基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)，包括LIN協(xié)議上位機端無線數(shù)據(jù)接口單元、LIN協(xié)議上位機分析單元以及LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口單元；所述LIN協(xié)議上位機分析單元包括LIN網(wǎng)絡(luò)描述文件導(dǎo)入模塊和主動測試模塊；所述LIN協(xié)議上位機端無線數(shù)據(jù)接口單元包括上位機數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路和Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；所述LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口單元包括Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)終端和LIN協(xié)議收發(fā)驅(qū)動電路；本實用新型的基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)可以實現(xiàn)無線、多模式測試以及多參數(shù)分析，能適用于特定的測試場合，克服現(xiàn)有LIN協(xié)議數(shù)據(jù)分析工具的不足，本系統(tǒng)的研制為相關(guān)車載LIN協(xié)議電控單元的研發(fā)提供了良好的無線測試驗證平臺，對提升相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計水平、提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性均有重要意義。
【專利說明】基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及數(shù)據(jù)分析【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無 線測試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)LIN協(xié)議是低速串行現(xiàn)場總線，為單主多從結(jié)構(gòu)，具備低成本、低速 和高可靠性等特征，作為CAN協(xié)議總線的補充和末梢正在車載總線中得到廣泛應(yīng)用。在LIN 協(xié)議電控單元ECU的研制中，測試及驗證工作在整個V型設(shè)計模式中占據(jù)60%?70%的時 間，且關(guān)系到電控單元ECU的功能完整性和可靠性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，因此LIN協(xié)議數(shù)據(jù)分析 系統(tǒng)是LIN產(chǎn)品研發(fā)的核心工具。
[0003] 目前LIN協(xié)議數(shù)據(jù)分析工具均為國外產(chǎn)品，如Vector公司的CANcaseXL、Kvaser LeafLight等，其測試原理是將LIN協(xié)議幀轉(zhuǎn)換為CAN協(xié)議幀進(jìn)行分析測試，存在測試模式 被動、數(shù)據(jù)分析單一和測試環(huán)境有線等不足，在特定測試場合，其應(yīng)用受到很大限制。
[0004] 因此，有必要設(shè)計出一種新的基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)，能夠克 服現(xiàn)有LIN協(xié)議數(shù)據(jù)分析工具的不足，為車載LIN協(xié)議電控單元的研發(fā)提供良好的無線測 試驗證平臺。 實用新型內(nèi)容
[0005] 有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系 統(tǒng)。可以實現(xiàn)無線、多模式測試以及多參數(shù)分析，克服現(xiàn)有LIN協(xié)議數(shù)據(jù)分析工具的不足， 為車載LIN協(xié)議電控單元的研發(fā)提供良好的無線測試驗證平臺。
[0006] 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] 本實用新型的基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)，包括LIN協(xié)議上位機端 無線數(shù)據(jù)接口單元、LIN協(xié)議上位機分析單元以及LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口單元；
[0008] 所述LIN協(xié)議上位機分析單元包括LIN網(wǎng)絡(luò)描述文件導(dǎo)入模塊和主動測試模塊； 所述LIN協(xié)議上位機端無線數(shù)據(jù)接口單元包括上位機數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路和Zigbee無線通 信控制器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；所述LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口單元包括Zigbee無線通信控制器 網(wǎng)絡(luò)終端和LIN協(xié)議收發(fā)驅(qū)動電路；
[0009] 所述LIN網(wǎng)絡(luò)描述文件導(dǎo)入模塊將網(wǎng)絡(luò)描述文件構(gòu)成的下行測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入至主 動測試模塊，主動測試模塊通過串行接口將下行測試數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電 路，所述上位機數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路對下行測試數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，通過Zigbee無線通信控制 器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器采用無線發(fā)送的方式發(fā)送到Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)終端，所述Zigbee 無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)終端通過LIN協(xié)議收發(fā)驅(qū)動電路將下行測試數(shù)據(jù)發(fā)送至LIN協(xié)議總 線，完成對真實節(jié)點的測試；
