工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法[发明专利]

*CN102638562A*

(10)申请公布号 CN 102638562 A(43)申请公布日 2012.08.15

(12)发明专利申请

(21)申请号 201210021976.8(22)申请日 2012.02.01

(71)申请人浙江大学

地址310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路

388号(72)发明人刘云海 陈文聪

(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公

司 33200

代理人周烽(51)Int.Cl.

H04L 29/08(2006.01)H04L 12/40(2006.01)

权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 4 页权利要求书2页 说明书10页 附图4页

(54)发明名称

工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法(57)摘要

本发明公开了一种工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法，该方法包括远程的基于无线2G/3G通信的互联网接入通信方法，本地的与检测维护电脑单元的通信方法，本地的与发动机电控单元及车辆电控单元的基于CAN的通信方法，与地理位置信息检测单元的基于RS232的通信方法，与车身平衡度或倾斜度检测单元的基于RS485的通信方法，及与人交互的输入、输出通信方法。运用这些方法实现的车载终端，适用于工程应用的各类车辆，能实现车辆状态数据的传输及管理，满足车辆联网系统要求和功能，为工程车辆数据的共享和服务提供了条件。CN 102638562 ACN 102638562 A

权 利 要 求 书

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1.一种工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法，其特征在于，该方法包括车载终端单元与远程服务器单元的通信及数据传输的方法和车载终端单元与本地功能单元的通信及数据传输的方法两部分；其中，所述车载终端单元与本地功能单元的通信及数据传输的方法包括：车载终端单元与基于CAN通信方式的车辆电控单元、发动机电控单元的通信及数据传输方法，车载终端单元与基于RS485通信方式的车身平衡度或倾斜度检测单元的通信及数据传输方法，车载终端单元与基于RS232通信方式的地理位置信息检测单元的通信及数据传输方法，车载终端单元与基于IO及总线方式的与操作人员交互的输入、输出单元通信及数据传输方法，车载终端单元与基于RS232通信的外部可插拔设备单元通信及数据传输方法等五部分内容。

2.根据权利要求1所述工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法，其特征在于，所述车载终端单元与远程服务器单元的通信及数据传输的方法利用2G/3G无线网络，实现车载终端单元与互联网上的服务器单元的通信和数据传输，具体包括以下步骤：

（1）车载终端单元与远程服务器单元建立TCP/IP连接；（2）车载终端单元向远程服务器单元发起验证请求；（3）远程服务器单元向车载终端单元发送验证消息； （4）车载终端单元接收验证码，主动上传当前车辆数据及历史记录，在遇到故障情况下，主动上传故障代码；

（5）远程服务器单元向车载终端单元发送车辆数据采集或车辆控制命令； （6）车载终端单元向远程服务器单元发送车辆数据或发送回馈响应；（7）车载终端单元周期性发送心跳包，并根据当前信号质量选择心跳包周期；（8）长时间无法与远程服务器单元建立连接，选择主动断开或放弃连接，此后根据信号质量和地理位置的变化率，尝试新连接。

3.根据权利要求1所述工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法，其特征在于，所述车载终端单元与基于CAN通信方式的车辆电控单元、发动机电控单元的通信及数据传输方法，包括以下步骤：

（1）车载终端单元通过远程帧方式向车辆电控单元发送启动信号；（2）车辆电控单元通过数据帧向车载终端单元发送协议版本号，以及车辆当前状态，与车载终端单元同步；

（3）车载终端单元根据协议版本号，向车辆电控单元和发动机电控单元询问车辆数据；

（4）车辆电控单元和发动机电控单元周期性发送车辆常规参数，并根据接收到的车载终端单元的数据请求，发送数据；

（5）车载终端单元选择性接收CAN总线上来自车辆电控单元与发动机电控单元的数据帧；根据数据来源以及数据类别进行分组保存、管理；

（6）车载终端单元向车辆电控单元及发动机电控单元发送车辆控制命令；（7）车辆电控单元及发动机电控单元接收控制指令，向车载终端单元发送回馈确认命令。

4.根据权利要求1所述工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法，其特征在于，所述车载终端单元与基于RS485通信方式的车身平衡度或倾斜度检测单元的通信及数据传

