專(zhuān)利名稱(chēng)：一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于 ARM和CAN總線(xiàn)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷車(chē)載模塊。
背景技術(shù)：
[0002]隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速增長(zhǎng)，人們對(duì)汽車(chē)要求也越來(lái)越高，其中最重要的就是行駛 的安全性，與安全相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷功能關(guān)鍵部件也因此而日益?zhèn)涫荜P(guān)注。[0003]計(jì)算機(jī)、通信、傳感器等信息技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了汽車(chē)電子化程度的不斷提高，增加 了汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷的能力。當(dāng)前一些新型診斷系統(tǒng)即隨車(chē)診斷系統(tǒng)利用微處理電 子控制單元(ECU)對(duì)電控系統(tǒng)各部件進(jìn)行檢測(cè)和診斷，可以對(duì)汽車(chē)電控系統(tǒng)參數(shù)實(shí)行連續(xù) 監(jiān)控，并能記錄系統(tǒng)的間歇故障，查找故障及時(shí)方便，已在一些高檔汽車(chē)中推廣使用。[0004]但是，目前在汽車(chē)電子化監(jiān)控、故障診斷和處理調(diào)度系統(tǒng)方面的研究仍比較薄弱， 研究理論和模型比較多，實(shí)用的的汽車(chē)電子化監(jiān)控、故障診斷和處理調(diào)度系統(tǒng)比較少，主要 問(wèn)題表現(xiàn)為(I)發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)單，通用性也差；(2)監(jiān)控系統(tǒng)智能化程度低， 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可用性待提高；(3)遠(yuǎn)程通信環(huán)節(jié)不夠開(kāi)放和優(yōu)化，不符合國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)，車(chē) 輛內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)系統(tǒng)工作不協(xié)調(diào)，不能真正實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的狀態(tài)監(jiān)控和實(shí)時(shí)的調(diào)度處理與故 障診斷；(4)不適用于以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的貨運(yùn)車(chē)輛和工程車(chē)輛的電子化監(jiān)控。發(fā)明內(nèi)容[0005]針對(duì)上述情況，本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或不足，提供一種發(fā) 動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，主要針對(duì)重型卡車(chē)等大型車(chē)輛使用的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)測(cè)試 與故障診斷技術(shù)，以及車(chē)輛動(dòng)態(tài)管理信息傳輸?shù)睦碚摗Ⅲw系結(jié)構(gòu)及應(yīng)用進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，目標(biāo) 是研制出高性能的、開(kāi)放性的、國(guó)際化的車(chē)輛柴油發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)測(cè)試與故障診斷智能模塊和 控制單元E⑶(Engine Control Unit),在發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)和組裝市場(chǎng)中推廣應(yīng)用。[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下[0007]—種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，包括主控MCU、人機(jī)交互裝置、數(shù)據(jù)通信裝 置。主控MCU采用ARM微處理器；數(shù)據(jù)通信裝置與主控MCU相連，并能與發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶連接， 用于獲取發(fā)動(dòng)機(jī)ECU中的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和故障信息；人機(jī)交互裝置與主控MCU相連，用于輸入 控制參數(shù)，設(shè)置主控MCU工作模式，顯示發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷數(shù)據(jù)。[0008]人機(jī)交互裝置由觸摸屏驅(qū)動(dòng)單元、觸摸屏、IXD驅(qū)動(dòng)單元、IXD顯示屏構(gòu)成。其中的 IXD驅(qū)動(dòng)單元與ARM微處理器的可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器FSMC相連，觸摸屏驅(qū)動(dòng)單元與ARM微 處理器的串行外設(shè)接口 SPI相連。[0009]數(shù)據(jù)通信裝置采用CAN收發(fā)器，該CAN收發(fā)器與主控MCU的CAN控制器、發(fā)動(dòng)機(jī) E⑶的CAN總線(xiàn)分別相連。[0010]本實(shí)用新型的一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，還包括串口電平轉(zhuǎn)換電路。該串口電平轉(zhuǎn)換電路與主控MCU的串口、車(chē)載GPS模塊分別相連，用于獲取GPS數(shù)據(jù)。上述的人機(jī)交互裝置可以顯示衛(wèi)星定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)。上述的ARM微處理器的芯片型號(hào)為STM32F103VET，芯片中固化有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和通用嵌入式圖形界面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。。上述的IXD驅(qū)動(dòng)單元由型號(hào)為SSD1963的芯片構(gòu)成。上述的觸摸屏驅(qū)動(dòng)單元由型號(hào)為ADS7843的芯片構(gòu)成。上述的CAN收發(fā)器由型號(hào)為CTM1050T的芯片構(gòu)成。本實(shí)用新型的有益效果(I)抗干擾能力強(qiáng)，傳輸速率高，能夠保證數(shù)據(jù)有效、快速、穩(wěn)定地傳輸；(2)在CAN總線(xiàn)和SAE J1939協(xié)議的基礎(chǔ)上，充分利用ARM微處理電路的功能，較大程度上減少系統(tǒng)外圍電路，減少車(chē)身布線(xiàn)，硬件方案軟件化，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，降低了成本；(3)本產(chǎn)品使用方便，體積小適合便攜，支持標(biāo)準(zhǔn)的SAE J1939協(xié)議，可用于標(biāo)準(zhǔn)的符合SAE J1939協(xié)議的發(fā)機(jī)機(jī)ECU的數(shù)據(jù)檢測(cè)和故障診斷；(4)能夠做到及時(shí)、直觀(guān)地查看車(chē)輛故障；(5)CAN總線(xiàn)將整車(chē)構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠提升系統(tǒng)的靈活性，方便地增加設(shè)備，擴(kuò)大了可開(kāi)發(fā)的空間。(6)適用于以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的重型卡車(chē)等貨運(yùn)車(chē)輛和工程車(chē)輛的電子化監(jiān)控。
