基于GPS/GPRS技術(shù)的CAN總線(xiàn)工程車(chē)輛遠程監測系統
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2.3 GPRS通信模塊
工程車(chē)輛遠程監測系統選用MC55I作為GPRS模塊，它是車(chē)載移動(dòng)終端與監控中心建立通信的重要部分[2]。其優(yōu)勢在于永久在線(xiàn)、快速數據存儲，其GPRS是按流量計費，工作電壓為3.3 至4.8V。該模塊內嵌TCP/IP協(xié)議棧，通過(guò)串口和單片機相連，單片機使用AT指令控制GPRS模塊與監控中心服務(wù)器通訊，通過(guò)車(chē)載移動(dòng)終端的GPRS模塊向監控中心發(fā)送車(chē)輛的實(shí)時(shí)信息以及接收來(lái)自監控中心的指令信息。
2.4 CAN總線(xiàn)模塊
2.4.1 CAN控制器
本系統采用的C8051F040單片機已集成CAN2.0B控制器，只需對其寄存器進(jìn)行相應的編程操作即可設置它的工作方式，控制它的工作狀態(tài)，進(jìn)行數據的發(fā)送和接收[3]。
2.4.2 CAN收發(fā)器
C8051F040集成的是CAN控制器，要使CAN總線(xiàn)得以運行，還需在單片機上接CAN收發(fā)器，進(jìn)行電氣轉換，將邏輯電平轉換為平衡差分碼，常用的CAN收發(fā)器為PHILIPS公司出品的TJA1050。為防止外界強電信號對系統影響, 單片機與TJA1050之間通過(guò)光電隔離器6N137隔離后相連；CAN總線(xiàn)上兩端結點(diǎn)須加電容電阻對信號吸收，以避免信號反射[4]。
2.4.3 數據傳輸線(xiàn)
目前車(chē)上主要有兩條CAN，一條用于驅動(dòng)系統的高速CAN，速率達到500kb/s；另一條用于車(chē)身系統的低速CAN，速率是100kb/s。它們是雙向的，傳輸相同的數據，分別被稱(chēng)為CAN高線(xiàn)和CAN低線(xiàn)。驅動(dòng)系統CAN主要連接對象是：發(fā)動(dòng)機控制器(ECU)、自動(dòng)變速控制器、防抱死制動(dòng)控制器(ABS)、制動(dòng)防滑控制器(ASR)，安全氣囊控制器(SRS)、主動(dòng)懸架控制器、巡航系統控制器、電動(dòng)轉向系統控制器及組合儀表信號采集系統等，都是與控制汽車(chē)行駛直接相關(guān)的系統。它們對信號的傳輸要求有很強的實(shí)時(shí)性、連續性和高速性。車(chē)身系統CAN主要連接對象是：前后車(chē)燈控制開(kāi)關(guān)、電動(dòng)座椅控制開(kāi)關(guān)、中央門(mén)鎖與防盜控制開(kāi)關(guān)、電動(dòng)后視鏡控制開(kāi)關(guān)、電動(dòng)車(chē)窗升降開(kāi)關(guān)、空調控制開(kāi)關(guān)等。它們對信息傳輸的實(shí)時(shí)性要求不高，但數量較多[5]。圖3所示為CAN總線(xiàn)通訊模塊原理圖。
3.1 CAN總線(xiàn)中斷收發(fā)任務(wù)
按照多數車(chē)用CAN總線(xiàn)的配置，終端的CAN總線(xiàn)也配置成速率250K，工作在基本CAN模式下。CAN總線(xiàn)接收數據采用中斷方式，中斷程序把接收到的數據放入能容納10幀的接收數據緩沖區中，CAN總線(xiàn)任務(wù)掃描緩沖區，并將緩沖區數據全部取出，以備處理。CAN總線(xiàn)一般傳輸8個(gè)字節固定長(cháng)度的短幀，每幀數據附帶一個(gè)ID號，根據不同的ID號來(lái)區分不同的數據幀。一般來(lái)說(shuō)，ECU一次會(huì )發(fā)出數個(gè)不同ID號的數據幀。根據廠(chǎng)家的數據幀協(xié)議，可以從中獲取車(chē)輛實(shí)時(shí)運行數據和故障報警數據，包括：水溫、油溫、油位、油壓、發(fā)動(dòng)機轉速、車(chē)輛傾斜度、報警值等。同時(shí)發(fā)送消息給各節點(diǎn)[6]。CAN總線(xiàn)中斷收發(fā)任務(wù)流程圖如圖4所示。
3.2 主程序任務(wù)
給車(chē)載終端上電后，便開(kāi)始各模塊的初始化以及開(kāi)中斷，GPS開(kāi)始獲取定位信息，單片機編程處理接收的數據并與CAN總線(xiàn)任務(wù)獲取的車(chē)輛實(shí)時(shí)工作信息合并，組成一幀數據。系統一旦運行，GPRS通訊任務(wù)就開(kāi)始通過(guò)AT指令登陸網(wǎng)絡(luò )，并保持一直在線(xiàn)，然后準備接收其它任務(wù)的數據發(fā)送請求，并發(fā)送數據給遠程服務(wù)器，由遠程服務(wù)器按通訊協(xié)議解析后，送進(jìn)數據庫。遠程用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)頁(yè)形式可瀏覽數據庫內容，進(jìn)而對工程車(chē)輛進(jìn)行監監測和調度管理。主程序流程圖如圖5所示。
該系統硬件上采用模塊化設計，使得硬件可靠性得到較大提高；軟件上也采用模塊化程序編寫(xiě)，使系統易于維護和升級。本系統運用GPS定位技術(shù)和GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，結合車(chē)輛CAN總線(xiàn)，能有效的在遠程Internet終端上實(shí)時(shí)再現工程車(chē)輛位置和運行情況，保證了同步監測的有效性、及時(shí)性和安全性。經(jīng)實(shí)際應用測試，運行效果良好，具有良好的推廣價(jià)值和應用前景。
參考文獻
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