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权 利 要 求 书

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输方法，包括以下步骤：

（1）车载终端单元向RS485总线发送启动信号，询问车身平衡度或倾斜度检测单元连接信息及设备ID；

（2）车身平衡度或倾斜度检测单元发送设备ID到RS485总线；（3）车载终端单元向车身平衡度或倾斜度检测单元发送数据帧请求；（4）车身平衡度或倾斜度检测单元周期性发送数据帧到RS485总线；（5）根据车辆当前状态，以及倾斜角度数据变化的频率，向车身平衡度或倾斜度检测单元发送控制信号。

5.根据权利要求1所述工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法，其特征在于，所述车载终端单元与基于RS232通信方式的地理位置信息检测单元的通信及数据传输方法具体为：车载终端单元通过RS232通信方式获取地理位置信息检测单元发出的车辆地理位置信息、时间信息。

6.根据权利要求1所述工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法，其特征在于，所述车载终端单元与基于IO及总线方式的与操作人员交互的输入、输出单元通信及数据传输方法，包括以下内容：

（1）输出采用并行总线方式，与高分辨率数字液晶屏连接，显示输出采用双缓冲循环数据流，定时与按数据变化结合的更新显示方式；

（2）输入采用IO键盘，以扫描方式确定输入。

7.根据权利要求1所述工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法，其特征在于，所述车载终端单元与基于RS232通信的外部可插拔设备单元通信及数据传输方法，所述基于RS232通信的外部可插拔设备单元主要指用于检测、维护车载终端单元以及车辆电控单元的电脑，该方法包括以下步骤：

（1）车载终端单元与检测、维护电脑建立物理连接；（2）检测、维护电脑向车载终端单元发送密码认证请求；（3）车载终端单元向检测、维护电脑发送认证确认或认证失败消息；（4）检测、维护电脑向车载终端单元发送检测命令或维护命令；（5）双方数据校验确认。

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说 明 书

工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法

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技术领域

[0001]

本发明属于工程车辆、矿山机械、装备制造领域，涉及一种工程车辆车载终端单元

的通信方法，及实现该通信方法的终端装置。

背景技术

[0002] 工程机械车辆包括挖掘机、旋挖钻机、凿岩钻机、装载机、起重机、压桩机、压路机、推土机等等各种工程车辆，在重大工程建设、矿山开采等领域发挥巨大作用。相比于其他车辆功能上更为复杂，工作环境更为恶劣。车辆长时间工作于重载状态，存在各种安全隐患，容易造成生产事故。随着经济的发展和工程建设的需要，对车辆的全程调度、车辆维护保养、故障预警、车辆租赁、抵押、保险服务等提出更高的需求。而这些需求可以利用无处不在的无线通信技术及网络，通过工程车辆的联网来解决。在已有的技术专利中，主要侧重汽车车辆的联网，提供车辆联网诊断、GPS定位、防盗报警、商业应用等，涉及工程车辆并与工程车辆施工作业相关的数据联网较少。本发明正是基于工程车辆的特殊性，实现车载终端通信方法及装置，适用于各种有联网需求的工程车辆。发明内容

[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法及装置，本发明实现了车辆的各种状态及作业数据的共享和服务，对工程车辆联网应用具有广泛价值。

[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种工程机械车辆联网应用的车载终端通信方法，该方法包括车载终端单元与远程服务器单元的通信及数据传输的方法和车载终端单元与本地功能单元的通信及数据传输的方法两部分；其中，所述车载终端单元与本地功能单元的通信及数据传输的方法包括：车载终端单元与基于CAN通信方式的车辆电控单元、发动机电控单元的通信及数据传输方法，车载终端单元与基于RS485通信方式的车身平衡度或倾斜度检测单元的通信及数据传输方法，车载终端单元与基于RS232通信方式的地理位置信息检测单元的通信及数据传输方法，车载终端单元与基于IO及总线方式的与操作人员交互的输入、输出单元通信及数据传输方法，车载终端单元与基于RS232通信的外部可插拔设备单元通信及数据传输方法这五部分内容。[0005] 进一步地，所述车载终端单元与远程服务器单元的通信及数据传输的方法利用2G/3G无线网络，实现车载终端单元与互联网上的服务器单元的通信和数据传输，具体包括以下步骤：

（1）车载终端单元与远程服务器单元建立TCP/IP连接；（2）车载终端单元向远程服务器单元发起验证请求；（3）远程服务器单元向车载终端单元发送验证消息； （4）车载终端单元接收验证码，主动上传当前车辆数据及历史记录，在遇到故障情况下，主动上传故障代码；