[0010] 進(jìn)一步，所述LIN協(xié)議上位機分析單元還包括系統(tǒng)人機交互模塊，所述LIN網(wǎng)絡(luò)描 述文件導(dǎo)入模塊經(jīng)由人機交互模塊將下行測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入主動測試模塊；
[0011] 進(jìn)一步，所述LIN協(xié)議上位機分析單元還包括被動監(jiān)聽模塊，LIN協(xié)議總線上傳輸 的數(shù)據(jù)幀經(jīng)由LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口單元和LIN協(xié)議上位機端無線數(shù)據(jù)接口單元反 向傳輸至被動監(jiān)聽模塊，通過被動監(jiān)聽模塊導(dǎo)入人機交互模塊，完成相關(guān)監(jiān)聽分析；
[0012] 進(jìn)一步，所述Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器采用TI-CC2530芯片；
[0013] 進(jìn)一步，所述Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)終端采用TI-CC2530芯片。
[0014] 進(jìn)一步，所述LIN協(xié)議收發(fā)驅(qū)動電路采用MCP201收發(fā)驅(qū)動芯片。
[0015] 本實用新型的有益效果是：
[0016] 本實用新型的基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)可以實現(xiàn)無線、多模式測 試以及多參數(shù)分析，能適用于特定的測試場合，克服現(xiàn)有LIN協(xié)議數(shù)據(jù)分析工具的不足，本 系統(tǒng)的研制為相關(guān)車載LIN協(xié)議電控單元的研發(fā)提供了良好的無線測試驗證平臺，對提升 相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計水平、提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性均有重要意義。
[0017] 本實用新型的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡 述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或 者可以從本實用新型的實踐中得到教導(dǎo)。本實用新型的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說 明書和權(quán)利要求書來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用 新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中：
[0019] 圖1為本實用新型的基本結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為LIN協(xié)議上位機端無線數(shù)據(jù)接口單元部件連接示意圖；
[0021] 圖3為LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口單元部件連接示意圖；
[0022] 圖4和圖5為本實用新型的協(xié)議數(shù)據(jù)在線分析結(jié)果圖。

【具體實施方式】
[0023] 以下將參照附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實 施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護(hù)范圍。
[0024] 如圖1所示，本實用新型的基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)，包括LIN 協(xié)議上位機端無線數(shù)據(jù)接口單元1、LIN協(xié)議上位機分析單元2以及LIN協(xié)議物理層無線數(shù) 據(jù)接口單元3 ;
[0025] 其中，LIN協(xié)議上位機分析單元包括LIN網(wǎng)絡(luò)描述文件導(dǎo)入模塊21和主動測試模 塊22 ;LIN協(xié)議上位機端無線數(shù)據(jù)接口單元包括上位機數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路11和Zigbee無 線通信控制器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器12 ;LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口單元包括Zigbee無線通信控制 器網(wǎng)絡(luò)終端31和LIN協(xié)議收發(fā)驅(qū)動電路32 ;
[0026] LIN網(wǎng)絡(luò)描述文件導(dǎo)入模塊21將網(wǎng)絡(luò)描述文件構(gòu)成的下行測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入至主動 測試模塊22,主動測試模塊22通過串行接口將下行測試數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換 電路11，上位機數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路11對下行測試數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，通過Zigbee無線通信 控制器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器12采用無線發(fā)送的方式發(fā)送到Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)終端31， Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)終端通過LIN協(xié)議收發(fā)驅(qū)動電路32將下行測試數(shù)據(jù)發(fā)送至 LIN協(xié)議總線，完成對真實節(jié)點的測試。
