汽車地理位置實時監(jiān)控及工況數(shù)據(jù)輸出設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種汽車地理位置實時監(jiān)控及工況數(shù)據(jù)輸出設(shè)備，其特征在于：包括微處理器、USB總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、GPS裝置、無線通訊裝置、輸入/輸出控制器和電源裝置，微處理器與USB總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、GPS裝置和無線通訊裝置均相連，電源裝置與微處理器、USB總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、GPS裝置和無線通訊裝置相連。該設(shè)備不僅能實時提供汽車地理位置信息，還能提供與該設(shè)備連接USB閃存實現(xiàn)工況監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲。
【專利說明】
汽車地理位置實時監(jiān)控及工況數(shù)據(jù)輸出設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及監(jiān)控設(shè)備，特別是汽車地理位置實時監(jiān)控及工況數(shù)據(jù)USB (Universal Serial Bus,通用串行總線)輸出設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的汽車地理位置實時監(jiān)控設(shè)備，由GPS(Global Posit1ning System,全球定位系統(tǒng))天線、GPS模塊、GPRS (General Packet Rad1 Service,通用分組無線服務(wù))模塊、微處理裝置組成，可實現(xiàn)實時監(jiān)控汽車地理位置。但現(xiàn)有設(shè)備功能相對單一，無法實現(xiàn)汽車工況數(shù)據(jù)實時的USB輸出存儲。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種用于汽車地理位置實時監(jiān)控及外接車載設(shè)備數(shù)據(jù)交換設(shè)備，該設(shè)備不僅能實時提供汽車地理位置信息，還能提供與該設(shè)備連接USB閃存實現(xiàn)工況監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:汽車地理位置實時監(jiān)控及工況數(shù)據(jù)輸出設(shè)備，包括微處理器、USB總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、GPS裝置、無線通訊裝置、輸入/輸出控制器和電源裝置，微處理器與USB總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、GPS裝置和無線通訊裝置均相連，電源裝置與微處理器、USB總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、GPS裝置和無線通訊裝置相連。
[0005]所述的設(shè)備，微處理器外接有閃存。
[0006]所述的設(shè)備，GPS裝置采用GPS模塊或北斗衛(wèi)星導(dǎo)航模塊。
[0007]所述的設(shè)備，無線通信裝置采用GPRS模塊。
[0008]所述的設(shè)備，電源裝置包括5V穩(wěn)壓電源模塊和3.3V穩(wěn)壓電源模塊，5V穩(wěn)壓電源模塊和3.3V穩(wěn)壓電源模塊互相連接，5V穩(wěn)壓電源模塊與USB總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、無線通訊裝置相連，3.3V穩(wěn)壓電源模塊與微處理器、GPS裝置相連。
[0009]所述的設(shè)備，微處理器、USB總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、GPS裝置、無線通訊裝置、輸入/輸出控制器分別采用型號為 STM32F103、CH376S、JRC-595、QUECTEL-M12、MAXM-MAX3232 的芯片。
[0010]所述的設(shè)備，閃存采用型號為25032BVSIG的芯片。
[0011]所述的設(shè)備，5V穩(wěn)壓電源模塊、3.3V穩(wěn)壓電源模塊分別米用型號為NSC-LM2596、BCD-AP2121 的芯片。
[0012]本實用新型提供的設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點主要是:
[0013]其一.能夠?qū)崟r提供汽車地理位置信息。
[0014]其二.只需本設(shè)備一臺，就能夠?qū)崿F(xiàn)多種數(shù)據(jù)上傳功能，降低車載設(shè)備總體使用成本。
[0015]其三.能外接USB存儲設(shè)備實時存儲工況數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是模塊圖。
[0017]圖2是模塊管腳連接圖。

【具體實施方式】
[0018]本實用新型包括USB總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、GPS裝置、I/O (輸入/輸出)控制裝置、GPRS裝置和電源裝置，它們通過數(shù)據(jù)線和電源線與內(nèi)含STM32F103微處理單元和緩存器的MPU (Microprocessor Unit，微處理器)裝置相連；其中，STM32F103為所述設(shè)備的核心控制單元，使用一條GPRS無線數(shù)據(jù)通路，通過USB外接閃存盤對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，并且通過串口和電平信號輸入線與多種車載電子設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0019]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0020]本實用新型提供的汽車地理位置實時監(jiān)控及數(shù)據(jù)交換設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括USB總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、GPS裝置、I/O控制裝置、GPRS裝置和電源裝置，它們通過數(shù)據(jù)線和電源線與內(nèi)含STM32F103的微處理單元和緩存器的MPU裝置相連。