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说 明 书

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（5）远程服务器单元向车载终端单元发送车辆数据采集或车辆控制命令； （6）车载终端单元向远程服务器单元发送车辆数据或发送回馈响应；（7）车载终端单元周期性发送心跳包，并根据当前信号质量选择心跳包周期；（8）长时间无法与远程服务器单元建立连接，选择主动断开或放弃连接，此后根据信号质量和地理位置的变化率，尝试新连接。[0006] 进一步地，所述车载终端单元与基于CAN通信方式的车辆电控单元、发动机电控单元的通信及数据传输方法，包括以下步骤：

（1）车载终端单元通过远程帧方式向车辆电控单元发送启动信号；（2）车辆电控单元通过数据帧向车载终端单元发送协议版本号，以及车辆当前状态，与车载终端单元同步；

（3）车载终端单元根据协议版本号，向车辆电控单元和发动机电控单元询问车辆数据；

（4）车辆电控单元和发动机电控单元周期性发送车辆常规参数，并根据接收到的车载终端单元的数据请求，发送数据；

（5）车载终端单元选择性接收CAN总线上来自车辆电控单元与发动机电控单元的数据帧；根据数据来源以及数据类别进行分组保存、管理；

（6）车载终端单元向车辆电控单元及发动机电控单元发送车辆控制命令；（7）车辆电控单元及发动机电控单元接收控制指令，向车载终端单元发送回馈确认命令。

[0007] 进一步地，所述车载终端单元与基于RS485通信方式的车身平衡度或倾斜度检测单元的通信及数据传输方法，包括以下步骤：

（1）车载终端单元向RS485总线发送启动信号，询问车身平衡度或倾斜度检测单元连接信息及设备ID；

（2）车身平衡度或倾斜度检测单元发送设备ID到RS485总线；（3）车载终端单元向车身平衡度或倾斜度检测单元发送数据帧请求；（4）车身平衡度或倾斜度检测单元周期性发送数据帧到RS485总线；（5）根据车辆当前状态，以及倾斜角度数据变化的频率，向车身平衡度或倾斜度检测单元发送控制信号。[0008] 进一步地，所述车载终端单元与基于RS232通信方式的地理位置信息检测单元的通信及数据传输方法具体为：车载终端单元通过RS232通信方式获取地理位置信息检测单元发出的车辆地理位置信息、时间信息。[0009] 进一步地，所述车载终端单元与基于IO及总线方式的与操作人员交互的输入、输出单元通信及数据传输方法，包括以下内容：

（1）输出采用并行总线方式，与高分辨率数字液晶屏连接，显示输出采用双缓冲循环数据流，定时与按数据变化结合的更新显示方式；

（2）输入采用IO键盘，以扫描方式确定输入。[0010] 进一步地，所述车载终端单元与基于RS232通信的外部可插拔设备单元通信及数据传输方法，所述基于RS232通信的外部可插拔设备单元主要指用于检测、维护车载终端单元以及车辆电控单元的电脑，该方法包括以下步骤：

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（1）车载终端单元与检测、维护电脑建立物理连接；（2）检测、维护电脑向车载终端单元发送密码认证请求；（3）车载终端单元向检测、维护电脑发送认证确认或认证失败消息；（4）检测、维护电脑向车载终端单元发送检测命令或维护命令；（5）双方数据校验确认。

本发明的有益效果是，本发明的装置适合各种有联网需求的工程车辆，能方便地接入到车辆本地通信网络以及互联网，实现车辆状态数据的传输及管理，满足车辆联网系统要求和功能，为工程车辆数据的共享和服务提供了条件，为后期的维护提供便利。

[0011]

附图说明

[0012] 图1是车载终端单元装置图；

图2是车载终端单元与远程服务器单元通信框图；

图3是车载终端单元与车辆电控及发动机电控单元通信框图；图4是车载终端单元与车身平衡度或倾斜度检测单元通信框图；图5是车载终端单元与地里位置信息检测单元通信框图；图6是车载终端单元与键盘、显示器单元通信框图；图7是车载终端单元与外接检测、维护电脑通信框图；图8是车载终端单元与服务器单元通信流程图；