圖1，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2，本實(shí)用新型的基本工作流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，包括主控MCU、人機(jī)交互裝置、數(shù)據(jù)通信裝置。數(shù)據(jù)通信裝置與主控MCU相連，并能與發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶連接，用于獲取發(fā)動(dòng)機(jī)ECU中的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和故障信息；人機(jī)交互裝置與主控MCU相連，用于輸入控制參數(shù)，設(shè)置主控MCU工作模式，顯示發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷數(shù)據(jù)。主控MCU采用帶有CAN控制器的ARM處理器作為主控來(lái)完成通訊、人機(jī)交互界面的輸入輸出控制和數(shù)字信號(hào)解析。優(yōu)選的，主控MCU采用基于Cortex-M3內(nèi)核的芯片型號(hào)為STM32F103VET的32位MCU作為控制器，該芯片自帶有可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器FSMC、串行外設(shè)接口 SP1、CAN控制器和串口 UART。STM32F103VET作為新一代基于Cortex_M3內(nèi)核的ARM處理器，其卓越的性能和功耗控制能夠適用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域；而其特殊的可變靜態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)FSMC具有高度的靈活性，對(duì)于存儲(chǔ)容量要求較高的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠在不增加外部分立器件的情況下，擴(kuò)展多種不同類(lèi)型和容量的存儲(chǔ)芯片，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的可靠性。人機(jī)交互裝置由觸摸屏驅(qū)動(dòng)單元、觸摸屏、IXD驅(qū)動(dòng)單元、IXD顯示屏構(gòu)成。其中的IXD驅(qū)動(dòng)單元與ARM微處理器的可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器FSMC相連，觸摸屏驅(qū)動(dòng)單元與ARM微處理器的串行外設(shè)接口 SPI相連。主控MCU的可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器FSMC通過(guò)IXD驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)IXD顯示屏，用于顯示發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷數(shù)據(jù)，使得顯示刷新更加流暢。LCD驅(qū)動(dòng)單元由型號(hào)為SSD1963的芯片構(gòu)成。優(yōu)選的，IXD顯示屏為4. 3英寸。主控MCU的串行外設(shè)接口 SPI通過(guò)觸摸屏驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)觸摸屏，用于輸入控制參數(shù)，設(shè)置主控MCU工作模式，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的復(fù)雜的按鍵控制電路，使得系統(tǒng)更加的緊湊。優(yōu)選的，觸摸屏驅(qū)動(dòng)單元由型號(hào)為ADS7843的芯片構(gòu)成。數(shù)據(jù)通信裝置采用CAN收發(fā)器，該CAN收發(fā)器與主控MCU的CAN控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶的CAN總線(xiàn)分別相連。主控MCU的CAN控制器通過(guò)帶高速隔離的CAN收發(fā)器與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的CAN總線(xiàn)相連，用于獲取發(fā)動(dòng)機(jī)ECU中的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和故障信息，能減少外部信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的干擾。優(yōu)選的，CAN收發(fā)器由型號(hào)為CTM1050T的芯片構(gòu)成。進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，還包括RS232串口電平轉(zhuǎn)換電路。該串口電平轉(zhuǎn)換電路與主控MCU的串口 UART、車(chē)載GPS模塊分別相連，用于獲取GPS數(shù)據(jù)。車(chē)載GPS模塊信號(hào)通過(guò)該串口電平轉(zhuǎn)換電路直接送入MCU的串口 UART，經(jīng)過(guò)主控MCU處理后，通過(guò)人機(jī)交互裝置中的IXD顯示屏顯示衛(wèi)星定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)。如圖2所示，本實(shí)用新型的主控MCU芯片中固化有uC/OS-1I實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和UC/⑶I通用嵌入式圖形界面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷。可實(shí)現(xiàn)SAE J1939解析任務(wù)、GPS解析任務(wù)、觸摸屏任務(wù)和界面顯不任務(wù)。其中界面顯不任務(wù)使用uC/⑶I通用嵌入式圖形界面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，分為數(shù)據(jù)表顯示、單儀表盤(pán)顯示、多儀表盤(pán)同時(shí)顯示、GPS坐標(biāo)定位圖和設(shè)置界面等；使用屏幕下方的觸摸按鍵進(jìn)行切換界面。