[0021]所述MPU裝置可以加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力。該MPU裝置可以選用ST公司的STM32F103作為本設(shè)備的核心控制單元，該芯片采用流水線處理技術(shù)，提高了指令執(zhí)行效率；集成JTAG (Joint Test Act1n Group,聯(lián)合測試行為組織標(biāo)準(zhǔn)端口)，支持在線編程；采用低電壓供電(2.5?3.6V)，因為工程汽車車載電源為24V，必須經(jīng)過電源轉(zhuǎn)換裝置才能轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)各裝置所需的電壓。該MPU裝置具備多種總線接口，UART (Universal AsynchronousReceiver/Transmitter,通用異步收發(fā)傳輸器)口可實現(xiàn)全雙工通信，通信波特率可分別設(shè)定，可用于GPRS、GPS、I /0控制器通訊交互。GPRS裝置和STM3 2F1 3芯片均通過I2C(Inter-1ntegrated Circuit,內(nèi)部整合電路)總線，實現(xiàn)外擴(kuò)兩路UART,可同時外接車載設(shè)備。
[0022]所述緩存器可以使用256K緩存設(shè)計，使MPU裝置具有數(shù)據(jù)的存儲、轉(zhuǎn)發(fā)能力。該緩存器可采用型號為25032BVSIG的閃存器產(chǎn)品，與MPU之間通過SPI (Serial PeripheralInterface,同步串行外設(shè)接口)總線相連。
[0023]所述USB管理控制裝置可以采用CH376芯片，與MPU連接，用于存儲汽車工況數(shù)據(jù)，支持USB設(shè)備方式和USB主機(jī)方式，并且內(nèi)置了 USB通訊協(xié)議的基本固件，內(nèi)置了處理Mass-Storage海量存儲設(shè)備的專用通訊協(xié)議的固件，內(nèi)置了 SD卡的通訊接口固件，內(nèi)置了FAT16和FAT32以及FAT12文件系統(tǒng)的管理固件，支持常用的USB存儲設(shè)備(包括U盤/USB硬盤/USB閃存盤/USB讀卡器)和SD卡(包括標(biāo)準(zhǔn)容量SD卡和高容量HC-SD卡以及協(xié)議兼容的MMC卡和TF卡)。
[0024]所述GPRS裝置通過芯片引腳連接MPU裝置。該GPRS裝置可以采用型號為QUECTEL-M12的產(chǎn)品，用于收發(fā)GPRS信號。所述QUECTEL-M12裝置是一款完整的GSM (GlobalSystem for Mobile communicat1n,全球移動通信系統(tǒng))/GPRS四頻解決方案裝置,可以廣泛應(yīng)用于WLL(無線本地環(huán)路)、M2M(Machine To Machine，機(jī)對機(jī))和手持設(shè)備中。使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)界面，使得具備GSM/GPRS850/900/1800/1900MHZ功能的M12以小尺寸和低功耗實現(xiàn)語音、短信、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸。M12的優(yōu)良性能使其幾乎能適應(yīng)所有的工業(yè)應(yīng)用要求，如M2M、遙測和其它移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中。其優(yōu)勢在于永久在線、快速數(shù)據(jù)存儲，工作電壓為3.3至4.8V。該裝置內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，使用AT指令進(jìn)行通訊，收發(fā)GPRS信號。
[0025]本實用新型的GPS裝置采用北斗/GPS模塊，得到車輛地理位置數(shù)據(jù)。
[0026]所述I/O控制裝置通過芯片引腳外接MPU裝置。該I/O控制裝置用于和其他外接車載電子設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；控制輸入輸出數(shù)據(jù)的傳送；檢測外圍設(shè)備的狀態(tài)。該I/o控制裝置由I/o控制器組成，該I/O控制器可以采用MAXIM-MAX3232型號的收發(fā)器，該收發(fā)器采用專有的低壓差發(fā)送器輸出級，利用雙電荷泵在3.0V至5.5V電源供電時能夠?qū)崿F(xiàn)真正的RS-232 性能，MAXIM-MAX3232 供電電壓 5V 或 3.3V。
[0027]所述電源裝置用于為整個系統(tǒng)提供工作電源。電源裝置可采用一塊NSC-LM2596芯片作為5V穩(wěn)壓電源，一塊低壓差線性穩(wěn)壓器BCD-AP2121產(chǎn)品作為3.3V穩(wěn)壓電源，該產(chǎn)品是米用 BCD 的低噪聲低功耗 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝設(shè)計生產(chǎn)，具有低壓差、低噪聲、高電源紋波抑制比、低靜態(tài)電流等特點，其最大輸出電流能力的最小值為150mA，并內(nèi)置限流保護(hù)電路(300mA)。B⑶-AP2121的主要特征包括:靜態(tài)工作電源電流為25uA ;在輸出電流150mA時的輸入輸出壓差小于200mV ;電源紋波抑制比為70dB@lKHz且不需要外接補(bǔ)償電容，其輸出噪聲小于30uVrms。
[0028]本實用新型的電路結(jié)構(gòu)及其連接方式如圖2所示，Ul為MPU裝置核心控制單元STM32F103 ；U2 為 MPU 裝置緩存器 25032BVSIG ；U3 為 USB 協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片 CH376S ；U4 為 1/0控制器 MAXM-MAX3232 ；U5 為 GPS 裝置 JRC-595 ；U6 為 GPRS 裝置 QUECTEL-M12 ；U7 為 5V 穩(wěn)壓電源 NSC-LM2596 ；U8 為 3.3V 穩(wěn)壓電源 BCD-AP2121。