图9是车载终端单元与车辆电控及发动机电控单元通信流程图；图10是车载终端单元与车身倾斜角度检测设备单元通信流程图；图11是车载终端单元与外接检测、维护电脑通信流程图；图12是车载终端装置程序流程图。

具体实施方式

[0013] 以下结合附图和实施实例对本发明作进一步说明。[0014] 如图1所示，车载终端装置包括供电模块及备用电池单元，DSP和2G/3G通信模块，供电模块及备用电池单元为后面两者提供电源，2G/3G通信模块通过RS232与DSP相连，DSP采用ADSP-BF54X DSP芯片，该芯片具有1个DDR控制器接口、1个NFC接口（NAND FLASH控制器接口）、3个SPI口、一个内核时钟接口，一个实时时钟接口、2个CAN控制器接口、4个独立UART、3个并行总线接口（PPI）以及152个可配置的GPIO口。DSP的外围设备包括：1片64MB容量的DDR存储器芯片、1片256MB容量的NAND Flash存储芯片、1片2MB容量的SPI Flash存储芯片、1个25MHZ晶振，1个32.768KHZ晶振、1个CAN隔离收发芯片、3个RS232收发芯片、1个RS485收发芯片，1个显示输出接口，1个键盘接口和1个触发按钮，其中，DDR存储芯片与DDR控制器接口相连，NAND FLASH与NFC接口相连，SPI Flash存储芯片与一个SPI口相连，1个25MHZ晶振与DSP内核时钟接口相连，32.768KHZ晶振与DSP的实时时钟接口相连，CAN隔离收发芯片与1个CAN控制器接口相连，3个RS232收发芯片和1个RS485收发芯片分别与DSP的4个UART口相连，显示输出接口和键盘接口分别与2个并行总线接口相连，触发按钮与DSP的一个GPIO口相连。[0016] 如图2所示，本发明车载终端单元与服务器单元通过2G或3G网络实现通信，如图

[0015]

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8所示，具体步骤如下：

步骤101：车载终端单元采用AT命令控制通信模块与远程服务器单元建立TCP/IP连接；

步骤102：远程服务器单元对车载终端单元的连接请求进行响应；步骤103：车载终端单元检测到TCP/IP连接成功回馈响应后，向远程服务器单元请求身份验证；

步骤104：远程服务器单元为车载终端单元分配在线标识；步骤105：车载终端单元在接收到在线标识后，主动上传车辆数据。例如车辆编号，车辆当前的地理位置，运行状态，发动机运行时间，车辆设备单元保养信息，机油压力，排气压力，排气温度，液压油温，柴油油位，电平电压，工作参数，历史报警记录等； 若未能接收到在线标识，则回到步骤103；

步骤106：车载终端单元与远程服务器单元进行数据交互，如车辆出现异常时车载终端单元向远程服务器单元上传异常报告，又比如远程服务器单元对车载终端单元关于车辆数据的采集，对车辆的远程控制或对车辆设备的报警停机限的修改设定等功能。[0017] 步骤107：车载终端单元与服务器单元向对方周期性发送心跳包以维持车辆在线状态；对于车载终端单元来说，心跳包的发送成功与否作为是否断开连接的依据之一。[0018] 步骤108：信号不佳或出现通信异常的情况下，车载终端单元和远程服务器单元断开TCP/IP连接。

[0019] 这里以2G网络为例对车载终端单元加以说明。

[0020] 车载终端单元中的DSP处理器与GSM/GPRS通信模块使用RS232串口芯片连接，上电后首先通过AT命令对通信模块进行常规化配置，之后通过向通信模块发送AT命令与服务器单元建立TCP/IP连接。之后依据服务器单元制定的应用层通信协议进行数据通信。数据分为两类：

第一类为直接控制指令，如车辆锁定，解锁，保养复位，报警指令代码，报警屏蔽/复位等。这类指令不带有效数据，车载终端单元或服务器单元接收即解析生效。第二类为带有效参数命令，如保养周期修改，报警/停机限修改，对这类指令需要通过两次接收才能解析生效，首先是命令头接收，其次是有效数据接收。[0021] 第一类命令为定长形式，第二类命令为不定长形式，所以车载终端单元采用可变接收缓冲的数据流方式。根据远程服务器单元制定的应用层协议解析确定当前命令，更改数据缓冲区大小重新分配给数据缓冲用于接收有效数据或者接收下一条命令。[0022] 在建立通信以及通信过程中，DSP根据通信模块返回结果分三种状态：

