專利名稱：一種用于車輛狀態(tài)監(jiān)控的車用網關及其通信方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于實現車輛參數的采集、狀態(tài)監(jiān)控及E⑶無線標定的車用網關及其通信方法，具體地說，利用該網關可以實現異構網絡之間的應用層協議轉換，從而實現在異構網絡之間的數據的交互，是一種應用型網關，同時兼有GPS定位功能。主要應用于車輛數據的采集(包括定位信息)傳輸及實現車輛ECU的標定工作等方面。
背景技術：
CAN( Controller Area Network控制器局域網)屬于現場總線的范疇，是一種 有效支持分布式控制系統的串行通信網絡。是由德國博世公司在20世紀80年代專門為汽車行業(yè)開發(fā)的一種串行通信總線。由于其高性能、高可靠性以及獨特的設計而越來越受到人們的重視，被廣泛應用于諸多領域。當信號傳輸距離達到IOkm時，CAN仍可提供高達50kbit/s的數據傳輸速率。WIFI全稱是Wireless Fidelity，又稱802. Ilb標準，WIFI的最大優(yōu)點為傳輸速度較高，可以達到11Mbps，WIFI的有效距離又很長，并且也與已有的各種802. IIDSSS設備兼容。博通公司推出第一個802. Ilac (5GffiFi)芯片系列，該芯片與對應的802. Iln解決方案相比，速率提高3倍，電源效率提高達6倍。目前WiFi無線網絡的通信距離可擴大到4英里約6. 5公里。在現代汽車，包新能源汽車的整車控制及各控制器之間的相互通訊中，CAN總線通訊技術已經大量使用，同時面向與車輛的基于WIFI的應用也逐漸增多。而由于車輛發(fā)展的需求，也開發(fā)許多車輛遠程監(jiān)控系統及車輛E⑶標定工具。而當前已經開發(fā)出來的車輛監(jiān)控設備多為離散數據信號采集、與后臺服務器的通訊也多采用GSM，GPRS, 3G等技術手段進行，由于車輛不同，信號各異，且難以更改，直接影響到了當前的監(jiān)控設備與車輛的匹配安裝。而當前的標定設備也多采用通過專用連接線實現車輛ECU與電腦的連接從而實現標定功能。使得標定工作大為受限。在分析了這種由于在無線通訊領域新技術快速涌現，而必然會對整個設備的發(fā)展造成不可預知的影響之后，我們提出了一種技術和方案，可以使設備的發(fā)展能更好的適應未來發(fā)展的需要，從而即可以實現對車輛的數據采集監(jiān)控與數據傳輸，又可以實現對車輛ECU的無線標定，即用WIFI技術作為通訊介質實現一種可以對異構網絡之間的應用層協議進行轉換的網關，這是一套具有實用性和兼容性的應用解決方案。其中，協議網關實現了CAN網絡協議與TCP/IP協議之間的協議轉換。而應用層網關通過應用對內部網與外部網之間的服務進行轉發(fā)的設備。

發(fā)明內容
由于現有技術存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種能夠整合CAN總線及Internet通訊的用于車輛狀態(tài)監(jiān)控的車用網關及其通信方法，其把完全不同功能不同架構的兩個網絡集成到一起，并有效的嵌入到車輛系統中，完成數據的采集傳輸及ECU的標定等功能。為實現上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現
本發(fā)明的一種用于車輛狀態(tài)監(jiān)控的車用網關，包括與CPU主控單元連接的CAN模塊、GPS定位模塊、WIFI無線傳輸模塊、數據存儲模塊、離散數據讀取模塊，CAN模塊通過CAN總線接口與車輛系統連接，WIFI無線傳輸模塊通過WIFI接口與WIFI無線網絡上的控制終端進行通訊。從而實現數據的采集及數據的無線上傳。作為本發(fā)明的進一步特征，該網關支持CCP\XCP協議。作為本發(fā)明的進一步特征，該網關支持連接設定的服務器，并把所采集數據經由WIFI傳輸至服務器端。作為本發(fā)明的進一步特征，所述控制終端包括可實現CANape或CANcase相關功能的可編程的嵌入式芯片，其實現CAN協議和WIFI協議之間的轉換，從而實現相應的ECU標定功能。本發(fā)明還提出一種利用上述車用網關實現的通信方法，包括以下步驟
DCANape把控制終端要發(fā)出的基于XCP的CAN消息幀打包成TCP/IP協議包；
2)通過無線WIFI網絡傳到汽車上的WIFI接收機上面，接收機要完成TCP/IP包的解
包；
3)將解包后相應的信號還原成CAN信號，送入汽車的CAN網絡，從而實現控制終端上的信息傳輸到汽車網絡；
4)CAN接收機把符合要求的CAN消息幀打包成TCP/IP包通過WIFI上傳給控制終端，控制終端的CANape會把接收到的TCP/IP包還原成CAN消息幀，顯示在控制終端面板上。由于采用以上技術方案，本發(fā)明原理簡單，可以通過本發(fā)明實現車輛協議的標定，車輛的數據數據采集及遠程監(jiān)控等功能，并且本發(fā)明的擴展性和兼容性很好，能夠滿足未來的發(fā)展需要。


下面根據附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明
圖I是本發(fā)明的內部結構及對外連接示意 圖2是本發(fā)明實現的協議轉換示意 圖3是本發(fā)明的協議結構圖。