[0029]Ul的引腳68、69分別與U3的引腳5、6連接，使U3可向Ul傳送汽車USB信號數(shù)據(jù)。Ul的引腳4與U8的引腳5連接，為3.3V供電輸入。Ul的引腳5接地。Ul的引腳30、
31、32分別與U2的引腳6、2、5連接，完成數(shù)據(jù)存儲。Ul的引腳1、2與U6的引腳61、60連接，用于收發(fā)GPRS數(shù)據(jù)。Ul的引腳48與U5的引腳7連接，用于GPS定位信號接收。Ul的引腳78、79、80、83分別與U4的引腳9、10、11、12連接，可用于外部數(shù)據(jù)的交互。
[0030]U2的引腳6、2、5分別與Ul的引腳30、31、32連接，作為數(shù)據(jù)傳輸通路，使U2可以與Ul進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫交換。
[0031 ] U3的引腳10、11分別連接汽車USB總線的USBL (USB低電壓端)和USBH (USB高電壓端)，用于USB總線信號數(shù)據(jù)收發(fā)。U3的引腳5、6分別與Ul的引腳68、69連接，使U3可向Ul傳送汽車USB信號數(shù)據(jù)。U3的12號引腳接地。U3的引腳28與U7的引腳2連接，為5V供電輸入。
[0032]U4的引腳9、10、11、12分別與Ul的引腳78、79、80、83連接，可用于外部數(shù)據(jù)的交互，U4的引腳16可外接車載設(shè)備。
[0033]U5的引腳7與Ul的引腳48連接，用于發(fā)送GPS信號。U5的引腳6與U8的引腳5連接，為3.3V供電輸入。U5的引腳3接地，引腳16外接GPS天線。
[0034]U6的引腳43與外置GPRS天線連接，用于收發(fā)GPRS信號。U6的引腳12、13、14、15分別與SIM (Subscriber Identity Module,用戶識別模塊)卡供電、SIM卡數(shù)據(jù)傳輸、SIM卡時鐘、SM卡重置功能引腳連接，以實現(xiàn)SM卡功能。U6的引腳60、61分別與Ul的引腳2、I連接，用于GPRS數(shù)據(jù)信號傳輸處理。U6的引腳52與U7的引腳2相連，為5V供電輸入。
[0035]U7的引腳I與汽車的12V或24V電源正極連接，為汽車12V或24V電源供電輸入。U7的引腳3接地。U7的引腳2為5V供電輸出，為系統(tǒng)進(jìn)行電源供電，與U3的引腳28相連。
[0036]U8的引腳I與U7的引腳2連接，為5V供電輸入。U8的引腳2接地。U8的引腳5為3.3V電源輸出，為系統(tǒng)進(jìn)行電源供電，與Ul的引腳4相連。
[0037]本實用新型提供的汽車USB總線數(shù)據(jù)實時監(jiān)控設(shè)備，其工作過程是:給車載終端上電后，便開始各裝置的初始化以及開中斷。系統(tǒng)一旦運(yùn)行，GPRS通訊裝置就開始通過AT指令登陸網(wǎng)絡(luò)，并保持一直在線，然后準(zhǔn)備接收GPS地理位置等信息的發(fā)送請求，并發(fā)送數(shù)據(jù)給遠(yuǎn)程服務(wù)器。GPS模塊獲得GPS位置速度等信息后，發(fā)送給微控制器模塊，微控制器模塊處理后可發(fā)送給GPRS模塊，并通過USB管理控制模塊實現(xiàn)工況監(jiān)控數(shù)據(jù)輸出和儲存。
【權(quán)利要求】
1.汽車地理位置實時監(jiān)控及工況數(shù)據(jù)輸出設(shè)備，其特征在于:包括微處理器』38總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、⑶3裝置、無線通訊裝置、輸入/輸出控制器和電源裝置，微處理器與舊8總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、6？8裝置和無線通訊裝置均相連，電源裝置與微處理器、^88總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、6？8裝置和無線通訊裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:微處理器外接有閃存。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:⑶3裝置采用即3模塊或北斗衛(wèi)星導(dǎo)航模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:無線通信裝置采用⑶舊模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:電源裝置包括57穩(wěn)壓電源模塊和3.3乂穩(wěn)壓電源模塊，穩(wěn)壓電源模塊和3.穩(wěn)壓電源模塊互相連接，穩(wěn)壓電源模塊與…8總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、無線通訊裝置相連，3.抑穩(wěn)壓電源模塊與微處理器、6？8裝置相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:微處理器、…8總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、6？8裝置、無線通訊裝置、輸入丨輸出控制器分別采用型號為31132？103、⑶3763、爪0595、
1^X11-^X3232 的芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于:閃存采用型號為250328%%的芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于:57穩(wěn)壓電源模塊、3.37穩(wěn)壓電源模塊分別采用型號為吧0112596、80)-八?2121的芯片。
【文檔編號】G06F13/42GK204131736SQ201420538716
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】趙紅榮, 胡浩 申請人:武漢電動汽車示范運(yùn)營有限公司