[0027] 作為進(jìn)一步的改進(jìn)，LIN協(xié)議上位機分析單元還包括系統(tǒng)人機交互模塊23,LIN網(wǎng) 絡(luò)描述文件導(dǎo)入模塊21經(jīng)由人機交互模塊23將下行測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入主動測試模塊22。
[0028] 作為進(jìn)一步的改進(jìn),LIN協(xié)議上位機分析單元還包括被動監(jiān)聽模塊24,LIN協(xié)議總 線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀經(jīng)由LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口單元和LIN協(xié)議上位機端無線數(shù)據(jù)接 口單元反向傳輸至被動監(jiān)聽模塊，通過被動監(jiān)聽模塊24導(dǎo)入人機交互模塊，完成相關(guān)監(jiān)聽 分析。
[0029] 本實用新型的測試系統(tǒng)包括兩種工作模式，即主動測試模式和被動監(jiān)聽模式。主 動測試模式由測試系統(tǒng)虛擬成LIN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，主動參與LIN網(wǎng)絡(luò)行為，測試系統(tǒng)作為虛 擬主節(jié)點或虛擬從節(jié)點對真實從節(jié)點或真實主節(jié)點進(jìn)行測試，虛擬主節(jié)點將解析LIN網(wǎng)絡(luò) 描述文件構(gòu)成的下行測試數(shù)據(jù)通過串行接口發(fā)送到Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器，將下行測試 數(shù)據(jù)無線發(fā)送至Zigbee網(wǎng)絡(luò)終端，繼而將數(shù)據(jù)通過串行接口發(fā)送至LIN協(xié)議數(shù)據(jù)收發(fā)模 塊，由其將數(shù)據(jù)發(fā)送至LIN協(xié)議物理層，完成對真實節(jié)點測試。被動監(jiān)聽模式中測試系統(tǒng)不 干預(yù)LIN協(xié)議總線的正常運行，只接收LIN協(xié)議總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀，監(jiān)聽整個LIN協(xié)議總 線的行為，并將接收的幀數(shù)據(jù)通過反向串行-無線-串行鏈路上行至人機交互模塊的測試 分析系統(tǒng)，由其進(jìn)行動態(tài)實時負(fù)載率、平均負(fù)載率、幀完整準(zhǔn)確性以及幀傳播延時等通信狀 態(tài)數(shù)據(jù)分析，為LIN協(xié)議通信中進(jìn)度表的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。
[0030] 本實用新型中，LIN協(xié)議上位機端無線數(shù)據(jù)接口單元和協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口 單元兩部分間數(shù)據(jù)傳輸交換采用無線Zigbee技術(shù)實現(xiàn)。Zigbee是新興短距離、低速無線 通信網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器-路由器-終端節(jié)點組成，支持星型、樹形和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于 IEEE802. 15. 4無線標(biāo)準(zhǔn)定義，具備應(yīng)用簡單、低功耗、低成本、高可靠性和自主網(wǎng)等優(yōu)點。同 時Z-STACK協(xié)議棧APP為快速開發(fā)Zigbee應(yīng)用系統(tǒng)提供了良好的軟件平臺。本文提出的 基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)，采用工作頻率為2. 4G的Zigbee技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)拓 撲結(jié)構(gòu)設(shè)計為簡化星型結(jié)構(gòu)，即協(xié)調(diào)器和單終端點對點無線通信。數(shù)據(jù)傳輸速率250Kbps。
[0031] 本實施例中，Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò) 終端的部件連接示意圖如圖2和圖3所示，Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和Zigbee無 線通信控制器網(wǎng)絡(luò)終端均采用TI-CC2530芯片（為便于表示，在圖3中記為CC2530-A，在 Zigbee網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計為網(wǎng)絡(luò)終端，在圖4中記為CC2530-B，設(shè)計為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器），其自帶的無 線接收器的低中頻結(jié)構(gòu)以及集成模擬通道濾波器實現(xiàn)了工作在2. 4GHzISM波段不同系統(tǒng) 的良好共存，使通信過程具備高可靠性及高抗干擾能力。CC2530-A和CC2530-B兩者在涉 及Zigbee部分的硬件設(shè)計相同，CC2530的RF_P以及RF_N引腳為差分射頻信號輸出端，在 其外圍利用分立R、L和C元件設(shè)計了以C25UC261構(gòu)成的DC電路和以L252、C252、L262、 C262構(gòu)成的巴倫電路以實現(xiàn)平衡-非平衡變壓，完成輸出端到射頻天線間的阻抗匹配。RF 射頻天線利用TI公司參考設(shè)計，采用50Q單端非平衡PCB倒F天線實現(xiàn)。