本實(shí)用新型通過(guò)CAN總線(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶相連，發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，能接收發(fā)動(dòng)機(jī)ECU發(fā)送過(guò)來(lái)的狀態(tài)和故障信息，通過(guò)SAE J1939X協(xié)議對(duì)狀態(tài)和故障信息數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)、判讀、統(tǒng)計(jì)后，將相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷數(shù)據(jù)結(jié)果顯示在LCD顯示屏上。IXD顯示屏能夠以虛擬儀表盤(pán)和數(shù)字表格的形式顯示發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，表格界面可以同時(shí)顯示12個(gè)數(shù)據(jù)，多表界面可同時(shí)顯示4個(gè)參數(shù)(可翻頁(yè))的儀表盤(pán)指針的變化，單表界面可顯示單個(gè)參數(shù)(可翻頁(yè))的儀表盤(pán)指針變化。IXD顯示屏的GPS坐標(biāo)定位圖界面可以顯示衛(wèi)星定位坐標(biāo)圖，在收到衛(wèi)星信號(hào)時(shí)刷新界面和時(shí)間。本實(shí)用新型提供的一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊的功能包括可檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油壓、油溫等多個(gè)參數(shù)；觸摸控制，省去復(fù)雜的按鍵控制，使得產(chǎn)品外觀(guān)簡(jiǎn)捷；顯示界面多樣化，有數(shù)據(jù)表格、儀表盤(pán)、GPS坐標(biāo)定位圖等；其中GPS坐標(biāo)定位圖顯示界面適用于全球能收到衛(wèi)星信號(hào)的區(qū)域。以上僅為通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的主要原則和精神進(jìn)行的陳述，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，其特征是包括主控MCU、人機(jī)交互裝置、數(shù)據(jù)通信裝置；所述主控MCU為ARM微處理器；所述數(shù)據(jù)通信裝置與主控MCU相連，并能與發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶連接，用于獲取發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶中的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和故障信息；所述人機(jī)交互裝置與主控MCU相連，用于輸入控制參數(shù)，設(shè)置主控MCU工作模式，顯示發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，其特征是所述人機(jī)交互裝置由觸摸屏驅(qū)動(dòng)單元、觸摸屏、LCD 驅(qū)動(dòng)單元、LCD顯示屏構(gòu)成；所述的LCD驅(qū)動(dòng)單元與所述ARM微處理器的可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器FSMC相連；所述觸摸屏驅(qū)動(dòng)單元與所述ARM微處理器的串行外設(shè)接口 SPI相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，其特征是所述數(shù)據(jù)通信裝置為CAN收發(fā)器；所述CAN收發(fā)器與所述主控MCU的CAN控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的CAN總線(xiàn)分別相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，其特征是還包括串口電平轉(zhuǎn)換電路；所述串口電平轉(zhuǎn)換電路與所述主控MCU的串口、車(chē)載GPS模塊分別相連，用于獲取GPS數(shù)據(jù)；所述人機(jī)交互裝置可以顯示衛(wèi)星定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，其特征是所述的ARM微處理器的芯片型號(hào)為STM32F103VET。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，其特征是所述的LCD驅(qū)動(dòng)單元由型號(hào)為SSD1963的芯片構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，其特征是所述的觸摸屏驅(qū)動(dòng)單元由型號(hào)為ADS7843的芯片構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，其特征是所述的CAN收發(fā)器由型號(hào)為CTM1050T的芯片構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，其特征是，所述的ARM微處理器的芯片型號(hào)為STM32F103VET ;所述的IXD驅(qū)動(dòng)單元由型號(hào)為SSD1963的芯片構(gòu)成；所述的觸摸屏驅(qū)動(dòng)單元由型號(hào)為ADS7843的芯片構(gòu)成；所述的CAN收發(fā)器由型號(hào)為CTM1050T的芯片構(gòu)成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷模塊，包括ARM微處理器主控MCU、人機(jī)交互裝置、數(shù)據(jù)通信裝置；數(shù)據(jù)通信裝置能通過(guò)CAN總線(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU連接，人機(jī)交互裝置采用觸摸屏和LCD顯示屏，能智能化地獲取和顯示發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型基于SAEJ1939協(xié)議，適用于各種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的重型卡車(chē)等貨運(yùn)車(chē)輛和工程車(chē)輛的電子化監(jiān)控和調(diào)度管理、診斷維修，可以方便快捷的進(jìn)行界面切換和形象生動(dòng)的描述出發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)，能夠及時(shí)直觀(guān)多樣化的顯示出多種重要的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，以便發(fā)動(dòng)機(jī)操作者實(shí)時(shí)了解發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，同時(shí)可以提供豐富的診斷信息以利于診斷維修。
文檔編號(hào)G01M15/00GK202836971SQ201220433410
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者劉永洪, 肖又銘 申請(qǐng)人:桂林金銘和智控科技有限公司