状态一：通信模块返回正常，连接成功，依据服务器单元制定的应用层通信协议进行数据通信，并通过周期性发送心跳包的形式，维持车辆在线，同时进行连接状态的检测，当连接异常断开时，进入状态二。对于心跳包时间的设定，根据当前信号强度变化。[0023] 状态二：当前环境信号质量差，无法完成网络连接或连接异常断开，此时将连接失败状态置位，之后利用实时时钟的周期定时功能，周期性检测该状态位，尝试重新连接，若连接成功则进入第一种状态。此实时时钟的周期值设定按照第二种状态的持续时间递增，持续半小时以上，则认为当前网络状况不佳，放弃网络连接，退出。当GPS获取的地理信息有较大变化时重新回到状态二。

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状态三：外部通信模块无回馈，此时通过二次确认，若仍无回馈则说明通信模块被

拆除或者损坏，此时车载终端单元抛出报警信号，退出与服务器单元的通信流程，并将此异常显示于人机交互界面，提醒操控人员。[0025] 本地通信及数据传输方法

2.1与车辆电控单元及发动机电控单元的通信与数据传输如图3所示，车载终端单元与车辆电控单元及发动机电控单元的通信与数据传输基于CAN总线网络。车载终端单元与车辆电控单元采用CAN2.0B标准帧协议，车载终端单元与发动机电控单元采用SAE J1939协议。[0026] 2.1.1通信步骤

如图 9所示，为车载终端单元与车辆电控单元以及发动机电控单元的通信示意图。[0027] 步骤201：车载终端单元启动，初始化完成后，通过远程帧的方式向车辆电控单元发送启动信号告知车载终端单元已经准备就绪，并询问协议版本号，当前车辆的状态；

步骤202：车辆电控单元接收到CAN总线上的远程帧请求，通过发送数据帧发送告知车载终端单元当前车辆状态以及采用的协议版本，至此车载终端单元与车辆电控单元同步；

步骤203：分为两种情况： （1）车辆电控单元将未挂载到CAN总线上的车辆传感器参数，周期性发送到CAN总线上，如气温，油温，气压，油压等；

（2）发动机电控单元将发动机及附属部件参数周期性发送到CAN总线上，如发动机转速，运行时间，水温等；

步骤204：车载终端单元通过远程帧的方式请求车辆电控单元或发动机电控单元发送车辆数据；

步骤205：分为两种情况： （1）车辆电控单元将接收到的远程帧请求数据发送到CAN总线； （2）发动机电控单元将接收到的远程帧请求数据发送到CAN总线；步骤206：分为两种情况： （1）车载终端单元向车辆电控单元发送控制信号，间接控制车辆状态。例如，远程服务器单元发送远程锁车命令，车载终端单元接收到该命令后，通过CAN总线，依据CAN2.0B基本帧协议向车辆电控单元转发送锁车命令，车辆电控单元获取该命令后对车辆的控制功能进行不同程度的限制，并依据SAE J1939协议向发动机电控单元发送停机指令，迫使发动机停止运行。[0028] （2）车载终端单元直接向发动机电控单元发送控制信号。例如，远程服务器单元发送远程停机命令，车载终端单元接收到该命令后，通过CAN总线，依据SAE J1939协议发送停机命令。除此以外亦可依据SAE J1939协议的发送相应控制指令，调整发动转速等。[0029] 步骤207：车载终端单元与车辆电控单元采用确认机制。举例来说，车载终端单元对车辆电控单元下达控制命令，车辆电控单元需要对控制命令进行反馈，之后再由车载终端单元向车辆电控单元发送反馈确认信号，此时该控制命令才生效。[0030] 2.1.2对CAN通信的数据分组

CAN总线上的数据具有三种来源，且对于工程车辆而言，涉及的数据种类繁多，而CAN控制器每次最多可以发送8字节数据，鉴于此，需要要对数据分组发送和接收。

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将数据分成五组，每组数据对应于电控单元的一个或若干个Mailbox和

MessageID。[0032] A组：车辆电控单元采集得到的传感器参数、车辆状态，如液压油温度，排气温度，空压机压力，空压机压力，电平电压，油位等。各项参数信息分页显示于车载终端单元显示器上。