具體實施例方式如圖I所示，為本發(fā)明車用網關的結構圖。本發(fā)明包括與CPU主控單元I連接的無線傳輸WIFI模塊2、CAN模塊3、GPS定位模塊4、存儲器5等其他模塊，CAN模塊3通過CAN總線接口與車輛系統6連接，無線傳輸WIFI模塊2通過WIFI接口與WIFI無線網絡上的控制終端進行通訊，本發(fā)明的網關以CPU為主控單元，通過周邊模塊實現同整車系統及Internet網絡的的通訊，支持CCP\XCP等協議，可通過本發(fā)明的網關進行全雙工無線通訊和標定等功能。當然本發(fā)明包括但不僅限于上述所述的外圍模塊，同時也包括其它車輛總線及與車輛數據有關的信號采集模塊。控制終端可以是電腦、手機等，控制終端包括含有CANape或CANcase的可編程的嵌入式芯片，其實現CAN協議和WIFI協議之間的轉換。以及連接設定的服務器，并把所采集數據經由WIFI傳輸至服務器端等功能。如圖2所示，本發(fā)明實現CAN與WIFI之間的協議轉換。如圖3所示，本發(fā)明的協議結構通過OSI模型的7層結構進行對比，本網關均在應用層對協議進行處理和轉換，在應用層，協議的轉化對底層均是透明的，通過應用程序調用兩種協議的協議棧 的實現完成對各自協議的解釋和轉化。實現的基本原理是先將一種協議的數據解包處理后，再打包成另外一種要轉換的協議，實現不同協議的相互轉換。而物理層及數據鏈路層通過CAN及WIFI模塊各自硬件實現。因此本發(fā)明有實現原理簡單，穩(wěn)定性好等特點。通過本發(fā)明的應用層網關可以實現對車輛E⑶的標定功能，本功能是以無線網絡WIFI為傳輸介質，XCP為協議基礎，CANape或CANcase為XCP觀測標定平臺以實現電腦對汽車的XCP觀測、標定、下載和診斷。通信步驟主要分為兩步。第一步是電腦上的信息傳輸到汽車網絡，第二步是汽車上的信息上傳到電腦，即，本發(fā)明提出的利用上述車用網關實現的通信方法，包括以下步驟
DCANape把控制終端要發(fā)出的基于XCP的CAN消息幀打包成TCP/IP協議包；
2)通過無線WIFI網絡傳到汽車上的WIFI接收機上面，接收機要完成TCP/IP包的解
包；
3)將解包后相應的信號還原成CAN信號，送入汽車的CAN網絡，從而實現控制終端上的信息傳輸到汽車網絡；
4)CAN接收機把符合要求的CAN消息幀打包成TCP/IP包通過WIFI上傳給控制終端，控制終端的CANape會把接收到的TCP/IP包還原成CAN消息幀，顯示在控制終端面板上。通過本發(fā)明的應用層網關還可以實現對車輛的數據采集及遠程監(jiān)控功能，應用層網關只要接入車輛相應網絡及有關接口，就可以進行相關的數據的采集工作，而用戶只需要一部常用的手機或者一部支持WIFI轉GPRS/3G的路由器，就可以實現對車輛的遠程監(jiān)控功能，用戶只需要再應用層網關配置好需要連接的遠程服務器的IP地址和端口號，數據就可以到達遠程的服務器端從而實現對車輛的遠程監(jiān)控。整個服務均工作在應用層，底層協議是透明的。但是，上述的具體實施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領域技術人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利包括范圍的限制；只要是根據本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范圍。
權利要求
1.一種用于車輛狀態(tài)監(jiān)控的車用網關，其特征在于包括與CPU主控單元連接的CAN模塊、GPS定位模塊、無線傳輸WIFI模塊、存儲器、離散數據讀取模塊，CAN模塊通過CAN總線接口與車輛系統連接，無線傳輸WIFI模塊通過WIFI接口與WIFI無線網絡上的控制終端進行通訊。
2.根據權利要求I所述的車用網關，其特征在于該網關支持CCP\XCP協議。
3.根據權利要求I所述的車用網關，甚特征在于該網關支持連接設定的服務器，并把所采集數據經由WIFI傳輸至服務器端。
4.根據權利要求I或2所述的車用網關，其特征在于所述控制終端包括可實現 CANape或CANcase相關功能的可編程的嵌入式芯片。
5.根據權利要求4所述的車用網關實現的通信方法，其特征在于包括以下步驟CANape把控制終端要發(fā)出的基于XCP的CAN消息幀打包成TCP/IP協議包；通過無線WIFI網絡傳到汽車上的WIFI接收機上面，接收機要完成TCP/IP包的解包；將解包后相應的信號還原成CAN信號，送入汽車的CAN網絡，從而實現控制終端上的信息傳輸到汽車網絡；CAN接收機把符合要求的CAN消息幀打包成TCP/IP包通過WIFI上傳給控制終端，控制終端的CANape會把接收到的TCP/IP包還原成CAN消息幀，顯示在控制終端面板上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于車輛狀態(tài)監(jiān)控的車用網關及其通信方法，該車用網關包括與CPU主控單元連接的CAN模塊、GPS定位模塊、WIFI無線傳輸模塊、數據存儲模塊、離散數據讀取模塊，CAN模塊通過CAN總線接口與車輛系統連接，WIFI無線傳輸模塊通過WIFI接口與WIFI無線網絡上的控制終端進行通訊?？梢酝ㄟ^本發(fā)明實現車輛協議的標定、車輛的數據數據采集及遠程監(jiān)控等功能。
文檔編號H04L12/46GK102638422SQ20121011691
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權日2012年4月20日
發(fā)明者毛正濤, 沈勇, 鐘再敏, 魏珍 申請人:上海燃料電池汽車動力系統有限公司