信方法，具体地说，利用该网关可以实现异构网络之间的应用层协议转换，从而实现在异构网络之间的数据的交互，是一种应用型网关，同时兼有GPS定位功能。主要应用于车辆数据的采集（包括定位信息）传输及实现车辆ECU的标定工作等方面。
背景技术
CAN( Controller Area Network控制器局域网)属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。是由德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。由于其高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到人们的重视，被广泛应用于诸多领域。当信号传输距离达到10km时，CAN仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。
WIFI全称是Wireless Fidelity，又称802.11b标准，WIFI的最大优点为传输速度较高，可以达到11Mbps，WIFI的有效距离又很长，并且也与已有的各种802.11DSSS设备兼容。博通公司推出第一个802.11ac（5GWiFi）芯片系列，该芯片与对应的802.11n解决方案相比，速率提高3倍，电源效率提高达6倍。目前WiFi无线网络的通信距离可扩大到4英里约6.5公里。
在现代汽车，包新能源汽车的整车控制及各控制器之间的相互通讯中， CAN总线通讯技术已经大量使用，同时面向与车辆的基于WIFI的应用也逐渐增多。而由于车辆发展的需求，也开发许多车辆远程监控系统及车辆ECU标定工具。而当前已经开发出来的车辆监控设备多为离散数据信号采集、与后台服务器的通讯也多采用GSM，GPRS,3G等技术手段进行，由于车辆不同，信号各异，且难以更改，直接影响到了当前的监控设备与车辆的匹配安装。而当前的标定设备也多采用通过专用连接线实现车辆ECU与电脑的连接从而实现标定功能。使得标定工作大为受限。
在分析了这种由于在无线通讯领域新技术快速涌现，而必然会对整个设备的发展造成不可预知的影响之后，我们提出了一种技术和方案，可以使设备的发展能更好的适应未来发展的需要，从而即可以实现对车辆的数据采集监控与数据传输，又可以实现对车辆ECU的无线标定，即用WIFI技术作为通讯介质实现一种可以对异构网络之间的应用层协议进行转换的网关，这是一套具有实用性和兼容性的应用解决方案。其中，协议网关实现了CAN网络协议与TCP/IP协议之间的协议转换。而应用层网关通过应用对内部网与外部网之间的服务进行转发的设备。
发明内容
由于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提出一种能够整合CAN总线及Internet通讯的用于车辆状态监控的车用网关及其通信方法，其把完全不同功能不同架构的两个网络集成到一起，并有效的嵌入到车辆系统中，完成数据的采集传输及ECU的标定等功能。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明的一种用于车辆状态监控的车用网关，包括与CPU主控单元连接的CAN模块、GPS定位模块、WIFI无线传输模块、数据存储模块、离散数据读取模块，CAN模块通过CAN总线接口与车辆系统连接，WIFI无线传输模块通过WIFI接口与WIFI无线网络上的控制终端进行通讯。从而实现数据的采集及数据的无线上传。
作为本发明的进一步特征，该网关支持CCP\XCP协议。
作为本发明的进一步特征，该网关支持连接设定的服务器，并把所采集数据经由WIFI传输至服务器端。
作为本发明的进一步特征，所述控制终端包括可实现CANape或CANcase相关功能的可编程的嵌入式芯片，其实现CAN 协议和WIFI协议之间的转换，从而实现相应的ECU标定功能。
本发明还提出一种利用上述车用网关实现的通信方法，包括以下步骤：
1） CANape把控制终端要发出的基于XCP的CAN消息帧打包成TCP/IP协议包；
2） 通过无线WIFI网络传到汽车上的WIFI接收机上面，接收机要完成TCP/IP包的解包；
3） 将解包后相应的信号还原成CAN信号，送入汽车的CAN网络，从而实现控制终端上的信息传输到汽车网络；
4） CAN接收机把符合要求的CAN消息帧打包成TCP/IP包通过WIFI上传给控制终端，控制终端的CANape会把接收到的TCP/IP包还原成CAN消息帧，显示在控制终端面板上。
由于采用以上技术方案，本发明原理简单，可以通过本发明实现车辆协议的标定，车辆的数据数据采集及远程监控等功能，并且本发明的扩展性和兼容性很好，能够满足未来的发展需要。
附图说明