[0033] B组：发动机电控单元周期性发送的数据。如发动机转速，运行时间，水温等。[0034] C组：通过远程帧的方式询问获取A组和B组相应的数据发送。[0035] D组：控制消息信号，分为无参数信号和有效参数两类，无参数信号最多占据一个字节，如某个器件的报警/停机，远程锁车信号，有效参数信号包含命令和有效数据，如设定某个设备报警限等。[0036] E组：反馈确认信号。所有控制指令都需要反馈确认以提高通信的可靠性。[0037] 2.2与车身平衡度或倾斜度检测单元的通信与数据传输

如图 4所示，车载终端单元与车身左右倾斜角度检测单元以及车身前后倾斜角度检测单元采用RS485总线通信。[0038] 如图 10所示，车载终端单元与车身倾斜角度检测单元的通信示意图，

步骤301：车载终端单元向RS485总线发送启动信号，该信号用于询问车身倾斜角度检测设备单元连接信息及设备ID；

步骤302：车身倾斜角度检测单元以广播的方式发送设备号到RS485总线；步骤303：车载终端单元从RS485总线上，截获并确定设备ID，区分车身左右角度检测单元和车身前后角度检测单元，并发送数据帧请求信号，该信号表示请求车身倾斜角度检测单元发送数据帧；

步骤304：车身左右以及前后倾斜角度检测单元分别周期性发送数据帧，指示车辆当前相对于水平面的二维倾斜角度。

步骤305：车载终端单元获取并计算得到车辆相对于水平面的前后及左右倾斜角

度，结合车辆当前状态，以及角度变化的频率，向角度检测单元发送控制命令，控制命令功能包括，（1）车身角度检测单元的启动、关闭；（2）发送模式，如单次或连续发送的数据帧请求；（3）发送频率，对于连续发送模式选择不同的发送速率；

举例说明：当车辆处于行走状态，此时对车身的角度需要实时监测，故车载终端单元向车身倾斜角度检测设备单元发送连续数据帧请求命令，之后依据车辆前后及左右倾斜角度的变化率，选择发送频率，对于发送的速率分为5个级别，当接收到得变化速率较慢时，选择较低速率，反之选择高速率；当车辆处于作业状态，采用周期性单次采集的方式，即选择车身倾斜角度检测单元的数据帧为单次发送；

2.3与地理信息检测单元的通信及数据传输

车载终端单元与地理信息检测单元的通信基于RS232通信方式，地理信息检测单元实质是GPS信号接收器，该单元周期性发送基于NMEA-0183数据传输标准的数据帧， 数据帧包含时间，经纬度，海拔高度，速度等信息。车载终端单元接收所有数据帧，并筛选计算出时间和地理位置信息，例如，有如下数据帧：$GPRMC,120027.00，A,

[0039]

3015.9043,N,12006.8153，E，0.05,313.59,261010,,,A67第二个逗号后面 ’A’代表已经定位，否则为未定位。在已经定位的情况下， 字段3015.9043，N, 12006.8153,E代表当前车

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辆的经纬度。120027.00 261010分别代表当前的时间和日期。其中时间信息用于与车载终端单元的实时时钟同步，地理位置信息将存储于车载终端单元，并上传到远程服务器单元。[0040] 2.4基于I/O及并行总线方式与操作人员交互的输入、输出单元

如图6所示，车载终端单元通过并行总线接口（PPI）与高分辨率数字液晶显示器相连接，作为与操作人员的交互输出。显示模式为640*480 RGB666。车载终端单元为显示设备分配专用直接存储器访问（DMA）通道，并采用双缓冲循环数据流方式。具体来说，有两块缓冲区域pBufferA和pBufferB，他们首位相连，形成环路，显示将在两者之间循环切换，从而避免出现数据饥渴现象。每个循环缓冲区分为多个子缓冲区，如pBufferA（1）, pBufferA（2）… pBufferA（n），他们依次连接在一起，每个子缓冲区头指针都指向同一块数据区域，分别是A数据区域和B数据区域，里面存放着实际显示的数据。子缓冲区的个数n大小可以调节，个数越多显示画面更新的速率越慢，反之帧更新速率越快，根据当前车辆数据变化速率，调节子缓冲区的个数。