[0032] LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口單元基本功能是實現(xiàn)LIN協(xié)議物理層數(shù)據(jù)收發(fā)、電 平轉(zhuǎn)換及無線通信功能，硬件設(shè)計上采用MCP201收發(fā)驅(qū)動芯片實現(xiàn)與LIN總線物理層連 接，MCP201和CC2530-A兩者間連接采用串行接口實現(xiàn)，數(shù)據(jù)通過射頻天線發(fā)送到上位機 端無線數(shù)據(jù)接口單元的接收天線，從天線接收的射頻信號經(jīng)低噪聲放大器放大，而后變頻 為2MHz的中頻信號，經(jīng)濾波、放大后通過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號。上位機端無線數(shù) 據(jù)接口單元的基本功能是實現(xiàn)與上位機數(shù)據(jù)交換、電平轉(zhuǎn)換及無線通信功能，硬件設(shè)計上CC2530-B與上位機之間采用串行接口進(jìn)行通信，利用MAX232進(jìn)行TTL-RS232電平轉(zhuǎn)換。
[0033] 具體應(yīng)用舉例：
[0034] 采用該系統(tǒng)完成了對某CLH-03型LIN協(xié)議電動車窗電控單元ECU虛擬主/從節(jié) 點測試和協(xié)議數(shù)據(jù)分析，并實現(xiàn)故障界定。CLH-03系統(tǒng)包括單主控節(jié)點和三個從節(jié)點構(gòu)成， 完成對電動車窗升降點動、自動及防夾功能控制。測試結(jié)果如表1所示：
[0035] 表1CLH-03型LIN協(xié)議電動車窗總成虛擬主/從節(jié)點測試結(jié)果

【權(quán)利要求】
1. 基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)，其特征在于：所述測試系統(tǒng)包括LIN協(xié) 議上位機端無線數(shù)據(jù)接口單元、LIN協(xié)議上位機分析單元以及LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接 口單元； 所述LIN協(xié)議上位機分析單元包括LIN網(wǎng)絡(luò)描述文件導(dǎo)入模塊和主動測試模塊；所述 LIN協(xié)議上位機端無線數(shù)據(jù)接口單元包括上位機數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路和Zigbee無線通信控 制器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；所述LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口單元包括Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò) 終端和LIN協(xié)議收發(fā)驅(qū)動電路； 所述LIN網(wǎng)絡(luò)描述文件導(dǎo)入模塊將網(wǎng)絡(luò)描述文件構(gòu)成的下行測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入至主動測 試模塊，主動測試模塊通過串行接口將下行測試數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路，所 述上位機數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路對下行測試數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，通過Zigbee無線通信控制器網(wǎng) 絡(luò)協(xié)調(diào)器采用無線發(fā)送的方式發(fā)送到Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)終端，所述Zigbee無線 通信控制器網(wǎng)絡(luò)終端通過LIN協(xié)議收發(fā)驅(qū)動電路將下行測試數(shù)據(jù)發(fā)送至LIN協(xié)議總線，完 成對真實節(jié)點的測試。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)，其特征在于：所 述LIN協(xié)議上位機分析單元還包括系統(tǒng)人機交互模塊，所述LIN網(wǎng)絡(luò)描述文件導(dǎo)入模塊經(jīng) 由人機交互模塊將下行測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入主動測試模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)，其特征在 于：所述LIN協(xié)議上位機分析單元還包括被動監(jiān)聽模塊，LIN協(xié)議總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀經(jīng)由 LIN協(xié)議物理層無線數(shù)據(jù)接口單元和LIN協(xié)議上位機端無線數(shù)據(jù)接口單元反向傳輸至被動 監(jiān)聽模塊，通過被動監(jiān)聽模塊導(dǎo)入人機交互模塊，完成相關(guān)監(jiān)聽分析。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)，其特征在于：所 述Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器采用TI-CC2530芯片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)，其特征在于：所 述Zigbee無線通信控制器網(wǎng)絡(luò)終端采用TI-CC2530芯片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)無線測試系統(tǒng)，其特征在于：所 述LIN協(xié)議收發(fā)驅(qū)動電路采用MCP201收發(fā)驅(qū)動芯片。
【文檔編號】H04L12/26GK204131539SQ201420450679
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】彭曉珊 申請人:貴陽學(xué)院