下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明的内部结构及对外连接示意图；
图2是本发明实现的协议转换示意图；
图3是本发明的协议结构图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明车用网关的结构图。本发明包括与CPU主控单元1连接的无线传输WIFI模块2、 CAN模块3、GPS定位模块4、存储器5等其他模块，CAN模块3通过CAN总线接口与车辆系统6连接，无线传输WIFI模块2通过WIFI接口与WIFI无线网络上的控制终端进行通讯，本发明的网关以CPU为主控单元，通过周边模块实现同整车系统及Internet网络的的通讯，支持CCP\XCP等协议，可通过本发明的网关进行全双工无线通讯和标定等功能。当然本发明包括但不仅限于上述所述的外围模块，同时也包括其它车辆总线及与车辆数据有关的信号采集模块。控制终端可以是电脑、手机等，控制终端包括含有CANape或CANcase的可编程的嵌入式芯片，其实现CAN 协议和WIFI协议之间的转换。以及连接设定的服务器，并把所采集数据经由WIFI传输至服务器端等功能。
如图2所示，本发明实现CAN与WIFI之间的协议转换。
如图3所示，本发明的协议结构通过OSI模型的7层结构进行对比，本网关均在应用层对协议进行处理和转换，在应用层，协议的转化对底层均是透明的，通过应用程序调用两种协议的协议栈的实现完成对各自协议的解释和转化。实现的基本原理是先将一种协议的数据解包处理后，再打包成另外一种要转换的协议，实现不同协议的相互转换。而物理层及数据链路层通过CAN及WIFI模块各自硬件实现。因此本发明有实现原理简单，稳定性好等特点。
通过本发明的应用层网关可以实现对车辆ECU的标定功能，本功能是以无线网络WIFI为传输介质，XCP为协议基础，CANape或CANcase为XCP观测标定平台以实现电脑对汽车的XCP观测、标定、下载和诊断。通信步骤主要分为两步。第一步是电脑上的信息传输到汽车网络，第二步是汽车上的信息上传到电脑 ，即，本发明提出的利用上述车用网关实现的通信方法，包括以下步骤：
1） CANape把控制终端要发出的基于XCP的CAN消息帧打包成TCP/IP协议包；
2） 通过无线WIFI网络传到汽车上的WIFI接收机上面，接收机要完成TCP/IP包的解包；
3） 将解包后相应的信号还原成CAN信号，送入汽车的CAN网络，从而实现控制终端上的信息传输到汽车网络；
4） CAN接收机把符合要求的CAN消息帧打包成TCP/IP包通过 WIFI上传给控制终端，控制终端的CANape会把接收到的TCP/IP包还原成CAN消息帧，显示在控制终端面板上。
通过本发明的应用层网关还可以实现对车辆的数据采集及远程监控功能，应用层网关只要接入车辆相应网络及有关接口，就可以进行相关的数据的采集工作，而用户只需要一部常用的手机或者一部支持WIFI转GPRS/3G的路由器，就可以实现对车辆的远程监控功能，用户只需要再应用层网关配置好需要连接的远程服务器的IP地址和端口号，数据就可以到达远程的服务器端从而实现对车辆的远程监控。整个服务均工作在应用层，底层协议是透明的。
但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
Claims (5)
1.一种用于车辆状态监控的车用网关，其特征在于：包括与CPU主控单元连接的CAN模块、GPS定位模块、无线传输WIFI模块、存储器、离散数据读取模块，CAN模块通过CAN总线接口与车辆系统连接，无线传输WIFI模块通过WIFI接口与WIFI无线网络上的控制终端进行通讯。
2.根据权利要求1所述的车用网关，其特征在于：该网关支持CCP\XCP协议。
3.根据权利要求1所述的车用网关，其特征在于：该网关支持连接设定的服务器，并把所采集数据经由WIFI传输至服务器端。
4.根据权利要求1或2所述的车用网关，其特征在于：所述控制终端包括可实现CANape或CANcase相关功能的可编程的嵌入式芯片。
5.根据权利要求4所述的车用网关实现的通信方法，其特征在于：包括以下步骤：
CANape把控制终端要发出的基于XCP的CAN消息帧打包成TCP/IP协议包；
通过无线WIFI网络传到汽车上的WIFI接收机上面，接收机要完成TCP/IP包的解包；
将解包后相应的信号还原成CAN信号，送入汽车的CAN网络，从而实现控制终端上的信息传输到汽车网络；
CAN接收机把符合要求的CAN消息帧打包成TCP/IP包通过WIFI上传给控制终端，控制终端的CANape会把接收到的TCP/IP包还原成CAN消息帧，显示在控制终端面板上。
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