[0041] 对于数据区域A, B的更新采用定时更新和变化更新结合的方式。定时更新是指每隔确定的时间产生一个更新需求，具体表现为每次显示完成pBufferA或pBufferB所有子缓冲，产生一个事件A或事件B，在事件A或事件B的触发的处理函数中生成新的显示页面数据存入到数据A区域或数据B区域中。定时的时间由两个参数决定，分别是显示的基准频率f和子缓冲区的个数n，定时的时间 =（f*n）/（640*480*3）。变化更新是指更新前比较当前页面所在的原数据与最新数据，若没有变化或变化在阈值范围内，则不更新当前数据区域。双缓冲循环数据流以及定时和变化更新结合的方式，节省了车载终端单元在显示部分的开销。

[0042] 如图6所示，车载终端单元外接2*2矩阵式按键，共有4个按键,按横纵扫描的方式来确定按键的输入，它作为与操作人员交互的输入单元。4个按键分别定义为上翻，下翻，报警/停机记录查询，返回确认。通过上翻与下翻可以实现对车辆参数显示页面的切换，达到车辆各参数信息查询的目的。查询键用于依次查询车辆历史报警/停机记录。返回确认用于在报警或停机页面下，实现人工确认和页面切换功能。按键触发页面变化机制是通过车载终端单元接受到扫描到的按键输入，进入按键中断服务程序，并设置相应的按键切换标记，并指明目的页面。而在主程序中轮询到相应标记，触发显示模块重新合成新的帧，并清除标记。

[0043] 2.5与检测、维护电脑单元的通信与数据传输

车载终端单元与检测、维护电脑通信基于RS232通信方式，如图 11所示，为车载终端单元与外部检测、维护电脑单元的通信示意图。步骤401：车载终端单元发送连接成功命令；

步骤402：检测、维护电脑单元向车载终端单元发送请求验证消息，请求验证消息字段包含协议标识、车辆编号、密码。协议标识指车辆生产厂家、车辆型号以及协议版本号，车辆编号与密码相互绑定，两者作为确定车辆的唯一标识。[0045] 步骤403：车载终端单元对验证消息进行对照确认，返回允许或拒绝指令；

步骤404： 具备一级权限检测、维护电脑单元发送检测命令，检测指令实现对车辆固有属性的获取和车辆自检；具备二级权限检测、维护电脑单元发送参数修改或控制指令。所有指令均为定长形式，分为命令和数据两个字段，有效数据不足采用空字节填充；

[0044]

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步骤405：接收命令，并解析，将接收到的命令重新返回检测、维护电脑单元；步骤406：外接电脑单元发送确认命令；步骤407：车载终端单元执行命令，执行完成后返回结果给检测、维护电脑单元。[0046] 车载终端装置说明：

车载终端装置采用ADI公司的Blackfin54x系列DSP为核心芯片。车载终端装置利用以上所述的通信方法实现了如下功能 ：

（1）与远程服务器单元建立连接和数据通信，实现车辆工作状态数据的上传，及接收服务器的发出的请求和控制命令。[0047] （2）与车辆电控单元、发动机电控单元建立连接和数据通信，获取车辆属性、状态数据；输出控制命令。[0048] （3）与车身倾斜角度检测设备单元连接和数据通信，获取车身水平倾斜状态数据。[0049] （4）与输入、输出单元连接通信，实现按键输入的查询、显示翻页，数据清零；与显示输出的页面自动切换等功能。[0050] （5）与外部可插拔设备单元的通信，主要指检测、维护电脑，实现车辆状态及参数设置。

如图12所示，为车载终端单元程序流程，第一步：芯片初始化工作，包括内核时钟，系统时钟的配置，系统中断配置。[0052] 第二步：GPIO的状态检测，若GPIO为低电平，则选择加载正常运行程序，反之加载外接电脑检测、维护程序。[0053] 第三步，外围设备单元配置。 具体包括外部总线接口单元，UART设备，NAND flash，键盘单元，EPPI模块, PIXC模块，CAN模块，RTC模块，定时器模块等。[0054] 其中4个UART设备分别用于车载终端单元与GPS设备单元，与服务器单元，与车身倾斜角度检测单元，与检测、维护电脑通信。CAN模块用于与车辆电控单元和发动机电控单元通信。EPPI和PIXC用于与人交互的显示输出设备，Keypad用于与人交互的键盘输入设备。其他几个模块都是为以上模块服务，并共同作用完成车载终端装置的各项功能。[0055] 第四步，从数据存储器中读取系统信息，如显示页面，图形化界面，车辆固有属性信息等。

[0056] 第五步：检测外围各设备单元是否正常，并建立通信。如与GPS接收设备单元，与服务器单元，与车身倾斜角度检测单元，与车辆电控及发动机电控单元的通信及数据传输。若加载了检测程序，则还需建立与外接检测、维护设备单元的通信及数据传输。[0057] 第六步：车载终端单元进入等待轮询状态，在此期间主程序可以即时响应外设中断，外设中断服务程序可以对某项任务进行即时处理或者通过改变系统和用户标记在返回中断服务程序后，由主程序根据这些标记状态进行相应处理。举例说明：当接收到服务器单元的命令时，依据服务器制定的应用层通信协议在中断服务程序中解析相应控制命令，并设定不同等级的标记，然后在主函数中对相应标记进行解析，并执行相应操作，如车辆机械手控制，参数修正，存储，回馈等。再举例来说，当从车身倾斜角度检测单元获取相应角度信号，接收中断处理程序中判断角度是否超过变化阈值，并设定角度更新标记，在主程序中根据角度更新标记，决定是否更新调整显示器上的图形化界面。使用同样方法，当有参数超过报警限定时，需要做到故障信息的提示以及分析记录，故障信息传输到服务器单元和显示

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单元。这些任务都是在外设产生的中断处理函数中以标记形式抛出，由主程序执行完成，并清除标记。

[0058] 自动报警

车载终端装置具备自动报警/停机功能。以下是与自动报警功能的相关说明。[0059] 4.1报警等级区分

车载终端装置将报警等级分为五级。最高等级为系统本身产生的错误，该错误由车载终端装置硬件异常产生，遇到此类异常，系统自动重新启动。[0060] 第四级：外设异常错误。举例说明：

（1）车载终端单元通过串口发送AT命令，而无法得到相应回馈。[0061] （2）车载终端单元与车辆电控单元和发动机电控单元无法建立通信。[0062] （3）车载终端单元与GPS数据采集设备单元无法建立通信。[0063] （4）车载终端单元与车辆角度单元无法建立通信。[0064] 第三级：关系到车辆安全性和关键设备的参数超过了最高警戒线，如水温，油温，车辆角度等，遇到此类报警，车载终端单元向车辆电控单元、发动机电控单元发送停机信号，显示相应报警内容，存储并上传报警记录。第二级：关系到车辆安全性和关键设备的参数超过了第二警戒线，车载终端单元选择重复性报警显示提示，存储并上传给服务器单元。[0066] 第一级: 车辆附带参数异常，如保养时间到，车载终端单元采用单次报警显示提示。

[0067] 注：高等级报警可以抢占低等级报警。[0068] 4.2 报警确认机制

通过外部按键和当前状态联合实现，当报警信号产生，报警页面显示于车载显示器，只有在当前报警状态完全解除情况下，用户才能通过按键确认的方式清除报警页面，否则确认按键视为无效。

[0069] 4.3 降低误报警和漏报警概率。

[0070] 通过两种手段降低误报警和漏报警概率：

（1）累计方式。当有参数超越报警限时，开启定时器并周期性触发，多次采集信号，并与报警限比较，当连续n（可设）次超越报警限，抛出报警异常。[0071] （2）在n（可设）个周期时间内将采集得到的参数值取平均，当超越报警限时，抛出报警异常。

[0072] 车载终端单元具备车辆保养信息的查询与自动提醒的功能，下面具体介绍保养信息的提取以及实现过程。

[0073] 车载终端单元启动后，从本地存储器中获取3组参数信息，分别为各项设备零件保养周期设定值，历次保养复位时的累计修正参数，车辆全复位状态时的累计修正参数。之后从CAN总线获取发动机当前运行时间， 计算公式为：设备A的保养剩余时间 = 设备A保养周期设定值 – 当前发动机电控单元运行时间 + 设备A历次保养复位时的累计修正参数 + 车辆全复位状态时的累计修正参数。

[0065] [0074]

若保养剩余时间<=0, 则将报警等级置为一级，相应主程序检测到此状态后，显示

设备A的保养时间到提醒。用户可以通过人机交互的键盘确认提醒，此后车辆切换到正常

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页面。

注：累计修正参数是指最近一次通过远程或本地维护对某设备进行复位时，发动

机的运行时间。

[0076] 以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此。任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，均可对其进行适当的改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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图1

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图3

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